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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:John Scott

出品人:

页数:172

译者:

出版时间:1997-08-20

价格:USD 51.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780750631013

丛书系列:

图书标签:

• 电磁兼容性
• EMC
• 电磁干扰
• 电磁辐射
• 电路设计
• 信号完整性
• 电源完整性
• 屏蔽技术
• 测试测量
• 标准规范

深入理解电磁兼容性：原理、设计与测试 本书概述： 《深入理解电磁兼容性：原理、设计与测试》旨在为工程师、技术人员以及对电磁兼容性（EMC）领域感兴趣的专业人士提供一个全面、深入且实用的知识体系。本书不仅系统阐述了EMC的基本理论和物理基础，更侧重于将这些理论应用于现代电子系统的设计、分析和实际测试中。全书结构严谨，内容涵盖从电磁场理论在EMC中的应用，到具体的系统级抗扰度和低电磁辐射设计策略，是理解和解决复杂电磁环境中设备性能问题的宝贵参考资料。 第一部分：EMC基础与电磁场理论的桥梁 本部分作为全书的理论基石，首先回顾了必要的电磁场理论知识，并明确了这些理论是如何与实际的EMC问题紧密联系起来的。 第一章：EMC的物理学本质与基本概念 本章详细界定了什么是电磁兼容性（EMC）及其重要性，特别是在日益密集的电子设备环境中，EMC已成为产品可靠性和上市的关键指标。我们将深入探讨EMC的四大支柱：电磁干扰（EMI）的产生、传播、接收以及抗扰度。本章将介绍频率域与时域分析的差异，并建立一个统一的框架来理解各种EMC现象。关键概念如阻抗匹配、共模（CM）与差模（DM）干扰的区分将被清晰阐述。 第二章：干扰源的建模与分析 干扰的产生是EMC问题的第一步。本章专注于如何对电子系统中的主要干扰源进行数学建模。我们将分析高频开关电源（SMPS）产生的噪声特性，探讨数字电路（如高速处理器、存储器）的时钟信号与数据线的瞬态电流效应。重点内容包括：瞬态电流脉冲的傅里叶分析、辐射源的有效面积（Effective Aperture）概念，以及如何利用源阻抗模型来预测干扰强度。此外，我们将讨论传输线理论在分析PCB走线辐射中的应用。 第三章：传播路径的深入剖析 干扰信号一旦产生，必须通过特定的路径传播才能对其他设备构成威胁。本章详细分析了主要的EMC传播机制： 传导耦合（Conducted Coupling）： 主要通过电源线、信号线和地线进行传播。本章将深入探讨阻抗的频率依赖性对传导噪声的影响，以及如何使用网络阻抗稳定器（NIS）和注入阻抗测量。 辐射耦合（Radiated Coupling）： 包括近场和远场辐射。我们将利用麦克斯韦方程组的边界条件，分析环路天线、单极子天线以及PCB走线作为辐射源的机理。近场（磁场和电场）与远场区域的区分及其对耦合机制的影响是本章的重点。 串扰（Crosstalk）： 重点分析传输线之间的串扰，包括电容性耦合和电感性耦合的相对贡献，并介绍如何通过增加间距或引入参考地来抑制串扰。 第二部分：面向系统的EMC设计策略 本部分将理论知识转化为实际可操作的设计指南，指导读者如何在产品开发早期就嵌入EMC考虑。 第四章：PCB布局与信号完整性（SI）的协同设计 PCB设计是EMC控制的核心战场。本章强调信号完整性（SI）设计与EMC设计并非相互独立，而是相互促进的。 参考平面设计： 详细讨论了连续参考平面（Solid Reference Plane）的重要性，以及分割（Partitioning）平面时可能引入的电流回路增大的风险。 走线设计规范： 介绍阻抗控制设计，尤其关注高速信号的上升时间（Tr）与信号波长之间的关系，以及如何处理过孔（Via）的阻抗不连续性。 地线管理： 区分功能地、模拟地和数字地，并提出有效的地平面连接策略，如星形连接或“单点接地”在特定情况下的应用。 第五章：屏蔽技术与外壳设计 屏蔽是隔离干扰源和接收器最有效的物理手段之一。本章全面覆盖了屏蔽的原理与应用： 屏蔽效能（Shielding Effectiveness, SE）： 导出计算SE的公式，分析反射损耗、吸收损耗和散射损耗对总SE的贡献。 材料选择： 探讨不同导电材料（如铝、铜、镀镍钢）的导磁率和导电率对屏蔽效果的影响，特别是在不同频率范围内的适用性。 外壳与接缝处理： 详细分析屏蔽外壳的开缝、接缝、通风孔和电缆入口可能导致的泄漏点（Apertures）。介绍波导截止（Waveguide Cutoff）原理在设计通风孔尺寸中的应用，以及使用导电垫圈（Gaskets）和导电网格的重要性。 第六章：滤波技术与电源完整性（PI） 滤波是抑制传导干扰最直接的方法。本章深入讲解各种滤波器的设计、选型与布局。 滤波器拓扑结构： 分析低通、高通、带通滤波器，重点讨论共模扼流圈（Common Mode Choke）和差模扼流圈在电源线和信号线上的应用原理及设计参数选择（如电感值、自谐振频率）。 电源去耦与旁路： 详细介绍电容器在不同频率下的等效电路模型（ESR、ESL），并提供多值电容并联去耦策略，以覆盖从低频到GHz范围的噪声抑制需求。 瞬态保护器件： 介绍瞬态电压抑制器（TVS）、变阻器（Varistors）和气体放电管（GDT）的工作原理及其在电路保护中的定位。 第三部分：EMC测试、标准与故障排除 本部分将理论和设计转化为可量化的标准和实际的测试流程，是产品上市前的关键环节。 第七章：EMC标准体系与测试环境 本章概述了全球主要的EMC标准框架，包括CISPR、FCC、IEC等系列标准。重点解析了不同产品的适用的标准等级（如B类和A类）。 测试场地要求： 详细描述了半电波暗室（SAC）、全电波暗室（FAR）以及敞开场地（OATS）的建设标准、校准程序和场地衰减因子（FDA）的测量。 电磁骚扰发射（EMI）测试： 详细介绍传导发射（CE）和辐射发射（RE）的测量设置、探头（如LISN、接收机）的使用方法，以及频谱分析仪的关键设置（如带宽、扫描时间、峰值/准峰值检测器）。 第八章：电磁抗扰度（EMS）测试 本章聚焦于设备抵抗外部干扰的能力，涵盖了四大关键抗扰度测试项目： 静电放电（ESD）抗扰度： 深入探讨人体模型（HBM）和机器模型，分析接触放电和空气放电对敏感器件的影响，并提出加固设计（Hardening）的方法。 电快速瞬变脉冲群（EFT/Burst）与浪涌（Surge）测试： 分析这些测试对电源和I/O接口的破坏机制，以及如何通过滤波和隔离来提高设备等级。 射频场感应抗扰度（RS）： 讲解如何利用场强仪和功率放大器在特定频率下产生均匀电磁场，并分析共模阻抗在耦合至被测物（EUT）中的作用。 第九章：EMC故障排除与逆向工程 本章提供了一套系统化的故障排除流程，帮助工程师快速定位和解决实际产品中出现的EMC问题。 诊断工具的使用： 如何高效地使用近场探头（Near-Field Probes）定位辐射热点，以及使用频谱分析仪进行谐波分析。 系统性排查流程： 从最弱的环节（如电缆屏蔽、接地连接、滤波器的失效）入手，逐步收敛问题源头。 案例分析： 通过几个真实的EMC失败案例（如高频振荡导致过量的谐波辐射、单点接地失效引起的共模噪声放大），展示理论指导实践的解决过程。 结论： 《深入理解电磁兼容性：原理、设计与测试》旨在成为一本面向实践的参考书，它将严谨的电磁理论与电子系统设计、测试认证的实际流程有机结合，帮助读者构建一个全面的EMC工程思维框架，从而设计出更可靠、更符合全球法规要求的高性能电子产品。

