定 價(jià):35 元
叢書名:“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目 卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認(rèn)證系列規(guī)劃教材(電氣工程及其自
- 作者:陳潔
- 出版時(shí)間:2021/9/1
- ISBN:9787111686200
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN03
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
電磁兼容是一門系統(tǒng)的學(xué)科,研究它需要具備多方面知識(shí),對(duì)于入門的初學(xué)者極具挑戰(zhàn)性。
本書以電磁兼容技術(shù)的原理設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),從實(shí)際出發(fā),對(duì)電磁兼容涉及的基本知識(shí)進(jìn)行詳細(xì)介紹,包括電路器件選型、電磁干擾的產(chǎn)生和電磁兼容的實(shí)現(xiàn)技術(shù),并介紹電磁兼容的一系列設(shè)計(jì)原理以及如何進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。
本書可作為高等院校電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)的教學(xué)用書,也適合電子電氣行業(yè)的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、管理、維修等人員使用,同時(shí)可供科研機(jī)構(gòu)、工程項(xiàng)目、檢測(cè)機(jī)構(gòu)等專業(yè)技術(shù)人員參考。
電磁兼容(EMC)是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中既能滿足其功能要求又不會(huì)對(duì)在該環(huán)境中的任何事物帶來不可忽視的電磁干擾的能力。
電磁干擾早于19世紀(jì)被人們發(fā)現(xiàn),與電磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)幾乎在同一時(shí)間。它的表現(xiàn)形式為傳輸電報(bào)時(shí)兩根信號(hào)線間存在串?dāng)_現(xiàn)象。1881年,英國(guó)科學(xué)家Heaviside發(fā)表了一篇主題為電磁干擾的文章,這是電磁干擾問題次被正式提出,但當(dāng)時(shí)這種干擾尚未引起人們的注意。
近年來,隨著通信、導(dǎo)航、雷達(dá)、遙測(cè)遙控及計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展,電磁能使人們的生活煥然一新,然而電磁干擾問題越來越成為電子設(shè)備或系統(tǒng)中的一個(gè)嚴(yán)重問題,電磁兼容已引起許多技術(shù)人員和管理人員的重視。
1)電子設(shè)備的密集度已成為衡量現(xiàn)代化程度的一個(gè)重要指標(biāo),大量的電子設(shè)備在同一電磁環(huán)境中工作,電磁干擾的問題呈現(xiàn)出前所未有的嚴(yán)重性。
2)現(xiàn)代電子產(chǎn)品的一個(gè)主要特征是數(shù)字化,微處理器的應(yīng)用十分普遍,而這些數(shù)字電路在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾發(fā)射,不僅使產(chǎn)品不能通過有關(guān)的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試,甚至連自身的穩(wěn)定工作都不能保證。
3)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制執(zhí)行使電子產(chǎn)品必須滿足電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的要求。
4)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)已成為西方發(fā)達(dá)國(guó)家限制進(jìn)口產(chǎn)品的一道堅(jiān)固的技術(shù)壁壘。加入WTO以后,這種技術(shù)壁壘對(duì)我國(guó)相關(guān)產(chǎn)品的出口障礙更大。
