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EMC设计分析方法与风险评估技术

作者: 郑军奇著

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2020-05

版次: 1

ISBN: 9787121372759

定价: 138.00

装帧: 平装

开本: 16开

页数: 404页

分类: 工程技术

47人买过

本书基于EMC测试原理，解读一种产品EMC设计的分析方法（包括产品机械架构设计、滤波设计、 PCB设计），该方法可以用来指导产品的EMC设计，掌握该技术的工程师可以发现实际产品EMC设计的缺陷。避免了从技术角度出发谈论EMC设计而出现的过于理论化的问题，通过本书所描述的EMC分析方法可以系统地指导开发人员避免产品开发过程中所碰到的EMC问题。同时，建立在这种产品EMC设计分析方法的基础上利用已有的风险评估手段，形成一种产品EMC设计风险评估技术，利用EMC设计风险评估技术可以评估产品在不进行EMC测试的情况下评估产品EMC测试失败的风险。这种分析方法和评估技术还可以与电子产品的开发流程融合在一起，通过每个步骤的EMC分析，指出产品设计的EMC风险，并给出解决方案或改进建议，以提高产品EMC测试的通过率，降低产品开发成本。大量的实践证明，通过该方法分析而设计的产品，也同样能在EMI测试中获得非常高的通过率。正确使用该方法能将产品在第一轮或第二轮设计时，就通过所有的EMC测试，这种通过率在产品第一轮设计时为90％~100%之间，第二轮设计时为100％。同时，正确使用EMC设计风险评估，将揭开产品EMC性能的黑盒，可以无需EMC测试而对产品进行EMC性能进行评价或合格评定，也可以与EMC测试结果结合对产品进行综合的EMC评价和合格评定，也可以作为产品进行正式EMC测试之前的预评估，以降低企业研发测试成本。本书以实用为目的，内容丰富，深入浅出，通俗易懂，相信它可以作为电子产品设计部门EMC方面必备参考书，也可以作为结构工程师、电子和电气工程师、PCB layout工程师、硬件测试工程师、质量工程师、系统工程师、EMC设计工程师、EMC测试工程师、EMC整改工程师、EMC仿真工程师及EMC顾问人员进行EMC培训的教材或参考资料，还可以作为大专院校相关专业师生的教学参考书。知名EMC专家，长期从事EMC理论与工程研究，具备丰富的EMC实践和工程经验。他是“EMC设计风险评估法”的创始人，多项国家EMC标准的主要起草人，“EMC设计风险评估法”将产品的EMC设计提升到了方法论阶段，被广大企业的研发部门所采纳。他又是专业的EMC讲师及高校特聘教授，具有数百场EMC培训经验，受到企业与学员的高度评价，是中国EMC工程应用领域培训**者。同时，他也是： ? CISPR(国际无线电干扰特别委员会)副主席；? 全国无线电干扰与标准化技术委员会秘书长；? 工信部国家信息技术紧缺人才认证（NITE）讲师。   出版EMC专著: ? 《电磁兼容（EMC）测试与案例分析》；? 《电子产品设计EMC风险评估》。第1章  EMC与EMC设计基础 1
1．1  什么是EMC和EMC设计 1
1．2  产品的EMC性能是设计赋予的 3
1．3  EMC也是常规设计准则的例外情况 4
1．4  EMC理论基础 6
1．4．1  EMC相关基本单位 6
1．4．2  时域与频域 7
1．4．3  电磁骚扰单位分贝（dB）的概念 9
1．4．4  正确理解分贝真正的含义 11
1．4．5  电场与磁场 12
1．4．6  电路基本元器件及其基本特性 14
第2章  EMC设计与共模电流 18
2．1  EMC测试与共模电流分析 18
2．1．1  EMC测试是EMC设计的重要依据 18
2．1．2  辐射发射测试 19
2．1．3  传导骚扰测试 22
2．1．4  静电放电抗扰度测试 24
2．1．4  射频辐射电磁场的抗扰度测试 29
2．1．5  电快速瞬变脉冲群的抗扰度测试 33
2．1．7  浪涌的抗扰度测试 41
2．1．8  传导抗扰度测试（CS）和大电流注入（BCI）测试 47
2．1．9  电压跌落、短时中断和电压渐变的抗扰度测试 52
2．2  产品电路中的共模和差模信号 55
2．3  EMC测试的实质与共模电流 57
2．4  典型共模干扰在产品内部传输机理 58
2．5  共模干扰电流干扰电路正常工作的机理 59
2．6  数字电路的噪声承受能力 62
2．7  EMI共模电流的产生与分析 67
2．7．1  传导骚扰与共模电流分析 69
2．7．2  辐射发射与共模电流分析 70
2．7．3  产生共模电流辐射的条件 76
第3章  风险评估概念及EMC设计风险评估 77
3．1  风险评估定义 77
3．2  EMC风险评估的目的和EMC设计风险评估 77
3．3  EMC设计风险评估对象 78
3．4  明确环境信息 78
3．5  EMC设计风险准则 78
3．5  EMC设计风险评估过程 79
