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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Paul, Clayton R.

出品人:

页数:1016

译者:

出版时间:2006-1

价格:1335.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780471755005

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电磁兼容性实用指南：从理论到实践的深度探索 本书并非是对《电磁兼容性导论》（Introduction to Electromagnetic Compatibility）的简单复述或概括，而是为您提供一套独立且详尽的电磁兼容性（EMC）实用指南。我们将深入探讨EMC的核心原理，解析电磁干扰（EMI）的产生机制，并提供一套系统性的解决方案，帮助您在产品设计、开发、测试及认证的全过程中规避并解决EMC问题。 一、 EMC基础理论与关键概念解析 电磁频谱概览： 我们将从宏观角度审视整个电磁频谱，理解不同频率范围内电磁波的特性及其对电子设备的影响。从低频的磁场干扰到高频的射频辐射，您将清晰地认识到不同频段的潜在威胁。 EMC三大要素： 深入剖析“干扰源”、“传输通道”与“敏感设备”这EMC三大要素之间的相互作用。我们将详细讲解各种常见的干扰源，例如开关电源、高速数字信号、射频发射器等，并分析它们产生的电磁辐射和传导干扰的机理。同时，您将了解到电磁能量是如何通过电缆、PCB走线、空间等通道进行传播的，以及哪些因素会放大或抑制这些传播。最后，我们会讨论电子设备为何会成为敏感设备，以及哪些设计缺陷会导致其容易受到干扰。 耦合机制详解： 本书将重点剖析各种主要的电磁耦合机制，包括： 传导耦合： 详细阐述通过共享电源线、信号线、地线等导体进行干扰传播的原理，包括差模干扰和共模干扰的特性分析。 辐射耦合： 深入讲解电磁能量通过空间传播的原理，包括偶极子辐射、环状辐射等基本模型，以及PCB走线、电缆、连接器等常见的辐射源如何产生电磁波。 电感耦合： 分析变化的电流在邻近导线或回路中产生的互感效应，以及它是如何引起干扰的。 电容耦合： 探讨变化的电压在邻近导体之间形成的电场引起的耦合效应，以及高频信号或时钟信号的耦合问题。 EMC标准与法规解读： 掌握全球主要的EMC标准和法规，例如FCC、CE Marking（EN标准）、CISPR等，了解不同国家和地区对产品EMC性能的要求。我们将分析这些标准的测试项目、限值以及适用范围，帮助您理解为何以及如何满足这些合规性要求。 二、 产品设计中的EMC考量与优化 PCB布局与布线优化： 这是EMC设计的基石。我们将提供详尽的PCB布局和布线指导，包括： 地平面设计： 强调完整、连续的地平面对于抑制共模电流、提供低阻抗返回路径的重要性，并探讨不同类型地平面的优缺点。 信号完整性与返回路径： 详细讲解信号走线与返回路径的匹配，如何避免信号的过冲、下冲、振铃等问题，以及如何确保高频信号有清晰的返回路径。 电源分配网络（PDN）设计： 分析PDN中的阻抗问题，以及如何通过合理的电源和地线连接、去耦电容的使用来降低电源噪声。 元件布局： 如何合理摆放敏感元件和干扰源，避免信号线交叉，减少串扰。 高频信号处理： 针对高速数字信号、时钟信号、射频信号的走线，提供特殊的布局技巧，例如差分线对的控制、阻抗匹配等。 屏蔽与滤波技术： 屏蔽原理与应用： 深入理解电磁屏蔽的物理原理，包括反射、吸收和多重反射的衰减机制。我们将详细介绍不同类型的屏蔽材料（如金属外壳、导电涂层、屏蔽网）、结构（如金属化孔、屏蔽盒）及其选择依据。 滤波器设计与选择： 讲解各种EMC滤波器的类型（如低通、高通、带通、带阻滤波器）及其在抑制传导和辐射干扰中的作用。我们将分析滤波器的插入损耗、阻抗匹配、可靠性等关键参数，并提供实际应用中的选型指南。 接地与连接： 接地策略： 探讨单点接地、多点接地、混合接地等不同接地方式的适用场景及其优缺点，以及如何实现低阻抗接地。 线缆与连接器： 分析线缆的屏蔽性能、接口的接地设计，以及如何通过合理的线缆管理和连接器选择来降低EMI。 元器件选型： 了解不同电子元器件（如晶体管、集成电路、连接器、开关等）自身的EMC特性，以及如何选择低EMI的元器件。 三、 EMC测试与验证 传导发射与抗扰度测试： 传导发射（Conducted Emission, CE）： 讲解如何使用LISN（Line Impedance Stabilization Network）等设备测量产品在电源线和信号线上的传导发射，以及如何根据测试结果进行优化。 传导抗扰度（Conducted Immunity, CI）： 详细介绍注射注入（Injection）、脉冲注入（Pulse Injection）、电压波动（Voltage Fluctuations）等传导抗扰度测试方法，理解其原理及测试流程。 辐射发射与抗扰度测试： 辐射发射（Radiated Emission, RE）： 重点解析在电波暗室或开阔场地中，使用天线和频谱分析仪测量产品在空间产生的电磁辐射，并学习如何识别和定位辐射源。 辐射抗扰度（Radiated Immunity, RI）： 讲解如何通过外部电磁场发生器（如射频功率放大器、信号发生器、喇叭天线）模拟各种环境干扰，并评估产品在这些干扰下的性能表现，例如电磁场易感性测试（EFT/B）、浪涌冲击测试（Surge）、静电放电测试（ESD）等。 其他关键EMC测试： 静电放电（ESD）测试： 深入分析ESD的发生机制，以及如何进行接触放电和空气放电测试，并探讨产品如何通过接地、屏蔽、元器件选型等方法提高ESD抗扰能力。 电快速瞬变脉冲群（EFT/B）测试： 了解EFT/B的产生机理，以及如何进行相关的测试，并学习如何采取措施提高产品对这类瞬态干扰的抵抗力。 浪涌（Surge）测试： 分析浪涌的产生原因，如雷电感应，以及如何进行浪涌冲击测试，并学习如何保护设备免受浪涌损坏。 谐波发射（Harmonic Emission）和电压闪烁（Voltage Flicker）测试： 针对交流电源输入的设备，介绍如何测试和控制其对电网产生的谐波和电压闪烁。 测试设备的校准与使用： 确保测试结果的准确性和可重复性，学习EMC测试设备的正确使用和维护方法。 四、 实际案例分析与故障排除 本书还将包含一系列丰富的实际案例研究，涵盖不同行业的电子产品（如消费电子、汽车电子、工业控制、医疗器械等）在EMC设计和测试过程中遇到的典型问题。通过对这些案例的深入分析，您将学会： 识别和诊断EMC问题： 如何从产品故障现象反推出可能存在的EMC问题。 应用EMC原理解决实际问题： 将理论知识转化为实际操作，指导您如何进行有效的EMC故障排除。 优化设计以提高EMC性能： 从失败的案例中学习经验，不断改进产品设计，使其更能满足EMC要求。 无论您是电子工程师、产品设计师、测试工程师，还是对电磁兼容性感兴趣的技术人员，本书都将为您提供一套全面、实用的知识体系和操作指南，帮助您在激烈的市场竞争中打造出更可靠、更符合法规要求的高性能电子产品。

