电磁兼容设计与测试实用技术 王守三 机械工业出版社 9787111429555 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王守三 著

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• 机械工业出版社
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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111429555

商品编码：29704440258

包装：平装

出版时间：2013-08-01

基本信息

书名：电磁兼容设计与测试实用技术

定价：89.90元

作者：王守三

出版社：机械工业出版社

出版日期：2013-08-01

ISBN：9787111429555

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：大16开

商品重量：0.999kg

编辑推荐

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　所有与应用技术、技巧和工艺无关的内容一律删去，这其中包括王守三编译的《电磁兼容设计与测试实用技术》中所有有关讨论经济效益、成本核算及市场准入和竞争等的内容。间接与应用技术、技巧和工艺有关的内容则按照不同情况，以能删即删或进行部分压缩的原则处理。比如大多数章节中的概述和简介就是以此原则处理的。

内容提要

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　　本书共分为4篇，分别为电磁兼容的实用设计与技术（包括电路设计和元器件的选择、电缆和连接器、滤波器和浪涌保护装置、屏蔽）、PCB的电磁兼容设计和技术(包括隔离和接口抑制、PCB与底板的搭接、0V参考面和电源参考面、包含掩埋电容在内的去耦合技术、传输线、包含微化孔在内的布线和层叠技术、PCB设计中后需要提及的一些问题)、设备和系统安装中的电磁兼容技术（包括设备安装中的EMC技术、产品装配中的EMC技术、滤波和屏蔽技术、正确选用滤波器、良好EMC工程技术在工业机柜设计和构成中的实施、系统设备及其电缆的EMC通用安装指南）和电磁兼容测试方法的设计和技术（包括辐射发射测试、传导发射测试、快速瞬态猝发、浪涌和静电放电的测试、辐射抗扰度测试、传导抗扰度测试、现场EMC测试方法）。
　　本书适合从事EMC设计、管理人员阅读，也适合参加EMC培训的师生选作教材。

目录

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篇 电磁兼容的实用设计和技术
章 电路设计和元器件的选择
1.1 EMC数字元器件和电路设计
1.1.1 元器件的选择
1.1.2 批次和掩模缩小问题
1.1.3 IC插座是问题的根源之一
1.1.4 电路技术
1.1.5 扩展频谱时钟
1.2 模拟元器件和电路设计
1.2.1 模拟元器件的选择
1.2.2 防止解调问题
1.2.3 其他模拟电路技术
1.3 开关模式设计
1.3.1 IC布局和器件选择
1.3.2 阻尼
1.3.3 散热器
1.3.4 整流器
1.3.5 有关磁性元件的问题及其解决办法
1.3.6 用于开关模式的扩展频谱时钟
1.4 信号通信元件和电路设计
1.4.1 非金属通信为佳选择
1.4.2 金属通信技术
1.4.3 光隔离
1.4.4 外部I/O保护
1.4.5 “不接大地”和“浮地”通信
第2章 电缆和连接器
第3章 滤波器和浪涌保护装置
第4章 屏蔽
第2篇 PCB的电磁兼容设计和技术
章 隔离和接口抑制
第2章 PCB与底板的搭接
第3章 0V参考面和电源参考面
第4章 包括掩埋电容在内的去耦合技术
第5章 传输线
第6章 包括微化孔在内的布线和层叠技术
第7章 PCB设计中后需要提及的一些问题
第3篇 设备和系统安装中的电磁兼容技术
章 设备安装中的EMC技术
第2章 产品装配中的EMC技术
第3章 滤波和屏蔽技术
第4章 正确选用滤波器
第5章 良好EMC工程技术在工业机柜设计和构成中的实施
第6章 系统设备及其电缆的EMC通用安装指南
第4篇 电磁兼容测试方法的设计和技术
章 辐射发射测试
第2章 传导发射测试
第3章 快速瞬态猝发、浪涌和静电放电的测试
第4章 辐射抗扰度测试
第5章 传导抗扰度测试
第6章 现场EMC测试方法