3．5．1  概述 79
3．5．2  EMC设计风险识别 80
3．5．3  EMC设计风险分析 81
3．5．4  EMC设计风险评价 81
3．6  风险评估工具 82
3．6．1  风险指数法 82
3．6．2  风险矩阵法 82
3．6．3  层次分析法 83
3．7  风险评估报告要求 83
第4章  产品的机械构架EMC设计与接地设计 85
4．1  产品的机械构架决定共模电流路径 85
4．4．1  产品的机械构架决定共模电流机理 85
4．1．2  EMC抗干扰测试中的共模电流与产品的机械结构结构 91
4．1．3  机械构架设计实例分析 98
4．1．4  EMI共模电流与产品的机械架构设计 100
4．1．5  相关案例分析 105
4．2  接地是决定共模电流方向与大小的最重要因数 108
4．2．1  什么是接地与浮地 108
4．2．2  接地改变共模电流方向和大小的原理 109
4．3  电缆/连接器在产品中的位置是决定共模电流的流向与大小的第二重要因素 110
4．3．1  EMC测试与连接器、电缆位置 110
4．3．2  EMI设计分析从连接器电缆开始 111
4．3．3  电缆引入的的EMC抗扰度问题 117
4．3．4  关注电缆的固有电阻、电容、电感对EMC的影响 118
4．3．5  敏感电路．EMI骚扰源的位置和产品中共模电流的方向大小 119
4．4  电缆/连接器中抑制共模电流的方法 123
4．5  接口电路及其中的滤波、抑止可以改变共模电流的方向和大小 129
4．5．1  平衡电路设计 129
4．5．2  滤波器与抑制设计 130
4．6  隔离改变共模电流大小 132
4．6．1  变压器隔离在EMC中的实质 133
4．6．2  光电耦合器隔离在EMC中的实质 140
4．6．3  继电器隔离在EMC中的实质 146
4．6．4  使用共模扼流圈（共模电感）在EMC中的实质 147
4．7  浮地产品的共模电流与EMC分析 150
4．8  产品内部PCB板间的互连是产品EMC问题最薄弱环节 155
4．8．1  产品内部连接器与EMI 155
4．8．2  产品内部连接器与EMS 159
4．8．3  互联电缆中的串扰分析方法 160
4．9  相关案例分析 160
4．9．1  案例分析1 160
4．9．2  案例分析2 164
4．4．3  案例分析3 166
第5章  滤波、去耦、旁路设计 171
5．1  电容 171
5．1．1  电容的自谐振 171
5．1．2  电容的并联 175
5．1．3  X电容和Y电容 177
5．2  RC电路 177
5．2．1  RC微分电路 177
5．2．2  RC耦合电路 178
5．2．3  RC积分电路 180
5．3  再谈LC电路 182
5．4  滤波器和滤波电路的设计分析 183
5．4．1  什么是滤波器和滤波电路 183
5．4．2  滤波效果与阻抗 185
5．4．3  电源滤波器 186
5．4．4  信号接口滤波器的设计方法 188
5．5  常用信号接口电路的滤波器或滤波电路设计原理。 192
5．5．1  鼠标和键盘PS/2端口滤波器 192
5．5．2  RS232接口电路的滤波设计 192
5．5．3  RS422和RS485接口的滤波电路设计 193
5．5．4  E1/T1接口电路EMC设计 194
5．5．5  以太网接口电路EMC设计方法 195
5．5．6  USB接口电路EMC设计 198
5．6  滤波器或滤波电路的安装与放置 201
5．7  滤波器与共模电流 204
5．8  PCB板中的去耦设计方法 204
5．8．1  去耦的实质 204
5．8．2  去耦电容的选择方法 206
5．8．3  去耦电容的安装方式与PCB设计 208
5．9  电容旁路的设计方法 208
第6章 PCB EMC设计 210
6．1  什么是阻抗 210
6．1．1  阻抗与特性阻抗 210
6．1．2  阻抗的意义 211
6．1．3  阻抗在实际PCB中的体现形式 213
6．1．4  PCB中印制线阻抗 215
6．1．5  导线的阻抗 217
6．2  PCB中地平面的设计与分析方法 219
6．2．1  完整地平面的阻抗与设计方法 219
6．2．2  过孔、裂缝及其对地平面阻抗的影响 223
6．2．3 PCB中的过孔设计技巧 230
6．3  金属板的阻抗分析方法及在EMC中的应用 230
6．4  连接器对阻抗的影响 231
6．5  PCB设计中串扰的防止设计 231
6．5．1  串扰对产品整体EMC性能的影响原理 231
6．5．2  产品中的串扰是如何发生的 232
6．5．3  串扰模型分析 234
6．5．4  产品中串扰的防止方法 243
6．5．5 哪些信号之间需要考虑串扰问题 249
6．6 相关案例分析 250
6．6．1 连接器地阻抗引起的EMC问题案例 250
6．6．2  PCB布线串扰引起的干扰 256
