電磁兼容工程 Electromagnetic Compatibility Engineering, 3/e

 

 

 

目錄

 

 

第1部分電磁兼容理論

 

 

第1章電磁兼容

 

1.1引言

 

1.2噪聲和乾擾

 

1.3電磁兼容性設計

 

1.4工程文件和電磁兼容

 

1.5美國的EMC法規

 

1.5.1FCC法規 

 

1.5.2FCC第15部分子

 

部分B

 

1.5.3發射

 

1.5.4管理程序

 

1.5.5敏感度

 

1.5.6醫療設備

 

1.5.7電信

 

1.5.8汽車

 

1.6加拿大的EMC要求

 

1.7歐盟的EMC要求

 

1.7.1發射要求 

 

1.7.2諧波和閃爍

 

1.7.3抗擾度要求

 

1.7.4法規和標準

 

1.8國際協調

 

1.9軍用標準

 

1.10航空電子技術

 

1.11監管過程

 

1.12典型噪聲路徑

 

1.13噪聲耦合方法

 

1.13.1傳導耦合噪聲

 

1.13.2共阻抗耦合

 

1.13.3電場和磁場耦合

 

1.14其他噪聲源

 

1.14.1電池作用

 

1.14.2電解作用

 

1.14.3摩擦起電效應

 

1.14.4導體運動

 

1.15使用網絡理論

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

深入閱讀

 

第2章布線

 

2.1電容耦合

 

2.2屏蔽對電容耦合的影響

 

2.3電感耦合

 

2.4互感的計算

 

2.5屏蔽對磁耦合的影響

 

2.5.1屏蔽層與內導體之間

的磁耦合

 

2.5.2磁耦合——裸線對

屏蔽導體

 

2.6屏蔽防止磁場輻射

 

2.7接收器對磁場的屏蔽

 

2.8公共阻抗屏蔽耦合

 

2.9實驗數據

 

2.10選擇性屏蔽示例

 

2.11屏蔽轉移阻抗

 

2.12同軸電纜和雙絞線

 

2.13編織屏蔽層

 

2.14螺旋屏蔽

 

2.15屏蔽層端接

 

2.15.1辮線（豬尾巴線）

 

2.15.2電纜屏蔽層接地

 

 

2.16帶狀電纜

 

2.17電長電纜 

 

總結

 

習題

 

參考文獻 

 

深入閱讀

 

第3章接地

 

3.1交流配電和安全接地

 

3.1.1進線口

 

3.1.2分支電路

 

3.1.3噪聲控制

 

3.1.4大地地

 

3.1.5單獨接地

 

3.1.6獨立派生系統

 

3.1.7接地神話

 

3.2信號地

 

3.2.1單點接地系統

 

3.2.2多點接地系統

 

3.2.3共阻抗耦合

 

3.2.4混合接地

 

3.2.5底盤接地

 

3.3設備/系統接地

 

3.3.1孤立系統

 

3.3.2集群系統

 

3.3.3分佈式系統

 

3.4接地環路

 

3.5共模扼流圈的低頻分析

 

3.6共模扼流圈的高頻分析

 

3.7電路的單一接地參考

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第4章平衡和濾波

 

4.1平衡

 

4.1.1共模抑制比

 

4.1.2電纜平衡

 

4.1.3系統平衡

 

4.1.4平衡負載

 

4.2濾波

 

4.2.1共模濾波器

 

4.2.2濾波器中的寄生

效應

 

4.3電源去耦

 

4.3.1低頻模擬電路

去耦

 

4.3.2放大器去耦

 

4.4驅動電容性負載

 

4.5系統帶寬

 

4.6調制和編碼

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第5章無源器件

 

5.1電容器

 

5.1.1電解電容器

 

5.1.2薄膜電容器

 

5.1.3雲母和陶瓷

電容器

 

5.1.4穿心電容器

 

5.1.5並聯電容器

 

5.2電感器

 

5.3變壓器

 

5.4電阻器

 

5.5導線

 

5.5.1圓導線的電感

 

5.5.2矩形截面導線的

電感

 

5.5.3圓導線的電阻

 