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**测试与测量：如何“听见”电磁的“低语”** 我一直认为，EMC的设计是一个相对“主观”的过程，更多地依赖于工程师的经验和直觉。然而，这本书关于EMC测试与测量的章节，彻底颠覆了我的这一观念。它让我明白，EMC的评估并非是无法量化的，而是可以通过严谨的测试手段，将那些看似“看不见摸不着”的电磁现象“量化”出来。作者详细介绍了各种EMC测试设备和方法，包括电磁兼容预测试（EMI Pre-compliance Testing）、辐射骚扰测试、传导骚扰测试、以及抗扰度测试等。我尤其对书中关于“近场探头”和“法拉第笼”的使用和原理的讲解感到着迷。它就像是为我打开了一个新的世界，让我能够“听见”那些电磁世界的“低语”，从而定位和分析潜在的EMC问题。书中还详细阐述了各种测试标准的由来和意义，以及如何根据产品应用领域选择合适的测试标准。我了解到，EMC测试并非仅仅是为了满足法规要求，更是为了确保产品的可靠性和用户体验。通过严谨的测试和测量，我能够客观地评估我的设计是否满足EMC要求，并在产品发布前及时发现和解决潜在的问题。这本书让我认识到，EMC设计和EMC测试是相辅相成的，缺一不可。