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这本书的装帧和印刷质量绝对是没得说的，拿到手里沉甸甸的，感觉就很专业。封面设计虽然简约，但那种深邃的蓝色调一下子就抓住了我的眼球，让人联想到精密仪器的内部构造。我本来是抱着试试看的心态买的，毕竟市面上关于这个领域的“入门”书籍太多了，很多都浮于表面，要么就是堆砌公式，让人望而却步。然而，**《Introduction to EMC》** 真的让我眼前一亮。它在基础概念的铺陈上做得极其细腻，仿佛作者是一位经验丰富的老师，耐心地牵着你的手，一步步走进这个复杂的世界。比如，它对电磁场理论的复习部分，不是简单地重复教科书的内容，而是结合实际工程中的“痛点”进行讲解，让你立刻明白为什么需要理解这些基础知识。阅读过程中，我感觉自己不再是被动接受知识，而是在积极地探索一个系统的理论框架。特别是关于电磁兼容性的“耦合”机制的阐述，作者运用了大量的类比和图示，把原本抽象的物理现象具象化了，即便是初次接触这门学科的人，也能迅速建立起清晰的认知模型。我尤其欣赏作者的叙事节奏感，章节之间的过渡自然流畅，不会让人产生信息过载的感觉。这本书与其说是一本教材，不如说是一份精心准备的“导览地图”，为后续深入学习打下了坚实的基础。