第7章产品EMC设计分析方法 258
7．1 产品机械构架设计的EMC分析 258
7．1．1 产品机械构架设计的EMC分析原理 258
7．1．2 产品相关的EMC重要描述 259
7．1．3 估算共模电流和干扰压降 261
7．1．4  产品的系统接地与浮地分析 262
7．1．5  局部接地、隔离与浮地分析 263
7．1．6  产品系统接地方式分析 263
7．1．7  工作地和大地（保护地或机壳地）之间的连接点的位置（直接或通过Y电容接）分析 263
7．1．8  金属板的应用情况、形状及其分析 263
7．1．9 输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置分析 265
7．1．10 印制电路板之间的互连、互连线和连接器处理分析 265
7．1．11  屏蔽需求分析 266
7．1．12  屏蔽体的设计方式分析 266
7．1．13  电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式分析 266
7．1．14  开关电源中开关管上的散热器的处理分析 267
7．1．15  传导骚扰与辐射发射措施额外描述 267
7．1．16  产品抗ESD干扰措施的描述 267
7．1．17  其它EMC方面的考虑 268
7．2 单板设计的EMC分析 268
7．3 电路原理图设计的EMC分析 268
7．3．1  电路原理图设计的EMC分析原理 268
7．3．2  电路原理图描述 270
7．3．3  将电路原理图进行EMC描述 270
7．3．4  电路原理图的滤波分析 270
7．5．5  地及地平面分析 272
7．3．6  高速线的EMC分析及处理 274
7．3．7  敏感信号线的EMC分析及处理 274
7．3．8  指出并确认未使用元器件及悬空信号线并对其进行EMC处理 274
7．4  PCB布局布线的建议 275
7．4．1  PCB布局布线的建议的意义 275
7．4．2  PCB层数及各层的分配建议 275
7．4．3  GND 、AGND等地平面及VCC等电源平面在PCB层中的位置 278
7．4．4  指出敏感元器件在PCB中放置的相对位置 278
7．4．5  滤波电容等滤波器件在PCB中的相对放置 279
7．4．6  GND地平面的设计 279
7．4．7  模拟地AGND地平面的设计 279
7．4．8  VCC电源平面的设计 279
7．4．9  串扰防止的处理方式 279
7．4．10  特殊信号线的处理方式（如时钟信号线、高速信号线、敏感信号线等） 279
7．4．11  PCB中空置区域的处理 280
7．4．12  其它建议 280
7．4．13  PCB布局布线示意图 280
7．5  PCB设计审查与EMC分析 281
7．5．1  PCB设计审查的意义和任务 281
7．5．2 地平面完整性及其阻抗审查 281
7．5．3 串扰审查 282
7．5．4 去耦．旁路电容和滤波电容的审查 282
7．5．5 PCB布局布线文件 283
第8章产品的防雷击浪涌、ESD和差模EMC问题设计与分析 287
8．1  产品的防雷与防浪涌； 287
8．1．1  雷击与浪涌定义 287
8．1．2 防雷与防浪涌设计理念 290
8．1．3 防雷电路中的元器件 292
8．1．4 交流电源口防雷电路和防浪涌电路的设计 302
8．1．5  直流电源口防雷电路和防浪涌电路的设计 304
8．1．6  信号口防雷和浪涌保护电路设计 305
8．1．7 电源防雷器的安装 307
8．1．8  信号防雷器的接地 309
8．2 EMC中的差模干扰与骚扰． 310
8．2．1  什么是差模：参见第二章 310
8．2．2  接口电路中的差模干扰与骚扰 310
8．2．3  PCB电路中的差模干扰与骚扰 311
8．2．4  解决电路中的差模干扰与骚扰的方法 315
8．3  ESD 316
8．3．1  ESD产生的机理 316
8．3．2  通过绝缘防止ESD 316
8．3．3  通过屏蔽防止ESD 317
8．3．4  通过良好的搭接与接地防止ESD 317
8．3．5  通过PCB布局布线防止ESD产生的电磁场感应 318
8．3．6  I/O端口的ESD 防护 319
第9章产品EMC设计分析方法之应用实例 321
9．1 产品机械构架设计的EMC设计分析实例（抗扰度分析方法） 321
9．1．1  分析原理 321
9．1．2  产品相关的EMC重要信息描述 322
9．1．3  估算共模电流和干扰压降 325
9．1．4  产品的系统接地与浮地分析 326
9．1．5  局部接地、隔离与浮地分析 327
9．1．6  产品系统接地方式的分析 327
9．1．7  工作地和大地（保护地或机壳地）之间的连接点的位置（直接或通过Y电容接）分析 327
9．1．8  金属板的应用情况、形状及其分析 328
