电磁兼容原理与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:229

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出版时间:2009-3

价格:24.00元

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isbn号码:9787811234640

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• 电磁兼容
• EMC
• 电磁干扰
• 电磁辐射
• 电路设计
• 高频电路
• 信号完整性
• 电源设计
• 屏蔽技术
• 标准规范

《电磁兼容原理与应用》—— 揭示现代电子设备运行的隐秘逻辑 在科技飞速发展的今天，我们享受着前所未有的便捷生活，从智能手机到电动汽车，从医疗设备到航空航天，几乎所有的现代科技成果都离不开电子设备的广泛应用。然而，在这背后，隐藏着一个至关重要的技术领域，它决定着这些设备能否稳定、可靠地运行，甚至关系到人身安全和国家安全——那就是电磁兼容（EMC）。《电磁兼容原理与应用》一书，正是为了深入浅出地剖析这一复杂而迷人的学科而生。 本书并非一本枯燥的技术手册，而是一场引人入胜的探索之旅，带领读者穿越电磁场的奇妙世界，理解那些看不见摸不着却无处不在的电磁现象是如何影响我们的电子产品的。它致力于揭示电子设备在电磁环境中的行为规律，以及如何让这些设备在复杂的电磁噪声中“安之若素”，同时又不干扰周围的“邻居”。 第一篇：电磁兼容的基础认知——拨开迷雾，洞悉本质 在深入探讨具体的解决方案之前，理解EMC的基本概念至关重要。《电磁兼容原理与应用》首先为读者构建起坚实的理论基础。 什么是电磁兼容？ 我们将从最根本的定义出发，阐释EMC的内涵——即一个设备在特定的电磁环境下能够正常工作的能力，并且不会对该环境中的其他设备产生不可接受的电磁骚扰。这不仅仅是“不坏”，更是“能活”、“能好”。通过生动的比喻，例如模拟城市中的交通规则，EMC就像是电子设备间的“交通规则”，确保信号的顺畅流通，避免“交通事故”。 EMC的三个要素：骚扰源、耦合通路、敏感设备。 这一核心模型是理解EMC问题的关键。我们将详细解析这三者之间的相互作用： 骚扰源（Source）： 任何产生电磁能量的电子设备或电路都可以是骚扰源。无论是高频开关电源的快速变化、射频信号的发射，还是时钟信号的周期性跳变，都可能产生电磁骚扰。我们会分析各种典型的骚扰源，例如：微处理器中的时钟信号、电源线上的电压瞬变、射频模块的发射信号、电机的电刷火花等。理解骚扰源的产生机制，是控制EMC问题的“源头活水”。 耦合通路（Coupling Path）： 这是骚扰能量从骚扰源传递到敏感设备的关键“桥梁”。我们将深入探讨各种耦合机制，包括： 传导耦合： 通过电源线、信号线、地线等导体直接传递。这就像是插座上连接的多个电器，一个电器产生的高频噪声可能会通过电源线“串门”到另一个电器。我们会分析共模和差模耦合的区别，以及它们在实际电路中的表现。 辐射耦合： 通过电磁波在空间中传播。这就像是一个微型无线电台，它产生的电磁波可能会被附近的另一个设备接收到，干扰其正常工作。我们会解析天线效应，例如PCB走线、连接线缆如何充当“天线”。 电场耦合和磁场耦合： 在近场区域，电场和磁场是主要的耦合媒介。我们将分析电感和电容耦合的原理，以及它们在PCB布局和屏蔽设计中的重要性。 