5.5.4矩形截面導線的

電阻

 

5.6傳輸線

 

5.6.1特性阻抗

 

5.6.2傳播常數

 

5.6.3高頻損耗

 

5.6.4C、L與εr的

關系

 

5.6.5最後的思考

 

5.7鐵氧體

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第6章屏蔽

 

6.1近場和遠場

 

6.2特性阻抗和波阻抗

 

6.3屏蔽效能

 

6.4吸收損耗

 

6.5反射損耗

 

6.5.1平面波的反射

損耗

 

6.5.2近區場的反射

損耗

 

6.5.3電場的反射損耗 

 

6.5.4磁場的反射損耗

 

6.5.5反射損耗的通用

公式

 

6.5.6薄屏蔽層內的多重

反射

 

6.6綜合吸收損耗和反射損耗

 

6.6.1平面波

 

6.6.2電場

 

6.6.3磁場

 

6.7屏蔽方程小結

 

6.8用磁性材料屏蔽

 

6.9實驗數據

 

6.10孔隙

 

6.10.1多孔隙

 

6.10.2接縫

 

6.10.3轉移阻抗

 

6.11低於截止頻率的波導

 

6.12導電襯墊

 

6.12.1不同金屬的

連接

 

6.12.2導電襯墊的

安裝

 

6.13“理想”的屏蔽

 

6.14導電窗口

 

6.14.1透明導電塗層

 

6.14.2金屬絲網屏

 

6.14.3窗口的安裝

 

6.15導電塗層

 

6.15.1導電塗料

 

6.15.2火焰/電弧噴塗

 

6.15.3真空金屬化

塗層

 

6.15.4化學鍍

 

6.15.5金屬箔襯層

 

6.15.6填充塑料

 

6.16內部屏蔽

 

6.17空腔諧振

 

6.18屏蔽接地

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第7章觸點保護

 

7.1輝光放電

 

7.2金屬蒸氣或電弧放電

 

7.3交流電路與直流電路

 

7.4觸點材料

 

7.5觸點容量

 

7.6具有高浪涌電流的負載

 

7.7電感性負載

 

7.8觸點保護基礎 

 

7.9電感性負載的暫態抑制

 

7.10電感負載的觸點保護

網絡

 

7.10.1C網絡

 

7.10.2RC網絡

 

7.10.3RCD 網絡

 

7.11晶體管開關控制的電感性

負載

 

7.12電阻性負載觸點保護

 

7.13觸點保護選擇指南

 

7.14舉例

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第8章固有噪聲源

 

8.1熱噪聲

 

8.2熱噪聲的特徵

 

8.3等效噪聲帶寬

 

8.4散粒噪聲

 

8.5接觸噪聲

 

8.6爆米花噪聲

 

8.7噪聲電壓疊加

 

8.8隨機噪聲測量

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第9章有源器件噪聲

 

9.1噪聲系數

 

9.2噪聲系數的測量

 

9.2.1單頻法

 

9.2.2噪聲二極管法

 

9.3計算S/N值並由噪聲系數計

算輸入噪聲電壓

 

9.4噪聲電壓和電流模型

 

9.5Vn和In的測量

 

9.6由VnIn計算噪聲系數和

信噪比

 

9.7最佳源電阻

 

9.8噪聲系數的級聯

 

9.9噪聲溫度

 

9.10雙極型晶體管噪聲

 

9.10.1晶體管噪聲

系數

 

9.10.2晶體管的

VnIn

 

9.11場效應晶體管噪聲

 

9.11.1FET噪聲系數

 

9.11.2FET噪聲的VnIn

表示方法

 

9.12運算放大器的噪聲

 

9.12.1描述運算放大器噪聲

的方法

 

9.12.2運算放大器噪聲

系數

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第10章數字電路接地

 

10.1頻域和時域

 

10.2模擬和數字電路

 

10.3數字邏輯噪聲

 

10.4內部噪聲源

 

10.5數字電路接地噪聲

 

10.5.1使電感最小化

 

10.5.2互感

 

10.5.3實用的數字電路

接地系統

 