自21世紀(jì)以來,數(shù)據(jù)庫技術(shù)、媒體開發(fā)技術(shù)和其他先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了迅速發(fā)展,這為研究EMC分析、預(yù)測(cè)和計(jì)算模型集成技術(shù)提供了有力的工具。 國(guó)外已經(jīng)開發(fā)出了專門的EMC知識(shí)庫系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),并且通過對(duì)電子電路CAD設(shè)計(jì)文件的分析可以直接為電磁兼容提供相關(guān)的設(shè)計(jì)建議。目前,美國(guó)開發(fā)的IEMCAP系統(tǒng)已經(jīng)可以同時(shí)處理多達(dá)200個(gè)以上的干擾源和干擾接收器,并且可以分析和評(píng)估飛機(jī)、航天器、導(dǎo)彈、地面系統(tǒng)等復(fù)雜系統(tǒng)內(nèi)部和彼此之間的電磁兼容性。
我國(guó)在電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)方面的起步雖然較晚,但發(fā)展很快。近年來,中國(guó)主要的電磁兼容研究機(jī)構(gòu)加大了對(duì)電磁兼容軟件工具的開發(fā)力度,做了很多建模工作,還編寫了很多算法程序。這些電磁兼容軟件工具的開發(fā)為國(guó)內(nèi)電磁兼容后續(xù)工作的開發(fā)做了很多有益的工作。但是,我國(guó)開發(fā)的電磁兼容分析工具功能較為單一,不能用于整個(gè)系統(tǒng)和系統(tǒng)間的EMC分析和預(yù)測(cè),因此并不能滿足應(yīng)用中的實(shí)際設(shè)計(jì)要求。到目前為止,在構(gòu)建EMC技術(shù)支持專家系統(tǒng)的研究上始終沒有實(shí)際的突破性進(jìn)展。建立EMC技術(shù)支持專家系統(tǒng)需要的就是EMC的基礎(chǔ)知識(shí)庫系統(tǒng)(包括EMC的基本計(jì)算模型庫,EMC/EMI分析和預(yù)測(cè),EMC/EMI設(shè)計(jì)規(guī)則),其研究工作尚未有效地開展起來。
目前,國(guó)內(nèi)有關(guān)電磁兼容方面的書籍很多,這些書籍各有特色,廣泛閱讀這些書籍無疑能極大地豐富電磁兼容方面的知識(shí),培養(yǎng)綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。但是,國(guó)內(nèi)的這些關(guān)于電磁兼容的書籍都存在一個(gè)缺陷,那就是設(shè)計(jì)與測(cè)試脫節(jié),有的書籍只是生搬硬套了電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),而有的則講解了一大堆理論公式,使讀者望而卻步。
電磁兼容是一門系統(tǒng)的學(xué)科,研究它需要具備多方面知識(shí),對(duì)于入門的初學(xué)者極具挑戰(zhàn)性,本書以全面、簡(jiǎn)明的方式闡述電磁兼容為宗旨,從電磁兼容的原理、選型、設(shè)計(jì)、仿真等幾個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。
前言全書共分為8章。第1章主要介紹電磁兼容技術(shù)的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀、電磁兼容的研究目的、電磁兼容的基本概念以及電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與測(cè)試。第2章重點(diǎn)介紹電容器、電感器、電阻器、導(dǎo)線這些無源器件的等效電路、頻率特性及分類,并且對(duì)作為電路核心部分的有源器件的分類、特性、選型、噪聲等方面進(jìn)行詳細(xì)講解,使讀者在電路設(shè)計(jì)上有一個(gè)大概的認(rèn)知。第3章對(duì)接地設(shè)計(jì)的概念、分類、安全設(shè)計(jì)、信號(hào)接地和屏蔽接地的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行講解,體現(xiàn)了接地設(shè)計(jì)的重要性。第4章從屏蔽原理、屏蔽分類、屏蔽效能、傳輸理論、屏蔽材料、屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面全面、系統(tǒng)地闡述電磁屏蔽設(shè)計(jì)。