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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PCB197

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ESD216

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