9．1．9 输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置分析 328
9．1．10 印制电路板之间的互连、互连线和连接器处理分析 328
9．1．11  电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式分析 329
9．1．12  屏蔽需求分析 329
9．1．13  屏蔽体的设计方式分析 330
9．1．14  开关电源中开关管上的散热器的处理分析 330
9．1．15  传导骚扰与辐射发射措施额外描述 330
9．1．16  产品抗ESD干扰措施的描述 331
9．1．17  产品其它在EMC方面的考虑 331
9．2 单板EMC设计的分析 332
9．3  电路原理图EMC设计分析 332
9．3．1  电路原理图EMC设计分析原理 332
9．3．2  原理图描述 334
9．3．3  将电路原理图进行EMC描述 334
9．3．4  电路原理图的滤波分析 337
9．3．5  地及地平面分析 339
9．3．6  高速线的EMC分析及处理 340
9．3．7  敏感信号线的EMC分析及处理 341
9．3．8  指出并确认未使用元器件及悬空信号线并对其进行EMC处理 341
9．4  PCB设计审查与EMC分析 342
9．4．1  PCB布局布线的建议的意义 342
9．4．2  PCB层数及各层的分配建议 342
9．4．3  GND 、AGND等地平面及VCC等电源平面在PCB层中的位置 343
9．4．4  指出敏感元器件在PCB中放置的相对位置 343
9．4．5  滤波电容等滤波器件在PCB中的相对放置 344
9．4．6  GND平面的设计 344
9．4．7  模拟地AGND平面的设计 345
9．4．8  VCC平面的设计 345
9．4．9  串扰防止的处理方式 345
9．4．10  特殊信号线的处理方式（如时钟信号线、高速信号线、敏感信号线等） 345
9．4．11  PCB中空置区域的处理 345
9．4．12  其它建议： 345
9．4．13  PCB布局布线示意图 346
9．5 PCB设计审查 346
9．5．1  PCB设计审查的意义和任务 346
9．5．2 地平面完整性及其阻抗审查 346
9．5．3 串扰审查 348
9．5．4 去耦．旁路电容和滤波电容的审查 350
9．5．5 PCB布局布线文件 351
9．6  产品机械构架设计的EMC设计分析实例（EMI分析方法） 352
9．6．1 分析原理 352
9．6．2 产品相关的EMC重要机械构架描述 352
9．6．3 关于产品的系统接地、浮地与屏蔽分析 355
9．6．4 局部接地、隔离与浮地 357
9．6．5 工作地和大地（保护地或机壳地）之间的连接点的位置（直接或通过Y电容接） 357
9．6．6 EMC意义上的产品接地设计方式 358
9．6．7 金属板对EMC的意义及形状和互联要求 358
9．6．8 输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置 359
9．6．9 互联与电路板之间得排线和连接器处理． 360
9．6．10 电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式 360
9．6．11 开关电源的要求 361
第10章产品EMC设计风险评估技术 362
10．1 EMC设计风险评估原则和依据 363
10．2 产品EMC设计风险评估概念 363
10．3 EMC设计风险评估基础机理和模型 364
10．3．1 产品机械构架EMC设计风险评估机理和理想模型 364
10．3．2 产品PCB设计EMC风险评估机理 367
10．3．3  PCB EMC设计的理想模型 368
10．4 EMC设计评估要素风险影响程度等级与风险分类 373
10．5 EMC设计风险等级 375
10．6 EMC设计风险评估步骤 376
10．7 EMC设计风险评估识别 376
10．7．1 概述 376
10．7．2 产品机械构架EMC设计风险识别 377
10．7．3 产品PCBEMC设计风险识别 378
10．8 EMC设计风险分析 379
10．8．1 产品机械构架EMC设计风险分析 379
10．8．2  PCB设计的EMC风险分析 384
10．9 EMC设计风险评价 390
10．9．1 风险指数法 390
10．9．2 EMC设计风险评价计算和风险等级确定 390
第11章 EMC设计风险管理与产品研发 393
11．1 EMC设计技术与管理的发展与现状 393
11．2 EMC风险管理定义 395
11．3 EMC风险管理的重要性 395
11．4 EMC 风险管理原则 396
11．5  EMC设计风险管理过程 397
11．5．1 指定EMC专家 397
11．5．2 产品的EMC测试计划制定 397
11．5．3 产品EMC设计风险评估法融入到企业产品开发流程 399