作者介绍

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文摘

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序言

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深入探索电磁兼容的世界：从原理到实践的全面指南 在现代电子设备日益普及和集成度不断提高的今天，电磁兼容（EMC）已成为确保产品可靠运行、满足法规要求以及提升市场竞争力的关键因素。本书并非仅仅停留在理论的陈述，而是以“实用”为导向，旨在为广大电子工程师、技术人员以及相关领域的研究人员提供一套全面、深入且极具操作性的电磁兼容设计与测试方法论。我们将从基础的电磁兼容理论出发，层层递进，深入到具体的电路设计、PCB布局、屏蔽、滤波等关键环节，最终引导读者掌握行之有效的测试验证策略。 第一部分：电磁兼容的基石——理论与规范 在正式进入工程实践之前，清晰而准确地理解电磁兼容的根本原理至关重要。本部分将系统性地梳理电磁兼容的核心概念，为后续的深入学习打下坚实基础。 1. 什么是电磁兼容？ 我们将从最基础的定义出发，阐述电磁兼容（EMC）不仅仅是“不干扰别人”，更是“不被别人干扰”以及“在既定环境中正常工作的能力”。我们将剖析电磁兼容性问题产生的根源，包括但不限于： 电磁干扰（EMI）的产生机制： 讲解不同类型的EMI源，如传导发射、辐射发射、电源线传导骚扰、电涌等，并分析其在电路中的传播路径和耦合方式。 电磁敏感性（EMS）的成因： 探讨电子设备如何受到外部电磁场的干扰，例如静电放电（ESD）、射频电磁场辐射（RFI）、瞬变脉冲群（EFT）、工频磁场等，以及这些干扰可能导致的功能异常或损坏。 电磁兼容性（EMC）的评估： 引入“兼容”这一概念，强调在特定电磁环境下，设备能够实现预期功能的概率。 2. 理解电磁兼容标准：法规遵从的指南针 掌握电磁兼容标准是进入市场的前提。本部分将深入解读国内外重要的电磁兼容标准体系，帮助读者理解其重要性、适用范围以及基本的测试要求。 全球主流标准概述： CISPR系列标准： 重点介绍针对家用电器、信息技术设备等产品的传导发射和辐射发射标准。 IEC系列标准： 探讨通用电磁兼容标准，以及针对特定行业的标准（如医疗、汽车、工业控制等）。 FCC（Federal Communications Commission）标准： 详细解析美国针对无线电频率设备的技术规定，尤其是 Part 15 对非有意辐射设备的要求。 CE（Conformité Européenne）标志要求： 阐述欧盟电磁兼容指令（EMC Directive）的基本要求，以及如何通过符合相关协调标准来获取CE标志。 国家军用标准（GJB）与航空航天标准： 简要介绍更严苛的军用和航空航天领域的EMC标准，强调其在可靠性要求极高的场景下的应用。 标准中的关键术语与参数： 解释如限值、测量方法、测量仪器、测试距离、天线因子、校准等核心概念，使其与后续的测试实践紧密结合。 如何选择与解读标准： 提供实用的指导，帮助工程师根据产品类型、目标市场和应用环境，选择最合适的EMC标准，并准确理解标准的测试项目和限值要求。 第二部分：电磁兼容设计的核心——电路与PCB 电磁兼容性的根源往往存在于电路设计和PCB布局之中。本部分将聚焦于如何在设计初期就融入EMC思想，将“被动防御”转化为“主动预防”。 1. 信号完整性与电磁兼容：一体两面的挑战 信号完整性（SI）与电磁兼容（EMC）密切相关，良好的信号完整性设计是实现EMC目标的基础。 高速信号的传播特性： 分析高速信号在PCB传输线上的反射、振铃、过冲、欠冲等现象，以及这些信号失真如何产生EMI。 时域与频域的关联： 讲解如何通过眼图、抖动等时域指标评估信号质量，并理解其与频域谐波、杂散信号的关系。 阻抗匹配与信号保真： 详细介绍传输线理论，讲解阻抗匹配在减少信号反射、降低EMI方面的作用。 关键信号设计原则： 时钟信号的处理： 探讨时钟信号的低抖动设计、差分时钟应用、时钟源选择与布局。 