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这本书的语言风格非常独特，它既有学术著作的严谨性，又流露出一种难得一见的亲切感。作者在阐述复杂概念时，总能用一种非常平易近人的方式将其拆解，仿佛你正在与一位经验丰富的前辈进行一对一的学术交流。举例来说，书中对“屏蔽效应”的解释，不仅仅停留在欧姆定律或麦克斯韦方程的层面，而是引入了诸如“法拉第笼”的经典实验，这种历史性的回顾让知识的来龙去脉变得清晰可见。更值得称道的是，作者似乎深知不同背景读者的知识储备差异，对于一些关键术语的引入，都做了充分的铺垫和定义，避免了“术语轰炸”。读起来一点都不枯燥，甚至带有一些引人入胜的故事性。我甚至在想，如果早几年接触到这样一本优秀的入门读物，我的学习路径可能会更加顺畅。它成功地消解了人们对电磁兼容性这一学科的畏难情绪，真正做到了“引人入胜”，让复杂的科学变得触手可及。

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我对这本书的“前瞻性”印象最为深刻。虽然它是一本“导论”性质的书籍，但作者并没有将内容局限于已被充分研究透彻的经典理论。在章节的末尾，作者总是会巧妙地引入当前行业热点和未来发展趋势，比如高频通信技术对EMC提出的新挑战，以及新兴的仿真技术在EMC设计中的应用潜力。这种对未来视野的关照，使得这本书的价值远超一本基础教材。它激发了我对后续深入学习的强烈渴望，让我意识到EMC领域是一个充满活力且不断演进的学科。它提供了一个坚实的起点，但同时也明确指出了前方的道路，引导读者思考“接下来应该往哪个方向探索”。这种引导作用是无形的，却又是极其宝贵的，它将阅读体验从单纯的知识获取，提升到了职业发展的战略规划层面。毫无疑问，这本书在我个人的专业资料库中，将占据一个非常核心的位置。

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读完这本书，我最大的感受就是作者在“实践性”和“理论深度”之间找到了一个近乎完美的平衡点。很多专业书籍要么过于偏重理论推导，导致读者在面对实际问题时无从下手；要么就是纯粹的经验总结，缺乏系统性支撑。这本书显然避免了这些陷阱。它没有回避那些绕口的数学公式，但关键在于，它总能在公式出现之后，立刻给出清晰的物理意义和工程上的应用场景。我记得有一章专门讨论了PCB设计中的信号完整性问题，作者没有停留在理论分析上，而是详细剖析了诸如“地弹”和“串扰”是如何在实际电路板上显现的，并且提供了多种设计指导原则。这些原则不是那种空泛的建议，而是有数据支撑、有案例分析的“可操作指南”。对于我们这些希望将理论知识转化为实际工程能力的人来说，这种细致入微的讲解简直是无价之宝。书中穿插的“案例分析”环节，更是将书本知识与真实世界的挑战紧密联系起来，让人在阅读时时刻保持高度的警觉性和求知欲，确保学到的东西是“活的”，而不是“死的”。

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这本书在组织结构上的巧妙布局，体现了作者深厚的教学功底。它不是简单地罗列知识点，而是遵循了一条清晰的逻辑主线：从宏观的现象认知，到微观的机理分析，再到具体的工程抑制方法，层层递进，步步深入。特别是关于电磁辐射（EMI）和抗扰度（EMS）的处理方式，作者将其置于一个统一的框架下进行对比分析，这极大地帮助我理清了两者的内在联系和区别。这种结构化的思维训练，对于培养一个合格的工程师至关重要。此外，书中的图表质量极高，每一张插图都经过了精心的设计，不仅美观，而且信息密度适中，能够有效辅助文字的理解，而不是徒增阅读负担。很多时候，一张图胜过千言万语，这本书完美地诠释了这一点。它教会我的不仅是如何解决EMC问题，更重要的是如何用一种系统化、结构化的思维模式去分析和解决工程难题。

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