11．5．4 EMC风险应对 400
11．5．5 监督和检查 401
11．5．6 沟通和记录 401
内容简介:
本书基于EMC测试原理，解读一种产品EMC设计的分析方法（包括产品机械架构设计、滤波设计、 PCB设计），该方法可以用来指导产品的EMC设计，掌握该技术的工程师可以发现实际产品EMC设计的缺陷。避免了从技术角度出发谈论EMC设计而出现的过于理论化的问题，通过本书所描述的EMC分析方法可以系统地指导开发人员避免产品开发过程中所碰到的EMC问题。同时，建立在这种产品EMC设计分析方法的基础上利用已有的风险评估手段，形成一种产品EMC设计风险评估技术，利用EMC设计风险评估技术可以评估产品在不进行EMC测试的情况下评估产品EMC测试失败的风险。这种分析方法和评估技术还可以与电子产品的开发流程融合在一起，通过每个步骤的EMC分析，指出产品设计的EMC风险，并给出解决方案或改进建议，以提高产品EMC测试的通过率，降低产品开发成本。大量的实践证明，通过该方法分析而设计的产品，也同样能在EMI测试中获得非常高的通过率。正确使用该方法能将产品在第一轮或第二轮设计时，就通过所有的EMC测试，这种通过率在产品第一轮设计时为90％~100%之间，第二轮设计时为100％。同时，正确使用EMC设计风险评估，将揭开产品EMC性能的黑盒，可以无需EMC测试而对产品进行EMC性能进行评价或合格评定，也可以与EMC测试结果结合对产品进行综合的EMC评价和合格评定，也可以作为产品进行正式EMC测试之前的预评估，以降低企业研发测试成本。本书以实用为目的，内容丰富，深入浅出，通俗易懂，相信它可以作为电子产品设计部门EMC方面必备参考书，也可以作为结构工程师、电子和电气工程师、PCB layout工程师、硬件测试工程师、质量工程师、系统工程师、EMC设计工程师、EMC测试工程师、EMC整改工程师、EMC仿真工程师及EMC顾问人员进行EMC培训的教材或参考资料，还可以作为大专院校相关专业师生的教学参考书。
作者简介:
知名EMC专家，长期从事EMC理论与工程研究，具备丰富的EMC实践和工程经验。他是“EMC设计风险评估法”的创始人，多项国家EMC标准的主要起草人，“EMC设计风险评估法”将产品的EMC设计提升到了方法论阶段，被广大企业的研发部门所采纳。他又是专业的EMC讲师及高校特聘教授，具有数百场EMC培训经验，受到企业与学员的高度评价，是中国EMC工程应用领域培训**者。同时，他也是： ? CISPR(国际无线电干扰特别委员会)副主席；? 全国无线电干扰与标准化技术委员会秘书长；? 工信部国家信息技术紧缺人才认证（NITE）讲师。出版EMC专著: ? 《电磁兼容（EMC）测试与案例分析》；? 《电子产品设计EMC风险评估》。
目录:
第1章  EMC与EMC设计基础 1
1．1  什么是EMC和EMC设计 1
1．2  产品的EMC性能是设计赋予的 3
1．3  EMC也是常规设计准则的例外情况 4
1．4  EMC理论基础 6
1．4．1  EMC相关基本单位 6
1．4．2  时域与频域 7
1．4．3  电磁骚扰单位分贝（dB）的概念 9
1．4．4  正确理解分贝真正的含义 11
1．4．5  电场与磁场 12
1．4．6  电路基本元器件及其基本特性 14
第2章  EMC设计与共模电流 18
2．1  EMC测试与共模电流分析 18
2．1．1  EMC测试是EMC设计的重要依据 18
2．1．2  辐射发射测试 19
2．1．3  传导骚扰测试 22
2．1．4  静电放电抗扰度测试 24
2．1．4  射频辐射电磁场的抗扰度测试 29
2．1．5  电快速瞬变脉冲群的抗扰度测试 33
2．1．7  浪涌的抗扰度测试 41
2．1．8  传导抗扰度测试（CS）和大电流注入（BCI）测试 47
2．1．9  电压跌落、短时中断和电压渐变的抗扰度测试 52
2．2  产品电路中的共模和差模信号 55
2．3  EMC测试的实质与共模电流 57
2．4  典型共模干扰在产品内部传输机理 58
2．5  共模干扰电流干扰电路正常工作的机理 59
2．6  数字电路的噪声承受能力 62
2．7  EMI共模电流的产生与分析 67
2．7．1  传导骚扰与共模电流分析 69
2．7．2  辐射发射与共模电流分析 70
2．7．3  产生共模电流辐射的条件 76
第3章  风险评估概念及EMC设计风险评估 77
3．1  风险评估定义 77
3．2  EMC风险评估的目的和EMC设计风险评估 77
3．3  EMC设计风险评估对象 78
3．4  明确环境信息 78
3．5  EMC设计风险准则 78
3．5  EMC设计风险评估过程 79
3．5．1  概述 79
3．5．2  EMC设计风险识别 80
3．5．3  EMC设计风险分析 81
3．5．4  EMC设计风险评价 81
3．6  风险评估工具 82
3．6．1  风险指数法 82
3．6．2  风险矩阵法 82
3．6．3  层次分析法 83
3．7  风险评估报告要求 83