数据总线的设计： 讲解数据总线的并行/串行传输的EMC考量，以及如何优化总线驱动和接收。 ADC/DAC接口设计： 分析模拟数字转换器和数字模拟转换器接口的EMC敏感性，以及噪声抑制策略。 2. PCB布局与布线：EMC设计的生命线 PCB的物理结构对EMC性能有着决定性的影响。本部分将深入探讨PCB布局与布线的EMC优化技术。 “破损”的参考平面： 强调完整、连续的参考平面的重要性，分析地平面分割、切口、缝隙如何影响信号返回路径，进而产生辐射。 电源完整性（PI）设计： 去耦电容的选择与布局： 深入讲解不同类型去耦电容（陶瓷、钽电容、固态电容）的特性，以及如何根据频率需求进行合理选型和优化布局，最小化电源噪声。 电源分配网络（PDN）的设计： 分析多层板电源/地平面的阻抗特性，讲解如何设计低阻抗的PDN以抑制电压跌落和噪声传播。 功率平面与信号平面间的耦合： 探讨功率平面和信号平面间的电容耦合，以及如何通过优化叠层来控制。 走线策略： 短而直的走线： 强调尽量缩短走线长度，减少弯曲，以降低电感效应和辐射。 差分走线： 讲解差分信号在抑制共模噪声、降低辐射方面的优势，以及差分对的紧密耦合、等长等要求。 信号层与参考平面间的距离： 分析该距离对阻抗和辐射的影响，以及如何在设计中进行权衡。 串扰（Crosstalk）的抑制： 讲解相邻走线间的串扰产生机制，以及通过走线间距、参考平面等手段进行抑制。 连接器与I/O端口的EMC设计： 信号入口的保护： 探讨在连接器附近增加滤波、瞬态抑制器件的重要性。 地线连接的优化： 强调I/O端口的地线应尽可能靠近信号返回路径，避免形成地弹。 时钟和敏感信号的布线： 讲解如何将时钟和敏感信号与其他信号进行隔离，减少耦合。 3. 屏蔽与接地：构筑EMC的坚实屏障 有效的屏蔽和可靠的接地是抑制电磁干扰的关键手段。 屏蔽的基本原理： 反射损耗与吸收损耗： 深入分析屏蔽体如何通过反射和吸收来衰减电磁波。 屏蔽效能（SE）的影响因素： 讲解材料选择、厚度、屏蔽体完整性（缝隙、孔洞）对屏蔽效能的影响。 机箱屏蔽： 金属机箱的EMC特性： 分析不同金属材料（铝、铜、钢）的屏蔽性能，以及焊接、铆接、螺钉等连接方式对屏蔽效果的影响。 屏蔽门、屏蔽窗的EMC设计： 讲解如何设计有效的屏蔽门和屏蔽窗，以保证整体的屏蔽性能。 接地与机箱的连接： 强调机箱与设备地之间的低阻抗连接，以构建有效的屏蔽通路。 电缆屏蔽： 屏蔽电缆的选择与安装： 讲解不同类型屏蔽电缆（编织网、箔带）的特点，以及屏蔽层与连接器、接地的正确连接方法。 360度屏蔽连接的必要性： 强调在电缆接头处实现屏蔽层的完整性，以防止辐射泄漏。 接地设计： 单点接地、多点接地与混合接地： 分析不同接地方式的优缺点，以及在不同应用场景下的适用性。 地线阻抗的控制： 讲解如何通过粗壮的接地线、接地网等方式来降低地线阻抗。 地弹（Ground Bounce）的产生与抑制： 分析快速开关电流在有限地线阻抗上产生的电压变化，以及相关的抑制方法。 “EMI 隔离”的接地策略： 探讨如何将不同功能模块（如数字、模拟、功率）的接地进行合理划分，以防止相互干扰。 4. 滤波技术：净化信号的“过滤器” 滤波是抑制传导骚扰和辐射骚扰的有效手段，本部分将系统介绍各种滤波器的原理与应用。 滤波器的基本类型与参数： 低通、高通、带通、带阻滤波器： 讲解不同滤波器的频率响应特性。 插入损耗、衰减、截止频率、品质因数（Q值）： 掌握这些关键参数的含义。 EMI抑制滤波器的设计与应用： 共模滤波器（CM Filter）与差模滤波器（DM Filter）： 重点讲解在电源线和信号线上抑制共模和差模噪声的方法。 电源滤波器： 介绍电源线传导发射的常见滤波器结构（如Pi型、LC型），以及其在抑制高频噪声方面的作用。 信号线滤波器： 讲解针对数据线、控制线等设计的滤波器，以及如何平衡滤波性能与信号失真。 铁氧体磁珠的应用： 介绍铁氧体磁珠作为分布式滤波器，在抑制高频噪声方面的优势和选型考量。 