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**屏蔽：无形的“防护罩”是如何工作的** 屏蔽，这个词总是让我想起科幻电影中的“能量护盾”，能够抵挡一切外部的攻击。这本书则将这个概念拉回到了现实，深入浅出地解释了屏蔽的物理原理以及在实际工程中的应用。作者并没有仅仅停留在“金属壳可以屏蔽电磁波”这一简单的描述上，而是详细讲解了屏蔽体的材料选择、结构设计、缝隙和孔洞对屏蔽性能的影响，以及如何进行屏蔽的评估和测试。我尤其对书中关于“屏蔽效能（Shielding Effectiveness）”的计算和分析方法感到惊叹。它不仅仅是一个抽象的理论概念，而是通过数学模型和仿真结果，直观地展示了不同屏蔽结构在不同频率下的防护能力。我了解到，并非所有的金属都能提供良好的屏蔽效果，材料的导电性和磁导率是至关重要的因素。同时，屏蔽体的结构设计，例如板材的厚度、接缝的处理、以及连接件的选择，都对屏蔽效能有着显著的影响。书中还特别强调了“缝隙效应”，即屏蔽体上微小的缝隙和孔洞，往往是电磁波“泄漏”的薄弱环节，并给出了相应的解决方案，例如使用导电衬垫、焊接等方式来减小缝隙的尺寸。读完这一章节，我不再将屏蔽视为一种“万能药”，而是认识到它是一门精密的科学，需要根据具体的应用场景和屏蔽对象，进行细致的设计和优化。

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**书架上的一个意料之外的发现** 我最近清理书房，在角落里翻出这本《Introduction to Electromagnetic Compatibility》，说实话，拿到它的时候，我甚至有些记不清当初为何会购入。它静静地躺在那里，封面设计一如既往地朴实无华，似乎预示着内容上的严谨与专业。我随手翻开，原本打算简单浏览一下，却很快被书中独特的叙事方式和作者对某些概念的阐述所吸引。它不像我读过的许多技术书籍那样，上来就堆砌公式和定义，而是更像一位经验丰富的工程师在娓娓道来，将看似复杂晦涩的电磁兼容性（EMC）原理，通过生动的比喻和贴近实际的案例，一点点地剖析开来。我尤其欣赏作者在解释“辐射”和“敏感性”这两个核心概念时所采用的类比，它们打破了我以往对这些抽象名词的刻板印象，让我能够更直观地理解电磁波是如何产生、传播，以及如何影响其他电子设备的。书中对于不同干扰耦合机制的讲解，也并非简单的罗列，而是深入分析了其物理基础，并通过图示将各个环节之间的因果关系清晰地展现出来，这一点对于初学者来说，无疑是非常宝贵的。我发现自己能够轻松地跟上作者的思路，甚至在阅读过程中，会不断地与自己过往的工作经验进行对照，从中获得不少新的启发。这本书给我的感觉，更像是一堂精心设计的公开课，而非一本冷冰冰的教科书，它让你在不知不觉中，将理论知识内化为一种解决实际问题的能力。我开始重新审视我工作中的一些“疑难杂症”，意识到很多看似偶然的设备故障，其实都与EMC有着千丝万缕的联系。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇新的大门，让我得以窥探到电子设备设计背后那个至关重要的维度。

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**接地技术：系统的“生命线”是如何建立的** 接地，这个词在电子工程中出现的频率之高，几乎可以说是无处不在。我过去也曾接触过关于接地的概念，但总觉得它有些模糊和笼统，似乎只是为了“安全”而存在。然而，这本书对于接地技术的深入剖析，彻底改变了我对它的看法。它将接地不再仅仅视为一种简单的安全措施，而是上升到了“系统的生命线”的高度。书中详细阐述了不同类型的接地，例如信号接地、电源接地、保护接地、屏蔽接地，并逐一分析了它们各自的作用、设计原则以及潜在的问题。我尤其被书中关于“单点接地”、“多点接地”和“星形接地”的对比分析所吸引。作者通过分析不同接地方式在不同频率下的性能表现，让我深刻理解了为何在某些场景下，简单的“单点接地”反而会失效，甚至加剧干扰，而在另一些场景下，又需要巧妙地结合“多点接地”来保证系统的EMC性能。书中还详细讲解了地线阻抗的计算和影响，以及如何通过选择合适的导线截面积、缩短地线长度、以及采用多层地平面等方式来降低地线阻抗，从而有效地抑制共模干扰。读到这一章节时，我脑海中不断浮现出我过往工作中遇到的各种“接地不良”的问题，那些曾经让我头疼不已的“怪异”现象，原来都可以在这里找到解释。这本书让我明白，接地技术的设计，并非是简单的“照猫画虎”，而是需要根据具体的系统特性、工作频率以及潜在的干扰源，进行精心的权衡和优化。

