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第0章 引言 1

第1章 电路EMC设计与元器件的选取 3

1.1 数字电路：有源器件选择与电路设计 3

1.1.1 选择有源器件 3

1.1.2 数字电路设计 5

1.2 解调与互调 8

1.2.1 存在的问题 8

1.2.2 模拟电路中抑制解调与互调效应的设计 9

1.3 模数变换：有源器件选择与电路设计 11

1.3.1 有源器件的选择 11

1.3.2 模拟与数字变换电路设计 12

1.4 开关电源变换器的EMC设计 14

1.5 通信电路 20

1.5.1 避免使用金属导体 20

1.5.2 金属导体通信方式的EMC设计技术 20

1.5.3 光耦合与光隔离 24

1.6 快速简便的近场测试有助于有源器件的选择 26

1.7 对有源器件进行快速测试以保证批生产产品的EMC性能 27

1.8 无源器件的选择 27

1.8.1 寄生R、L和C的影响 27

1.8.2 电容的选择 29

1.8.3 磁性器件的选择和设计 29

1.8.4 安全性考虑 30

1.9 二手器件 30

1.10 机械设计与装配问题 30

1.11 参考文献 31

第2章 电缆与连接器 33

2.1 引言 33

2.2 所有的导线都是“无意天线” 33

2.2.1 所有的导线都需进行EMC设计 35

2.2.2 无任何导线的产品具有较高的成本效益 36

2.2.3 控制差模和共模电流通路 36

2.2.4 同轴和双绞发送／返回导线 38

2.2.5 差分（平衡）互连 39

2.3 电缆隔离 40

2.4 非屏蔽连接 43

2.4.1 非屏蔽线缆 43

2.4.2 非屏蔽连接器 44

2.5 接地线 45

2.6 屏蔽电缆 45

2.6.1 如何对电缆进行屏蔽 45

2.6.2 屏蔽层互连的机理 46

2.6.3 各种电缆的表面变换阻扰（ZT）和屏蔽效能（SE） 48

2.6.4 屏蔽电缆的连接器和屏蔽罩 49

2.6.5 传统连接器的问题 53

2.6.6 无屏蔽连接器和屏蔽罩时的电缆屏蔽层端接 54

2.6.7 接地环路对EMC设计没有影响 56

2.6.8 需要采用电化隔离时 58

2.6.9 射频连接器的互调 59

2.6.10 检查连接器安装后和使用中的状态 59

2.7 传输线的互联 60

2.7.1 什么是传输线 60

2.7.2 为何需要、何时需要使用匹配传输线 61

2.7.3 匹配传输线 62

2.7.4 差分（平衡）传输线特性阻抗的匹配 66

2.7.5 在最高关注频率上匹配电阻器必须是电阻性的 67

2.7.6 阻抗匹配传输线连接器 67

2.8 参考文献 68

第3章 滤波和瞬态干扰抑制 70

3.1 引言 70

3.2 滤波器的设计和选取 71

3.2.1 滤波器的工作原理 71

3.2.2 基本滤波电路的缺陷 73

3.2.3 射频参考的重要性 73

3.2.4 差模（DM）和共模（CM） 74

3.2.5 阻抗不连续性最大化 75

3.2.6 使用软磁铁氧体磁芯 76

3.2.7 关于感性器件的三点考虑 79

3.2.8 滤波器的选型与设计 82

3.2.9 真实电源阻抗的相关问题 85

3.2.10 真实开关电源输入阻抗的相关问题 87

3.2.11 抑制引起增益的滤波器谐振现象 87

3.2.12 滤波器与安全 87

3.3 滤波器的安装 88

3.3.1 输入与输出导线 88

3.3.2 趋肤效应和表面电流 89

3.3.3 滤波与屏蔽效果的相互作用 91

3.3.4 穿心滤波器的安装技术 92

3.3.5 搭接面的防腐蚀设计 97

3.3.6 滤波器串联应用 97

3.4 过压瞬态和浪涌的类型 98

3.5 浪涌防护 100

3.5.1 绝缘体的浪涌过压防护 100

3.5.2 导线的浪涌防护 100

3.5.3 电气触点的浪涌防护 101

3.5.4 浪涌防护的最佳方法——电化隔离 101

3.5.5 使用滤波器进行浪涌抑制 102

3.5.6 浪涌保护器件（SPD）的应用 104

3.5.7 浪涌抑制器件（SPD）的类型 106

3.5.8 浪涌抑制器件特性的比较 108

3.5.9 将与浪涌抑制器件串联的电感降至最低 110

3.5.10 浪涌抑制器件指标的选取 110

3.5.11 浪涌抑制器件的组合应用 112

3.5.12 浪涌防护的级别 112

3.5.13 浪涌抑制器件的保护 112

3.5.14 设备的维护与可靠性 114

3.5.15 浪涌抑制产品 115

3.5.16 系统浮地问题 116

3.5.17 数据纠错 117

3.6 参考文献 117

第4章 屏蔽设计 119

4.1 引言 119

4.2 金属板屏蔽 121

4.3 产品的立体屏蔽 121

4.3.1 立体屏蔽的基本概念 122

4.3.2 趋肤效应和电磁能量吸收 124

4.3.3 超低频屏蔽 125

4.3.4 孔缝泄漏对屏蔽效能的影响 125

4.3.5 远场中孔缝的谐振／天线效应 127

4.3.6 远场条件下的多孔缝泄漏效应 129

4.3.7 腔体谐振与孔缝泄漏 130

4.3.8 孔缝的近场泄漏 131

4.3.9 降低孔缝泄漏的设计方法 132

4.3.10 截止波导技术 137

4.3.11 显示器（及类似装置）的屏蔽 142

4.3.12 屏蔽薄膜开关面板 145

4.3.13 屏蔽通风孔 146