敏感设备（Victim）： 任何在电磁骚扰影响下，其性能或功能会受到不利改变的设备或电路。例如，微弱的模拟信号处理电路，可能会被微小的电磁噪声干扰，导致信号失真；高速数字电路，可能会因外部电磁干扰而出现数据错误。我们会探讨哪些电路和设备更容易受到电磁干扰。 电磁骚扰（EMI）与电磁敏感性（EMS）。 骚扰是“发射”的行为，敏感性是“接收”的脆弱。我们将区分这两个概念，并强调EMC设计的目标是同时降低设备的EMI发射，并提高其EMS抗扰度。 电磁环境。 了解设备将要工作的“舞台”同样重要。我们将介绍不同的电磁环境，如工业环境、家庭环境、通信环境等，它们对EMC设计提出了不同的要求。 第二篇：电磁骚扰的产生与传播——探寻不和谐的根源 要解决问题，首先要理解问题产生的机制。《电磁兼容原理与应用》将带领读者深入剖析电磁骚扰是如何产生的，以及它如何通过各种途径传播。 高频信号的特性。 随着电子设备运行速度的提升，高频信号的影响日益显著。我们将探讨高频信号的寄生参数（寄生电感、寄生电容）如何在高频下显现，并成为潜在的骚扰源。时钟信号、数据信号的边沿速率，开关电源的开关频率，都将是重点分析的对象。 电流回路的分析。 在高频下，电流回路的尺寸和形状对辐射非常敏感。我们将强调“最小化回流路径”的重要性，分析瞬态电流如何在高频下产生强大的电磁场。 PCB上的电磁辐射。 PCB是现代电子设备的核心，其布局、走线、过孔等都可能成为电磁辐射的“天线”。我们将详细分析： 差模辐射： 由信号线和其回流路径之间的电压差引起。 共模辐射： 由信号线与地线之间形成的电流环路引起，是PCB设计中最常见的辐射源之一。我们将通过图示和实例，生动展示共模电流的产生及其传播路径。 过孔的辐射。 过孔在PCB的层间连接中不可或缺，但其不连续的金属层和不完整的屏蔽作用，在高频下会成为电磁泄露的“窗口”。 连接线缆的辐射。 连接线缆，特别是未屏蔽的线缆，极易成为电磁波的发射器和接收器。我们将分析线缆的长度、端接方式、屏蔽层等因素对辐射的影响。 电源线和信号线的传导骚扰。 电源线和信号线不仅承载着有用的信号，也是传导骚扰的“高速公路”。我们将分析： 电压和电流的谐波失真。 开关电源产生的尖峰和毛刺。 外部电源引入的噪声。 不同设备之间的信号串扰。 电磁场的物理模型。 我们会适当地引入电磁场理论的基本概念，如麦克斯韦方程组（以直观的方式解释其意义，而非复杂的数学推导），帮助读者理解电磁波的产生、传播和相互作用。 第三篇：电磁兼容的设计原则与方法——构筑坚实的防御体系 理论学习最终是为了指导实践。《电磁兼容原理与应用》将聚焦于如何在设计阶段就构建起有效的EMC防御体系，将EMC问题扼杀在摇篮里。 PCB设计中的EMC。 这是EMC设计的核心阵地，因为大部分的EMC问题都源于PCB设计。我们将提供一系列实用的PCB设计指南： 合理的电源和地线设计： 强调单点接地、星型接地（在特定场景下），以及采用大面积的覆铜层作为地平面，形成低阻抗的回流路径，抑制共模电流。 信号走线的控制： 保持信号线与回流路径紧密耦合，避免信号线跨越不连续的地平面，控制走线长度，合理使用差分走线。 敏感信号的隔离： 将敏感的模拟信号和高速数字信号分开布局，利用地平面或屏蔽层进行隔离。 滤波器的应用： 在电源线和信号线上使用合适的滤波器（例如LC滤波器、磁珠）来衰减高频噪声。 屏蔽的设计： 如何利用金属外壳、屏蔽罩、屏蔽电缆来阻止电磁波的泄露和侵入。 过孔的优化： 减少不必要的过孔，合理设计多层板的过孔布局。 元器件选择的EMC考量。 