滤波器的布局与安装： 强调滤波器应靠近噪声源或敏感器件，并进行良好的接地。 第三部分：电磁兼容的验证——测试与分析 设计完成后，严格的测试验证是确保产品EMC性能达标的最后一道也是至关重要的一关。本部分将指导读者掌握EMC测试的基本流程、关键设备以及结果分析方法。 1. EMC测试的基本流程与环境 测试前的准备工作： 明确产品的功能模式、工作状态，熟悉目标标准。 测试场地要求： 电波暗室（Anechoic Chamber）： 介绍其屏蔽特性和吸波材料的作用，以及用于辐射发射和抗扰度测试。 法拉第笼（Faraday Cage）： 讲解其在传导发射测试中的应用。 开阔场地（OATS）： 介绍其作为早期辐射测试的场地，以及其限制。 标准测试设置： 介绍测试台架、天线、电缆、地平面等标准配置。 2. 传导发射（Conducted Emission, CE）测试 测试原理与目的： 讲解设备通过电源线、信号线向外辐射的传导骚扰测量。 关键设备： 频谱分析仪/EMI接收机： 介绍其基本工作原理和在EMC测试中的应用。 线阻抗稳定网络（LISN）： 讲解其作用，即模拟电网阻抗，并隔离被测设备（EUT）与测试仪器。 测试步骤与注意事项： 详细阐述在不同端口（AC电源、DC电源、信号端口）的测试方法，以及如何进行扫频、峰值/准峰值/平均值检测。 结果分析与优化： 如何根据LISN测量到的数据，分析噪声源，并结合PCB设计进行整改。 3. 辐射发射（Radiated Emission, RE）测试 测试原理与目的： 讲解设备通过电磁辐射向外发射的骚扰测量。 关键设备： 接收天线： 介绍不同频段使用的天线类型（如对数周期天线、双锥天线、喇叭天线），以及天线因子（AF）的概念。 旋转台与升降杆： 讲解如何通过旋转被测设备和调整天线高度，寻找最大辐射方向。 测试步骤与注意事项： 详细说明在电波暗室或开阔场地进行的测试流程，以及如何进行360度扫描和垂直/水平极化测量。 结果分析与优化： 根据天线测量到的场强数据，分析辐射源，并结合PCB布局、屏蔽等设计进行整改。 4. 电磁敏感性（Electromagnetic Susceptibility, EMS）测试 静电放电（ESD）抗扰度测试： 测试原理与方法： 讲解接触放电与空气放电的差异，以及如何使用ESD测试仪模拟人体静电放电。 测试等级与判别标准： 阐述不同等级的ESD要求，以及如何判定产品是否合格。 射频（RF）辐射场抗扰度测试： 测试原理与设备： 介绍如何使用信号发生器、功率放大器、发射天线和场强仪来模拟空间电磁场。 照射方式与扫描： 讲解如何对产品进行不同频段、不同功率的照射。 电快速瞬变脉冲群（EFT/B）抗扰度测试： 测试原理与设备： 介绍EFT发生器模拟的瞬变脉冲群，以及其对电源线、信号线的耦合。 浪涌（Surge）抗扰度测试： 测试原理与设备： 介绍浪涌发生器模拟的雷击或开关操作产生的瞬态过电压。 射频传导骚扰抗扰度测试： 测试原理与设备： 介绍RF耦合器模拟的通过电源线或信号线传入的射频干扰。 工频磁场抗扰度测试： 测试原理与设备： 介绍使用线圈模拟工频磁场对产品的影响。 电压暂降、中断和电压变化测试： 测试原理与设备： 介绍电源质量分析仪模拟的电网波动。 EMS测试结果的分析与改进： 讲解如何根据测试结果，找出产品的敏感点，并针对性地进行加固设计，如增加滤波、屏蔽、保护器件等。 5. EMC测试数据的分析与问题诊断 图谱分析： 学习如何解读频谱图，识别噪声特征，并与标准限值进行比对。 故障模式分析： 结合电路原理和EMC理论，分析测试异常导致的具体故障原因。 关联分析： 将传导发射、辐射发射和敏感性测试结果进行关联分析，形成完整的EMC评估报告。 优化与再测试： 在完成设计整改后，进行有针对性的复测，直至达到EMC标准要求。 本书的编写，旨在为读者构建一个完整的电磁兼容设计与测试知识体系。我们强调理论与实践的紧密结合，鼓励读者在实际工程中不断探索和实践。通过掌握本书所传授的知识和方法，相信广大工程师将能够更自信、更高效地应对电磁兼容挑战，设计出性能卓越、可靠稳定的电子产品。