第4章  产品的机械构架EMC设计与接地设计 85
4．1  产品的机械构架决定共模电流路径 85
4．4．1  产品的机械构架决定共模电流机理 85
4．1．2  EMC抗干扰测试中的共模电流与产品的机械结构结构 91
4．1．3  机械构架设计实例分析 98
4．1．4  EMI共模电流与产品的机械架构设计 100
4．1．5  相关案例分析 105
4．2  接地是决定共模电流方向与大小的最重要因数 108
4．2．1  什么是接地与浮地 108
4．2．2  接地改变共模电流方向和大小的原理 109
4．3  电缆/连接器在产品中的位置是决定共模电流的流向与大小的第二重要因素 110
4．3．1  EMC测试与连接器、电缆位置 110
4．3．2  EMI设计分析从连接器电缆开始 111
4．3．3  电缆引入的的EMC抗扰度问题 117
4．3．4  关注电缆的固有电阻、电容、电感对EMC的影响 118
4．3．5  敏感电路．EMI骚扰源的位置和产品中共模电流的方向大小 119
4．4  电缆/连接器中抑制共模电流的方法 123
4．5  接口电路及其中的滤波、抑止可以改变共模电流的方向和大小 129
4．5．1  平衡电路设计 129
4．5．2  滤波器与抑制设计 130
4．6  隔离改变共模电流大小 132
4．6．1  变压器隔离在EMC中的实质 133
4．6．2  光电耦合器隔离在EMC中的实质 140
4．6．3  继电器隔离在EMC中的实质 146
4．6．4  使用共模扼流圈（共模电感）在EMC中的实质 147
4．7  浮地产品的共模电流与EMC分析 150
4．8  产品内部PCB板间的互连是产品EMC问题最薄弱环节 155
4．8．1  产品内部连接器与EMI 155
4．8．2  产品内部连接器与EMS 159
4．8．3  互联电缆中的串扰分析方法 160
4．9  相关案例分析 160
4．9．1  案例分析1 160
4．9．2  案例分析2 164
4．4．3  案例分析3 166
第5章  滤波、去耦、旁路设计 171
5．1  电容 171
5．1．1  电容的自谐振 171
5．1．2  电容的并联 175
5．1．3  X电容和Y电容 177
5．2  RC电路 177
5．2．1  RC微分电路 177
5．2．2  RC耦合电路 178
5．2．3  RC积分电路 180
5．3  再谈LC电路 182
5．4  滤波器和滤波电路的设计分析 183
5．4．1  什么是滤波器和滤波电路 183
5．4．2  滤波效果与阻抗 185
5．4．3  电源滤波器 186
5．4．4  信号接口滤波器的设计方法 188
5．5  常用信号接口电路的滤波器或滤波电路设计原理。 192
5．5．1  鼠标和键盘PS/2端口滤波器 192
5．5．2  RS232接口电路的滤波设计 192
5．5．3  RS422和RS485接口的滤波电路设计 193
5．5．4  E1/T1接口电路EMC设计 194
5．5．5  以太网接口电路EMC设计方法 195
5．5．6  USB接口电路EMC设计 198
5．6  滤波器或滤波电路的安装与放置 201
5．7  滤波器与共模电流 204
5．8  PCB板中的去耦设计方法 204
5．8．1  去耦的实质 204
5．8．2  去耦电容的选择方法 206
5．8．3  去耦电容的安装方式与PCB设计 208
5．9  电容旁路的设计方法 208
第6章 PCB EMC设计 210
6．1  什么是阻抗 210
6．1．1  阻抗与特性阻抗 210
6．1．2  阻抗的意义 211
6．1．3  阻抗在实际PCB中的体现形式 213
6．1．4  PCB中印制线阻抗 215
6．1．5  导线的阻抗 217
6．2  PCB中地平面的设计与分析方法 219
6．2．1  完整地平面的阻抗与设计方法 219
6．2．2  过孔、裂缝及其对地平面阻抗的影响 223
6．2．3 PCB中的过孔设计技巧 230
6．3  金属板的阻抗分析方法及在EMC中的应用 230
6．4  连接器对阻抗的影响 231
6．5  PCB设计中串扰的防止设计 231
6．5．1  串扰对产品整体EMC性能的影响原理 231
6．5．2  产品中的串扰是如何发生的 232
6．5．3  串扰模型分析 234
6．5．4  产品中串扰的防止方法 243
6．5．5 哪些信号之间需要考虑串扰问题 249
6．6 相关案例分析 250
6．6．1 连接器地阻抗引起的EMC问题案例 250
6．6．2  PCB布线串扰引起的干扰 256
第7章产品EMC设计分析方法 258
7．1 产品机械构架设计的EMC分析 258
7．1．1 产品机械构架设计的EMC分析原理 258
7．1．2 产品相关的EMC重要描述 259
7．1．3 估算共模电流和干扰压降 261
7．1．4  产品的系统接地与浮地分析 262
7．1．5  局部接地、隔离与浮地分析 263