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**EMC设计流程：从概念到成品的全方位考量** 这本书的最后一章，将我之前零散的EMC知识点，串联成了一个完整的EMC设计流程。它不再是孤立地讨论某一个技术点，而是从产品概念阶段开始，一直贯穿到最终的产品发布。作者详细地阐述了在不同设计阶段，需要考虑的EMC要素，例如在概念设计阶段，就要考虑产品的电磁兼容性需求和潜在的干扰源；在原理图设计阶段，就要关注信号完整性和电源完整性；在PCB布局布线阶段，更是需要将EMC原则融入到每一个决策中。我尤其对书中关于“EMC设计评审”的建议印象深刻。它强调了在产品开发的各个阶段，都应该进行EMC相关的评审，及时发现并纠正潜在的问题。此外，书中还提到了如何进行EMC问题的根本原因分析，以及如何根据测试结果，有效地改进设计。读完这一章，我感觉自己对EMC设计有了一个更加全面和系统的认识。它不再是一个令人望而生畏的课题，而是一个可以通过系统性的方法和精心的设计来有效解决的问题。这本书为我提供了一个清晰的路线图，指引我在今后的产品开发中，如何将EMC设计真正地融入到每一个环节，从而打造出真正可靠和性能卓越的电子产品。

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**电磁辐射：看不见的“传播者”及其影响** 在阅读这本书之前，我对于“电磁辐射”的理解，更多地停留在电磁波的概念上，认为它只是自然界中存在的一种物理现象。然而，这本书却将电磁辐射具象化，将其描绘成一种看不见的“传播者”，它无时无刻不在影响着我们的电子设备。作者在这一章节中，深入分析了电磁辐射的产生机制，包括天线效应、电流环路辐射、以及元器件自身的辐射等。我尤其对书中关于“偶极子辐射”和“环路辐射”的详细讲解印象深刻。通过对这些基本辐射模型的分析，我能够更清晰地理解，为何某些PCB布局会产生强烈的辐射，以及如何通过优化走线、减小环路面积来抑制辐射。书中还详细阐述了电磁辐射对其他设备造成的干扰，即“辐射敏感性”。我了解到，并非所有设备都对电磁辐射同样敏感，设备的结构、电路设计以及屏蔽措施都对其敏感性有着直接影响。通过大量的案例分析，我看到了电磁辐射是如何在日常生活中引发各种令人费解的设备故障，例如无线设备通信不稳定、音频设备产生噪音、以及传感器数据异常等等。这本书让我深刻意识到，电磁辐射并非只存在于高科技领域，它与我们的日常生活息息相关，并且对其进行有效的控制，对于保证电子设备的正常运行至关重要。

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**PCB布局布线：隐藏在细节中的魔鬼与天使** 当我翻到关于PCB（Printed Circuit Board）布局布线的章节时，我几乎可以说是有种“相见恨晚”的感觉。我一直认为，PCB设计无非是将各个元器件按照电路图连接起来，然后在空间上合理排布。然而，这本书却揭示了，PCB布局布线中隐藏着多少至关重要的EMC细节，它们如同“隐藏的魔鬼”，稍有不慎便会引发无法预测的电磁干扰问题；而一旦被悉心处理，它们又会化身为“设计的天使”，为产品的EMC性能保驾护航。作者在这一章节中，用大量图示和实例，详细讲解了诸如信号线走线长度、串扰、回流路径、电源和地平面设计、滤波电容的放置等一系列看似微小的细节，是如何对EMC产生深远影响的。我尤其对关于“回流路径”的论述印象深刻，我过去常常忽视这一环节，认为只要信号能够顺利传输即可。但书中通过生动的比喻和清晰的解释，让我明白，不连续的回流路径会形成小的电感，从而产生意想不到的电压跌落和辐射，给EMC带来极大的挑战。此外，作者对于滤波电容的选型和放置位置的讲解，也让我茅塞顿开。我过去往往只是随意地在电源引脚附近放置几个电容，却不知道其中的学问如此之大，包括电容的ESR（等效串联电阻）、ESL（等效串联电感）以及放置的“近”和“对”的考究。这本书让我深刻意识到，PCB布局布线绝非简单的“连点成线”，而是一门精妙的艺术，每一个细小的决策都可能关乎到产品的成败。