评分☆☆☆☆☆

这本《电磁兼容设计与测试实用技术》真是让人茅塞顿开，尤其是对于我们这些在电路板设计中经常被EMC问题搞得焦头烂额的工程师来说，简直就是一本救命稻草。书里对各种干扰源的分析，从电源线到高频信号线，都描述得非常透彻。我尤其欣赏作者在讲解诸如屏蔽设计、滤波电路这些看似枯燥的技术细节时，总是能结合大量的实际案例，让我们很容易理解理论是如何落地到工程实践中的。比如，关于PCB布局的黄金法则，书中给出的几条建议，我试着用在我最近的一个项目中，结果显著，原先总是过不了的辐射测试，这次一下子就达标了。那种从“瞎猜”到“心中有数”的转变，是这本书带给我最大的收获。它不是那种只讲概念的教科书，而是真真正正能指导你解决实际问题的“武功秘籍”，让你在面对客户的严苛要求时，不再感到束手无策，而是能自信满满地拿出解决方案。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深的项目经理，我更关注的是如何高效地管理和交付符合规范的产品。这本书对于我来说，不仅仅是技术参考，更是一份项目风险控制手册。它清晰地指出了哪些设计决策会导致高昂的后期修改成本，以及如何在前期的技术评审中识别这些潜在的EMC风险点。书中关于系统级EMC分析方法的介绍，非常适合用来指导团队进行跨部门的协作，确保硬件、软件和结构设计都能朝着同一个兼容性目标努力。坦白讲，我们团队现在已经将这本书推荐给所有新入职的硬件工程师作为必读书目。因为它不仅传授了具体的技术，更培养了一种严谨的、面向未来的工程思维，确保我们的产品在推向全球市场时，能够一帆风顺，避免不必要的延期和费用支出。

评分☆☆☆☆☆

我是在一个非常偶然的机会下接触到这本书的，当时我手头正在负责一个涉及到高速信号完整性的项目，传统的EMC处理方法似乎都失效了，信号质量差得令人发指。这本书的价值在于它没有停留在基础的电磁理论层面，而是直奔主题，深入探讨了现代电子系统中的复杂耦合现象。我记得其中有一章专门讲解了如何通过优化电源分配网络（PDN）来抑制高频噪声，那个分析的深度和广度，是我在其他任何一本同类书籍中都未曾见到的。作者似乎对工程师在项目压力下的困境了如指掌，所以书中的许多建议都非常具有可操作性，而不是空谈理论上的“完美设计”。读完之后，我感觉自己对“系统级EMC思维”有了更深刻的理解，不再是零敲碎打地处理问题，而是学会了从宏观上把握整个系统的电磁行为，这对于提升整体产品可靠性至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最大的冲击来自于它对“去耦”和“接地”这两个老生常谈问题的全新阐释。以前我们总觉得把电容放近点、地线铺满就行了，但这本书通过三维电磁场的视角，解释了为什么在高频下，那些我们自以为安全的布局会成为主要的辐射源。作者用非常直观的方式，结合了大量的仿真图例（虽然是文字描述，但意境十足），说明了地平面分割的艺术和陷阱。对于我们设计多层板的工程师来说，这简直是打开了一扇新世界的大门。它强调了电磁兼容性不是一个附加环节，而是贯穿于需求分析、架构设计、元件选型、乃至PCB布线的全生命周期。看完之后，我对以往的一些设计决策进行了深刻的反思，发现很多“历史遗留问题”的根源都在于对电磁场的动态特性理解不足。

评分☆☆☆☆☆

说实话，刚翻开这本书的时候，我还有点担心内容会过于学术化，毕竟机械工业出版社出版的技术书籍，往往偏向于硬核的理论推导。但出乎意料的是，作者在保持技术深度的同时，行文流畅，逻辑清晰。特别是关于测试章节，简直是太实用了！它详细描述了从预测试到正式认证的整个流程，每一步需要注意的陷阱都标注得清清楚楚。我之前花了不少冤枉钱在不规范的预测试上，这本书帮我梳理了测试标准（如CISPR/FCC）背后的逻辑，让我明白为什么某些看似微小的设计改动，会在测试结果上产生巨大的差异。它教会我的不只是“如何通过测试”，更重要的是“如何设计出本身就不易产生干扰”的产品。这种预防胜于补救的理念，才是这本书最宝贵的精髓所在。