7．1．6  产品系统接地方式分析 263
7．1．7  工作地和大地（保护地或机壳地）之间的连接点的位置（直接或通过Y电容接）分析 263
7．1．8  金属板的应用情况、形状及其分析 263
7．1．9 输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置分析 265
7．1．10 印制电路板之间的互连、互连线和连接器处理分析 265
7．1．11  屏蔽需求分析 266
7．1．12  屏蔽体的设计方式分析 266
7．1．13  电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式分析 266
7．1．14  开关电源中开关管上的散热器的处理分析 267
7．1．15  传导骚扰与辐射发射措施额外描述 267
7．1．16  产品抗ESD干扰措施的描述 267
7．1．17  其它EMC方面的考虑 268
7．2 单板设计的EMC分析 268
7．3 电路原理图设计的EMC分析 268
7．3．1  电路原理图设计的EMC分析原理 268
7．3．2  电路原理图描述 270
7．3．3  将电路原理图进行EMC描述 270
7．3．4  电路原理图的滤波分析 270
7．5．5  地及地平面分析 272
7．3．6  高速线的EMC分析及处理 274
7．3．7  敏感信号线的EMC分析及处理 274
7．3．8  指出并确认未使用元器件及悬空信号线并对其进行EMC处理 274
7．4  PCB布局布线的建议 275
7．4．1  PCB布局布线的建议的意义 275
7．4．2  PCB层数及各层的分配建议 275
7．4．3  GND 、AGND等地平面及VCC等电源平面在PCB层中的位置 278
7．4．4  指出敏感元器件在PCB中放置的相对位置 278
7．4．5  滤波电容等滤波器件在PCB中的相对放置 279
7．4．6  GND地平面的设计 279
7．4．7  模拟地AGND地平面的设计 279
7．4．8  VCC电源平面的设计 279
7．4．9  串扰防止的处理方式 279
7．4．10  特殊信号线的处理方式（如时钟信号线、高速信号线、敏感信号线等） 279
7．4．11  PCB中空置区域的处理 280
7．4．12  其它建议 280
7．4．13  PCB布局布线示意图 280
7．5  PCB设计审查与EMC分析 281
7．5．1  PCB设计审查的意义和任务 281
7．5．2 地平面完整性及其阻抗审查 281
7．5．3 串扰审查 282
7．5．4 去耦．旁路电容和滤波电容的审查 282
7．5．5 PCB布局布线文件 283
第8章产品的防雷击浪涌、ESD和差模EMC问题设计与分析 287
8．1  产品的防雷与防浪涌； 287
8．1．1  雷击与浪涌定义 287
8．1．2 防雷与防浪涌设计理念 290
8．1．3 防雷电路中的元器件 292
8．1．4 交流电源口防雷电路和防浪涌电路的设计 302
8．1．5  直流电源口防雷电路和防浪涌电路的设计 304
8．1．6  信号口防雷和浪涌保护电路设计 305
8．1．7 电源防雷器的安装 307
8．1．8  信号防雷器的接地 309
8．2 EMC中的差模干扰与骚扰． 310
8．2．1  什么是差模：参见第二章 310
8．2．2  接口电路中的差模干扰与骚扰 310
8．2．3  PCB电路中的差模干扰与骚扰 311
8．2．4  解决电路中的差模干扰与骚扰的方法 315
8．3  ESD 316
8．3．1  ESD产生的机理 316
8．3．2  通过绝缘防止ESD 316
8．3．3  通过屏蔽防止ESD 317
8．3．4  通过良好的搭接与接地防止ESD 317
8．3．5  通过PCB布局布线防止ESD产生的电磁场感应 318
8．3．6  I/O端口的ESD 防护 319
第9章产品EMC设计分析方法之应用实例 321
9．1 产品机械构架设计的EMC设计分析实例（抗扰度分析方法） 321
9．1．1  分析原理 321
9．1．2  产品相关的EMC重要信息描述 322
9．1．3  估算共模电流和干扰压降 325
9．1．4  产品的系统接地与浮地分析 326
9．1．5  局部接地、隔离与浮地分析 327
9．1．6  产品系统接地方式的分析 327
9．1．7  工作地和大地（保护地或机壳地）之间的连接点的位置（直接或通过Y电容接）分析 327
9．1．8  金属板的应用情况、形状及其分析 328
9．1．9 输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置分析 328
9．1．10 印制电路板之间的互连、互连线和连接器处理分析 328
9．1．11  电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式分析 329
9．1．12  屏蔽需求分析 329