10.5.4環路面積

 

10.6接地面電流分佈和阻抗

 

10.6.1參考面電流

分佈

 

10.6.2接地面阻抗 

 

10.6.3接地面電壓 

 

10.6.4終端效應

 

10.7數字邏輯電流的流動

 

10.7.1微帶線

 

10.7.2帶狀線

 

10.7.3數字邏輯電流流動

小結

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第2部分電磁兼容應用

 

 

第11章數字電路的配電

 

11.1電源去耦

 

11.2瞬態電源電流

 

11.2.1瞬態負載電流

 

11.2.2動態內部電流

 

11.2.3瞬態電流的傅里葉

頻譜

 

11.2.4總瞬態電流

 

11.3去耦電容

 

11.4有效的去耦策略

 

11.4.1多個去耦電容

 

11.4.2相同值的多個

電容

 

11.4.3兩種不同值的多個

電容

 

11.4.4許多不同值的

電容

 

11.4.5目標阻抗

 

11.4.6嵌入式PCB

電容

 

11.4.7電源隔離

 

11.5去耦對輻射發射的影響

 

11.6去耦電容的型號和大小

 

11.7去耦電容的布設和安裝

 

11.8大容量去耦電容

 

11.9電源輸入濾波器

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第12章數字電路輻射

 

12.1差模輻射

 

12.1.1環面積

 

12.1.2環電流

 

12.1.3傅里葉級數

 

12.1.4輻射發射包絡

 

12.2控制差模輻射

 

12.2.1電路板的布設

 

12.2.2抵消環路

 

12.2.3抖動時鐘

 

12.3共模輻射

 

12.4控制共模輻射

 

12.4.1共模電壓

 

12.4.2電纜濾波和

屏蔽

 

12.4.3分離的I/O地

 

 

12.4.4共模輻射問題的

處理

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第13章傳導發射

 

13.1電源線阻抗

 

13.2開關電源

 

13.2.1共模發射

 

13.2.2差模發射

 

13.2.3DCDC變換器

 

 

13.2.4整流二極管

噪聲

 

13.3電源線濾波器

 

13.3.1共模濾波

 

13.3.2差模濾波

 

13.3.3泄漏電感

 

13.3.4濾波器的安裝

 

13.3.5具有集成電源線

濾波器的電源

 

13.3.6高頻噪聲

 

13.4初級到次級的共模

耦合

 

13.5頻率抖動

 

13.6電源的不穩定性

 

13.7磁場發射

 

13.8變速電動機驅動器

 

13.9諧波抑制

 

13.9.1感性輸入

濾波器

 

13.9.2有源功率因數

校正

 

13.9.3交流線路

電抗器

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第14章射頻和瞬態抗擾度

 

14.1性能標準

 

14.2射頻抗擾度

 

14.2.1射頻環境

 

14.2.2音頻檢波

 

14.2.3RFI緩解技術

 

14.3瞬態抗擾度

 

14.3.1靜電放電

 

14.3.2電快速瞬態

 

14.3.3雷電浪涌

 

14.3.4瞬態抑制網絡

 

14.3.5信號線抑制

 

14.3.6高速信號線的

保護

 

14.3.7電源線瞬態

抑制

 

14.3.8混合保護網絡

 

14.4電源線騷擾

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第15章靜電放電

 

15.1靜電的產生

 

15.1.1感應起電

 

15.1.2能量存儲

 

15.2人體模型

 

15.3靜電泄漏

 

15.4設備設計中的靜電

放電防護

 

15.5防止靜電放電進入

 

15.5.1金屬機殼

 

15.5.2輸入輸出電纜的

處理

 

15.5.3絕緣機殼

 

15.5.4鍵盤和控制

面板

 

15.6加固敏感電路

 

15.7靜電放電接地

 

15.8不接地的產品

 

15.9場致騷擾

 

15.9.1電感耦合

 

15.9.2電容耦合

 

15.10瞬態加固軟件設計

 

15.10.1在程序流程中檢測

錯誤

 

15.10.2在輸入輸出接口處

檢測錯誤

 