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**滤波器：阻挡“噪音”的“守护者”** 对于滤波器，我的第一印象是它们是用来“过滤”信号的，去除不需要的频率成分。然而，这本书将滤波器在我心中的定位，提升到了“阻挡电磁噪音的守护者”的高度。它详细地阐述了滤波器的基本原理，包括低通、高通、带通和带阻滤波器，以及它们在EMC设计中的重要作用。我尤其欣赏书中对于不同滤波器拓扑结构（例如LC滤波器、RC滤波器、有源滤波器）的性能分析和比较。作者通过详细的公式推导和仿真结果，清晰地展示了每种滤波器在抑制特定频率干扰时的有效性，以及它们在实际应用中的优缺点。我了解到，滤波器的设计并非是简单的“选择几个元器件”，而是需要根据被过滤的信号特性、干扰源的频率范围以及所需的滤波深度，进行精确的计算和权衡。书中关于“插入损耗”和“阻抗匹配”的讲解，更是让我对滤波器的设计有了更深刻的理解。我过去常常忽视这两个关键参数，导致滤波器效果不佳。现在我明白，一个有效的滤波器，不仅要能够衰减目标频率的干扰，还要尽量减小对有用信号的影响，并且在接入电路时，要考虑到与电路本身的阻抗匹配，以达到最佳的滤波效果。这本书让我认识到，滤波器是EMC设计中不可或缺的重要组成部分，它们如同产品的“免疫系统”，能够有效地抵御外部的电磁侵扰。

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**从“干扰”到“和谐”的视角转变** 这本书中最令我印象深刻的部分，莫过于作者对电磁干扰（EMI）的“逆向思维”解读。以往，我总是习惯性地将EMI视为一种“破坏者”，一种需要被彻底消灭的“噪音”。然而，作者却巧妙地引导我从另一个角度去理解它：EMI并非无根之木，它本身也是电磁能量的一种表现形式，而电子设备的设计，本质上就是在控制这些电磁能量的产生、传播和接收。这本书在讲解EMI时，不仅仅是罗列各种干扰源和耦合路径，而是着重强调了“设计”在EMI控制中的核心作用。作者详细阐述了如何通过合理的电路设计、元器件选型、PCB布局布线，以及屏蔽和接地等技术，来从源头上抑制EMI的产生，或者减小其对其他设备的潜在影响。我尤其喜欢书中关于“电磁兼容设计原则”的章节，它将复杂的EMI问题归结为一些清晰易懂的指导方针，例如“最小化环路面积”、“合理使用滤波”、“有效接地”等等。这些原则并非抽象的概念，而是与具体的工程实践紧密结合，能够直接指导我的设计工作。通过阅读这些内容，我逐渐意识到，EMC并非是设计后期才需要考虑的“附加项”，而是贯穿于整个产品设计过程中的关键要素。一个良好的EMC设计，不仅能够确保产品自身的可靠性，更能为整个电子系统的和谐运行奠定坚实的基础。这本书让我从一个被动的“排除干扰者”，转变为一个主动的“创造和谐者”，这种视角上的转变，对于我今后的产品开发具有里程碑式的意义。

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**一次关于“静电”的深刻反思** 我一直以为，我对于静电的理解已经足够透彻，毕竟我们从小就被教育要小心静电，尤其是在接触精密电子元件时。然而，这本书中关于静电放电（ESD）的章节，彻底颠覆了我原有的认知。它并没有仅仅停留在“静电会损坏电子元件”这一浅显的结论上，而是深入探究了静电产生的物理机制，比如电荷的产生、积累和转移，以及ESD事件发生的瞬态过程。书中详尽地描述了ESD模型，包括人体放电模型（HBM）、机器模型（MM）和充电器件模型（CDM），并给出了各自的放电特性和对器件的影响。我这才意识到，我们日常生活中遇到的各种“小火花”，在微观层面是如何对脆弱的半导体器件造成潜在的损伤，甚至在某些情况下，这种损伤是累积性的，不会立刻显现，但却会大大缩短器件的寿命。作者通过大量的实验数据和图表，直观地展示了不同ESD能量水平下，电子元件的损坏阈值。这让我对“静电防护”有了全新的认识，不再仅仅是简单地佩戴防静电手环，而是需要从材料选择、设备接地、环境控制等多个层面进行系统性的防护。书中的一些案例分析，更是让我看到了在实际生产和应用中，ESD防护措施的疏忽是如何导致严重的质量问题和经济损失。我开始反思，在我的工作中，有多少次我们可能忽略了ESD的影响，将潜在的风险隐藏了起来。这本书就像一面镜子，让我看到了自己知识体系中的盲点，也促使我开始更系统地去学习和实践ESD防护技术，确保我的产品能够真正地做到“静而无扰”。

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