通過此部分的學(xué)習(xí)有利于讀者更好地了解和設(shè)計(jì)電磁屏蔽。第5章按照濾波特性、濾波器分類、高低通濾波器、電磁干擾(EMI)濾波器、電源線濾波器、EMI信號(hào)濾波器、濾波器的實(shí)現(xiàn)選擇及安裝這樣的順序由表及內(nèi)地介紹如何正確地設(shè)計(jì)、選擇和使用濾波器,這是抑制傳導(dǎo)干擾中不可或缺的一部分。第6章對(duì)電快速瞬變脈沖群(EFT)試驗(yàn)和抑制方法、雷擊浪涌的危害和防護(hù)、靜電放電對(duì)電子產(chǎn)品的影響、防靜電設(shè)計(jì)試驗(yàn)、瞬態(tài)干擾抑制器等方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。第7章系統(tǒng)地從印制電路板(PCB)概述、設(shè)計(jì)流程、加工流程到印制電路板EMC設(shè)計(jì)和其他設(shè)計(jì)對(duì)印制電路板進(jìn)行深入講解。第8章對(duì)EMC仿真軟件進(jìn)行詳細(xì)的劃分和介紹,包括EMC理論基礎(chǔ)、主要設(shè)計(jì)軟件、PCB和集成電路(IC)設(shè)計(jì)軟件、主要的器件生產(chǎn)商以及對(duì)應(yīng)的開發(fā)工具等,列舉了一些電磁兼容仿真的實(shí)例,使讀者對(duì)電磁兼容有更深一步的認(rèn)識(shí)。
由于編者水平有限,錯(cuò)誤之處在所難免,歡迎廣大讀者批評(píng)指正。
編者
前言
第1章緒論1
1.1電磁兼容學(xué)科背景1
1.1.1電磁兼容技術(shù)的發(fā)展歷程1
1.1.2我國(guó)EMC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀2
1.1.3EMC技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)以及面臨的
挑戰(zhàn)3
1.2電磁兼容研究目的3
1.3電磁兼容的概念及要素4
1.3.1電磁兼容的基本概念4
1.3.2電磁兼容三要素5
1.4電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)8
1.5電磁兼容測(cè)試9
第2章無源器件及有源器件的選型10
2.1無源器件的特性10
2.2電容器11
2.2.1等效電路11
2.2.2頻率特性和分類11
2.2.3電容的并聯(lián)13
2.2.4電容的失效模式14
2.3電感器14
2.3.1等效電路14
2.3.2分類和特性14
2.3.3變壓器15
2.4電阻器15
2.4.1等效電路和特性15
2.4.2電阻器的噪聲16
2.5導(dǎo)線16
2.5.1等效電路和特性16
2.5.2高頻下的趨膚效應(yīng)17
2.6有源器件17
2.7有源器件的選型18
2.7.1電磁敏感度特性19
2.7.2干擾發(fā)射特性20
2.7.3I噪聲電流和瞬態(tài)負(fù)載電流21
2.8有源器件的噪聲系數(shù)23
第3章接地設(shè)計(jì)25
3.1接地簡(jiǎn)介25
3.1.1接地的概念25
3.1.2接地的分類25
3.2安全接地25
3.2.1設(shè)備機(jī)殼接地25
3.2.2防雷接地26
3.2.3安全接地的有效性27
3.3信號(hào)接地30
3.3.1懸浮接地32
3.3.2單點(diǎn)接地33
3.3.3多點(diǎn)接地34
3.3.4混合接地36
3.4屏蔽體接地36
3.4.1電纜屏蔽層的接地36
3.4.2電路屏蔽盒的接地39
3.4.3飛行器系統(tǒng)的接地40
3.5地回路干擾及抑制42
3.5.1地電流與地電壓的形成42
3.5.2隔離變壓器43
3.5.3縱向扼流圈44
3.5.4光電耦合器45
3.5.5差分平衡電路46
3.6搭接技術(shù)47
3.6.1搭接的概念與基本準(zhǔn)則47
3.6.2搭接的方法49
3.6.3搭接的類型49
3.6.4搭接的有效性測(cè)試50
3.6.5搭接的實(shí)施50
第4章屏蔽設(shè)計(jì)53
4.1屏蔽原理53
4.1.1屏蔽的分類53
4.1.2電場(chǎng)屏蔽原理53
4.1.3磁場(chǎng)屏蔽原理55
4.1.4電磁屏蔽原理57
4.2屏蔽效能和屏蔽理論58
4.2.1屏蔽效能的表示58
4.2.2屏蔽的傳輸理論58
4.2.3屏蔽效能的計(jì)算60
4.2.4低頻磁場(chǎng)的屏蔽方法65
4.3屏蔽材料66
4.3.1導(dǎo)電材料66
4.3.2導(dǎo)磁材料67
4.3.3薄膜材料與薄膜屏蔽68
4.3.4導(dǎo)電膠與導(dǎo)磁膠69