15.10.3在存儲器中檢測

錯誤

 

15.11時間窗口

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第16章PCB布線和疊層

 

16.1PCB布線的一般考慮

 

16.1.1分區

 

16.1.2保留區

 

16.1.3關鍵信號

 

16.1.4系統時鐘

 

16.2PCB與機殼地的連接

 

16.3返迴路徑不連續

 

16.3.1接地/電源平面上

的槽

 

16.3.2有縫隙的接地（電源）

平面

 

16.3.3改變參考平面

 

16.3.4參考同一平面的頂面

和底面

 

16.3.5連接器

 

16.3.6接地填充

 

16.4PCB疊層

 

16.4.1單層和雙層板

 

16.4.2多層板

 

16.4.3一般PCB的設計

步驟

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第17章混合信號PCB布線

 

17.1分割接地平面

 

17.2微帶接地平面電流分佈

 

17.3模擬和數字接地插腳

 

17.4什麽時候應該使用分割的

接地平面

 

17.5混合信號IC

 

17.6高分辨率的A/D和D/A

轉換器

 

17.6.1帶狀線

 

17.6.2非對稱帶狀線

 

17.6.3隔離的模擬和數字

接地平面

 

17.7A/D和D/A轉換器的

支持電路

 

17.7.1採樣時鐘

 

17.7.2混合信號支持

電路

 

17.8垂直隔離

 

17.9混合信號的配電

 

17.9.1配電

 

17.9.2去耦

 

17.10IPC問題

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

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第18章EMC預測量

 

18.1試驗環境

 

18.2天線與探頭

 

18.3電纜中的共模電流測量

 

18.3.1測量程序 

 

18.3.2註意事項

 

18.4近場測量

 

18.4.1測量程序

 

18.4.2註意事項

 

18.4.3機箱上的縫隙和

孔洞

 

18.5噪聲電壓測量

 

18.5.1平衡差分探頭

 

18.5.2DC～1GHz探頭

 

 

18.5.3註意事項

 

18.6傳導發射測量

 

18.6.1測量程序

 

18.6.2註意事項

 

18.6.3分離共模噪聲和

差模噪聲

 

18.7頻譜分析儀

 

18.7.1檢波器的功能

 

18.7.2常規測量程序

 

18.8EMC應急車

 

18.91m法輻射發射測量

 

18.9.1測量環境

 

18.9.21m法測量

限值

 

18.9.3用於1m法測量的

天線

 

18.10抗擾度預測量

 

18.10.1輻射抗擾度

 

18.10.2傳導抗擾度

 

18.10.3瞬變抗擾度

 

18.11電能質量預測量

 

18.11.1諧波

 

18.11.2閃爍

 

18.12裕量

 

18.12.1輻射發射

裕量

 

18.12.2靜電放電

裕量

 

總結

 

習題

 

參考文獻

 

深入閱讀

 

附錄A分貝

 

A.1對數的性質

 

A.2分貝在功率測量以外的

應用

 

A.3功率損耗或負的功率

增益

 

A.4絕對功率電平

 

A.5以分貝表示的功率求和

 

附錄B使產品產生最大發射的10種

有效方法

 

附錄C薄屏蔽層中磁場的

多重反射

 

附錄D偶極子入門

 

D.1基礎偶極子入門

 

D.2中級偶極子入門

 

D.3高級偶極子入門

 

D.3.1偶極子的阻抗

 

D.3.2偶極子諧振

 

D.3.3接收偶極子

 

D.3.4鏡像理論

 

D.3.5偶極子陣列

 

D.3.6甚高頻偶極子

 

總結

 

深入閱讀

 

附錄E電感

 

E.1電感概述

 

E.2迴路電感

 

E.3部分電感

 

E.3.1部分自電感

 

E.3.2部分互電感

 

E.3.3凈餘部分電感

 

E.3.4部分電感的

應用

 

E.3.5傳輸線的例子

 

E.4接地面電感測量

試驗設置

 

E.5電感的符號

 

總結

 

參考文獻

 

深入閱讀

 

附錄F習題解答

 

附錄G一些單位符號

 

中英文對照