4.3.14 屏蔽转轴连接器 147

4.3.15 散热器与机箱屏蔽体的连接 147

4.3.16 防止线缆穿透影响屏蔽效能 148

4.4 PCB级的屏蔽 149

4.4.1 PCB级屏蔽的必要性 150

4.4.2 PCB级屏蔽技术概述 150

4.4.3 PCB屏蔽罩的类型 152

4.4.4 屏蔽罩与PCB金属平面之间的搭接 153

4.4.5 PCB屏蔽罩的材料 154

4.4.6 PCB屏蔽罩的孔缝 154

4.4.7 适用于PCB级屏蔽的截止波导技术 155

4.4.8 PCB屏蔽罩内的腔体谐振效应 156

4.4.9 穿出／穿入PCB屏蔽罩的屏蔽导线与印制线 158

4.4.10 PCB级屏蔽与滤波的综合应用 159

4.4.11 PCB级屏蔽与散热器的组合应用 161

4.5 利用软件预估屏蔽效能 162

4.6 EMC屏蔽衬垫 163

4.6.1 体导电橡胶衬垫 163

4.6.2 具有导电涂层或包覆层的橡胶衬垫 164

4.6.3 金属丝网衬垫 165

4.6.4 指形簧片（金属簧片） 166

4.6.5 其他类型的EMC衬垫 168

4.6.6 衬垫的机械设计技术 168

4.6.7 衬垫的固定 171

4.7 屏蔽材料 171

4.7.1 金属及其表面加工 171

4.7.2 聚合物钝化的相关问题 173

4.7.3 金属化纸与金属化织物 173

4.7.4 油漆与涂料 174

4.7.5 具有金属涂层或镀层的塑料 175

4.7.6 体导电塑料的屏蔽 176

4.7.7 其他塑料机箱的屏蔽方法 177

4.7.8 环境保护的考虑 177

4.7.9 防腐蚀 177

4.8 参考文献 180

第5章 印制线路板（PCB）设计与布局布线 183

5.1 引言 183

5.2 隔离设计 184

5.3 接口分析、滤波和骚扰抑制 187

5.4 0V平面和电源平面 190

5.4.1 通用平面设计准则 190

5.4.2 仅在有必要的情况下使用散热焊盘 193

5.4.3 将PCB平面搭接到元器件、导线和机箱 193

5.4.4 保证0V平面的完整性 195

5.4.5 靠近PCB平面边沿或穿过平面裂缝的印制线 196

5.4.6 用不起多层PCB 197

5.5 电源去耦 198

5.5.1 常用的去耦设计准则 198

5.5.2 铁氧体去耦 200

5.5.3 0V／电源平面对的益处 200

5.6 匹配传输线技术 201

5.6.1 何时使用匹配传输线 201

5.6.2 调整负载电容 204

5.6.3 PCB叠层介质材料的选择 204

5.6.4 传输线终端匹配电阻 205

5.6.5 差分匹配传输线 205

5.6.6 传输线布线 206

5.6.7 短截线与分支线 207

5.7 PCB叠层 209

5.8 参考文献 210

第6章 ESD、机电设备、功率因数校正、电压波动、电压骤降与跌落 212

6.1 ESD（静电放电） 212

6.1.1 ESD的危害 212

6.1.2 通过防止静电积累预防ESD 216

6.1.3 防止绝缘物品放电 216

6.1.4 控制屏蔽机箱的放电 220

6.1.5 保护信号、数据、控制与电源线 223

6.1.6 设备互联的“浮地”问题 227

6.1.7 防止数据与信号出错 229

6.1.8 使用其他电磁设计技术 230

6.1.9 软件技术 230

6.2 机电装置与火花点火 230

6.2.1 安全性要求 230

6.2.2 电弧与电火花 231

6.2.3 电磁发射与抗扰度标准的问题 232

6.2.4 抑制电弧与电火花 233

6.2.5 抑制整流子电机与发电机 235

6.2.6 抑制滑环 237

6.2.7 抑制电火花点火 238

6.2.8 电铃与蜂鸣器 238

6.3 功率因数校正（电源线谐波电流发射） 239

6.3.1 容性负载整流器的问题 239

6.3.2 使用低容值非稳压直流平滑电容器 242

6.3.3 电源谐波滤波 242

6.3.4 使用串联电感进行无源谐波抑制 243

6.3.5 开关电源中的电荷泵功率因数校正 245

6.3.6 “有源”功率因数校正技术 246

6.3.7 三相设备的电磁发射抑制 247

6.3.8 有源前端（AFE）三相升压变换器 248

6.3.9 反谐波注入（“有源滤波”） 248

6.3.10 其他方法 249

6.4 电压波动与闪烁的发射 249

6.4.1 电压波动与闪烁的起因 249

6.4.2 标准与限值 250

6.4.3 电压波动与闪烁抑制技术的背景 251

6.4.4 减小开机瞬间的浪涌电流 251

6.4.5 降低交流负载变化引起的电压波动的电磁发射 254

6.4.6 降低电子负载变化的电压波动的电磁发射 255

6.5 电源品质的抗干扰能力 256

6.5.1 电源品质简介 256

6.5.2 供电电路的安全性问题 257

6.5.3 过压（电压骤升） 258

6.5.4 交流电源频率波动 260

6.5.5 交流电源三相不平衡 261

6.5.6 交流电源中的直流分量 261

6.5.7 共模低频电压 262

6.5.8 欠压（电压下降、持续低压、跌落、间断与中断） 264

6.5.9 电压波动 269

6.5.10 波形失真（谐波与／或间谐波） 270

6.5.11 提高电源自身的品质 273

6.5.12 断路技术 278

6.6 总结 279

6.7 参考文献 279

致谢 282