4.4屏蔽體的結(jié)構(gòu)70
4.4.1電屏蔽的結(jié)構(gòu)70
4.4.2磁屏蔽的結(jié)構(gòu)72
4.4.3電磁屏蔽的結(jié)構(gòu)73
4.5屏蔽體的設(shè)計(jì)74
4.5.1屏蔽體的設(shè)計(jì)原則74
4.5.2屏蔽體設(shè)計(jì)中的處理方法74
電磁兼容設(shè)計(jì)與應(yīng)用目錄第5章濾波設(shè)計(jì)77
5.1濾波原理77
5.1.1濾波的特性77
5.1.2濾波器的分類79
5.2反射式濾波器80
5.2.1低通濾波器80
5.2.2高通濾波器82
5.2.3帶通濾波器與帶阻濾波器82
5.3電磁干擾濾波器82
5.3.1電磁干擾濾波器的特點(diǎn)82
5.3.2電磁干擾濾波器的基本電路
結(jié)構(gòu)83
5.3.3電磁干擾濾波器的阻抗匹配問題83
5.4電源線濾波器84
5.4.1共模干擾和差模干擾84
5.4.2電源線濾波器的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)85
5.5EMI信號(hào)濾波器87
5.6濾波器的實(shí)現(xiàn)87
5.6.1電容器的實(shí)現(xiàn)88
5.6.2電感器的實(shí)現(xiàn)89
5.7濾波器的選擇與安裝90
5.7.1濾波器的選擇90
5.7.2濾波器的安裝91
第6章瞬態(tài)抗擾度92
6.1抗擾度試驗(yàn)性能判據(jù)92
6.2電快速瞬變脈沖群92
6.2.1對(duì)EFT的說明93
6.2.2受試設(shè)備不能通過EFT試驗(yàn)
的原因94
6.2.3抑制EFT的方法96
6.3雷擊浪涌96
6.3.1全球雷擊的一些數(shù)字96
6.3.2雷害形式直擊雷與感應(yīng)雷97
6.3.3雷害帶來的后果97
6.3.4雷擊與瞬變脈沖電壓97
6.3.5雷害的防護(hù)99
6.4靜電放電產(chǎn)生的電磁干擾100
6.4.1ESD對(duì)電子設(shè)備的影響100
6.4.2靜電防護(hù)101
6.4.3靜電安全區(qū)101
6.4.4抗靜電材料102
6.4.5減小ESD影響的設(shè)計(jì)導(dǎo)則103
6.4.6附加保護(hù)措施104
6.4.7靜電放電試驗(yàn)105
6.5瞬態(tài)干擾抑制器105
6.5.1避雷管105
6.5.2壓敏電阻器106
6.5.3瞬態(tài)電壓抑制器106
6.5.4高清多媒體接口(HDMI)
的ESD保護(hù)設(shè)計(jì)107
6.5.5USB端口的ESD防護(hù)108
6.5.6多級(jí)組合保護(hù)電磁兼容
設(shè)計(jì)準(zhǔn)則108
6.5.7多級(jí)組合保護(hù)電路原理108
6.5.8嵌入式機(jī)器人控制109
第7章印制電路板的電磁兼容設(shè)計(jì)117
7.1印制電路板概述117
7.2印制電路板的設(shè)計(jì)118
7.2.1印制電路板的總體設(shè)計(jì)流程118
7.2.2原理圖的設(shè)計(jì)流程119
7.2.3印制電路板的設(shè)計(jì)流程121
7.3印制電路板的加工流程123
7.4印制電路板的EMC設(shè)計(jì)127
7.4.1印制電路板布線基本原則127
7.4.2印制電路板的層疊設(shè)計(jì)128
7.4.3印制電路板的接地設(shè)計(jì)原則131
7.4.4印制電路板的電源線設(shè)計(jì)原則131
7.4.5印制電路板的元器件設(shè)計(jì)原則131
7.4.6印制電路板的去耦電容布置
原則132
7.5印制電路板的其他設(shè)計(jì)原則133
7.5.1印制電路板的抗振設(shè)計(jì)原則133
7.5.2印制電路板的熱設(shè)計(jì)原則133
7.5.3印制電路板的可測(cè)試性設(shè)計(jì)
原則134
第8章電磁兼容仿真設(shè)計(jì)136
8.1EMC仿真軟件的理論基礎(chǔ)136
8.2目前流行的EMC仿真軟件136
8.3EDA常用軟件139
8.3.1電子電路設(shè)計(jì)與仿真工具139
8.3.2PCB設(shè)計(jì)軟件140
8.3.3IC設(shè)計(jì)軟件141
8.3.4PLD設(shè)計(jì)工具142
8.3.5主要器件生產(chǎn)廠家和開發(fā)工具142
8.3.6其他EDA軟件143
8.4電磁兼容仿真實(shí)例143
8.4.1高鐵動(dòng)車組電磁兼容仿真技術(shù)143
8.4.2彈上線束電磁兼容仿真技術(shù)146
參考文獻(xiàn)150