9．1．13  屏蔽体的设计方式分析 330
9．1．14  开关电源中开关管上的散热器的处理分析 330
9．1．15  传导骚扰与辐射发射措施额外描述 330
9．1．16  产品抗ESD干扰措施的描述 331
9．1．17  产品其它在EMC方面的考虑 331
9．2 单板EMC设计的分析 332
9．3  电路原理图EMC设计分析 332
9．3．1  电路原理图EMC设计分析原理 332
9．3．2  原理图描述 334
9．3．3  将电路原理图进行EMC描述 334
9．3．4  电路原理图的滤波分析 337
9．3．5  地及地平面分析 339
9．3．6  高速线的EMC分析及处理 340
9．3．7  敏感信号线的EMC分析及处理 341
9．3．8  指出并确认未使用元器件及悬空信号线并对其进行EMC处理 341
9．4  PCB设计审查与EMC分析 342
9．4．1  PCB布局布线的建议的意义 342
9．4．2  PCB层数及各层的分配建议 342
9．4．3  GND 、AGND等地平面及VCC等电源平面在PCB层中的位置 343
9．4．4  指出敏感元器件在PCB中放置的相对位置 343
9．4．5  滤波电容等滤波器件在PCB中的相对放置 344
9．4．6  GND平面的设计 344
9．4．7  模拟地AGND平面的设计 345
9．4．8  VCC平面的设计 345
9．4．9  串扰防止的处理方式 345
9．4．10  特殊信号线的处理方式（如时钟信号线、高速信号线、敏感信号线等） 345
9．4．11  PCB中空置区域的处理 345
9．4．12  其它建议： 345
9．4．13  PCB布局布线示意图 346
9．5 PCB设计审查 346
9．5．1  PCB设计审查的意义和任务 346
9．5．2 地平面完整性及其阻抗审查 346
9．5．3 串扰审查 348
9．5．4 去耦．旁路电容和滤波电容的审查 350
9．5．5 PCB布局布线文件 351
9．6  产品机械构架设计的EMC设计分析实例（EMI分析方法） 352
9．6．1 分析原理 352
9．6．2 产品相关的EMC重要机械构架描述 352
9．6．3 关于产品的系统接地、浮地与屏蔽分析 355
9．6．4 局部接地、隔离与浮地 357
9．6．5 工作地和大地（保护地或机壳地）之间的连接点的位置（直接或通过Y电容接） 357
9．6．6 EMC意义上的产品接地设计方式 358
9．6．7 金属板对EMC的意义及形状和互联要求 358
9．6．8 输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置 359
9．6．9 互联与电路板之间得排线和连接器处理． 360
9．6．10 电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式 360
9．6．11 开关电源的要求 361
第10章产品EMC设计风险评估技术 362
10．1 EMC设计风险评估原则和依据 363
10．2 产品EMC设计风险评估概念 363
10．3 EMC设计风险评估基础机理和模型 364
10．3．1 产品机械构架EMC设计风险评估机理和理想模型 364
10．3．2 产品PCB设计EMC风险评估机理 367
10．3．3  PCB EMC设计的理想模型 368
10．4 EMC设计评估要素风险影响程度等级与风险分类 373
10．5 EMC设计风险等级 375
10．6 EMC设计风险评估步骤 376
10．7 EMC设计风险评估识别 376
10．7．1 概述 376
10．7．2 产品机械构架EMC设计风险识别 377
10．7．3 产品PCBEMC设计风险识别 378
10．8 EMC设计风险分析 379
10．8．1 产品机械构架EMC设计风险分析 379
10．8．2  PCB设计的EMC风险分析 384
10．9 EMC设计风险评价 390
10．9．1 风险指数法 390
10．9．2 EMC设计风险评价计算和风险等级确定 390
第11章 EMC设计风险管理与产品研发 393
11．1 EMC设计技术与管理的发展与现状 393
11．2 EMC风险管理定义 395
11．3 EMC风险管理的重要性 395
11．4 EMC 风险管理原则 396
11．5  EMC设计风险管理过程 397
11．5．1 指定EMC专家 397
11．5．2 产品的EMC测试计划制定 397
11．5．3 产品EMC设计风险评估法融入到企业产品开发流程 399
11．5．4 EMC风险应对 400
11．5．5 监督和检查 401
11．5．6 沟通和记录 401

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EMC设计分析方法与风险评估技术

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