并非所有元器件都对EMC具有同等的影响。我们将指导读者如何选择低EMI发射的元器件，以及具有良好EMC性能的元器件。 机箱和线缆的屏蔽。 对于整机设计，机箱和线缆的屏蔽是至关重要的。我们将讲解： 屏蔽体的设计原则： 屏蔽效能与屏蔽体材料、表面处理、接缝、开孔的关系。 线缆的屏蔽与接地： 如何正确屏蔽和接地各类线缆，以减少辐射和提高抗扰度。 接地技术的应用。 接地是EMC设计中最基本也最关键的技术之一。我们将深入探讨： 信号地、电源地、保护地的区分与连接。 多点接地与单点接地的适用场景。 接地回路的产生与抑制。 滤波技术的原理与应用。 滤波是抑制传导骚扰的有效手段。我们将介绍： 电源滤波： 共模滤波器、差模滤波器。 信号滤波： 低通、高通、带通、带阻滤波器。 滤波器的选型与安装。 抑制ESD（静电放电）的措施。 ESD是日常生活中最常见的电磁骚扰源之一，它会对电子设备造成严重损害。我们将讲解ESD的产生机制、传播途径以及有效的防护措施。 第四篇：电磁兼容的测试与认证——验证与合规的基石 设计完成的产品，需要通过严格的测试来验证其EMC性能，并获得必要的认证才能上市。《电磁兼容原理与应用》将揭示EMC测试的奥秘。 EMC测试的基本流程。 从测试准备到测试报告，我们将梳理整个测试过程。 传导骚扰测试。 如何测量设备通过电源线和信号线向外辐射的骚扰。我们将介绍LISN（线路阻抗稳定网络）等关键测试设备。 辐射骚扰测试。 如何测量设备向空间辐射的电磁波。我们将讲解电波暗室、测试天线、频谱分析仪等设备的作用。 电磁敏感性测试。 传导抗扰度测试（如IEC 61000-4-6）： 模拟设备通过线缆接收到的骚扰。 辐射抗扰度测试（如IEC 61000-4-3）： 模拟设备在外部电磁场中的工作情况。 静电放电（ESD）测试（如IEC 61000-4-2）： 模拟人体或物体产生的静电放电对设备的影响。 浪涌（Surge）测试（如IEC 61000-4-5）： 模拟雷击或其他瞬态过电压对设备的影响。 电快速瞬变脉冲群（EFT/B）测试（如IEC 61000-4-4）： 模拟电感性负载开关时产生的快速瞬变脉冲。 EMC标准与法规。 了解不同国家和地区对EMC的要求，例如CE、FCC认证等，以及相关的行业标准。 EMC问题的故障排除。 当产品不满足EMC要求时，如何进行有效的故障分析和定位，并找到解决方案。 第五篇：特定领域的EMC应用——洞察行业实践 EMC的设计和应用在不同的行业有着特殊的侧重点。《电磁兼容原理与应用》还将触及一些具体的应用领域，让读者对EMC的实际价值有更深刻的理解。 汽车电子的EMC。 汽车内集成了大量电子设备，且工作环境复杂，对EMC的要求极高。 医疗电子的EMC。 医疗设备的可靠性直接关系到生命安全，EMC设计尤为关键。 通信设备的EMC。 高速、高频的通信设备对EMC性能有着极致的追求。 工业控制设备的EMC。 工业环境的电磁噪声复杂，对设备的抗扰度提出挑战。 本书的特色与价值： 理论与实践相结合： 本书在深入讲解EMC基本原理的同时，提供了大量的工程实践经验和设计技巧，帮助读者将理论知识转化为实际能力。 丰富的图示和案例： 通过大量的图示、电路图、PCB截图和实际案例分析，将抽象的EMC概念具象化，便于读者理解和掌握。 面向工程实践： 本书内容紧密结合当前的电子产品开发流程，为产品设计、开发、测试人员提供了宝贵的参考。 循序渐进的难度： 从基础概念到高级技术，本书的结构安排合理，能够满足不同层次读者的学习需求。 《电磁兼容原理与应用》不仅仅是一本书，更是理解现代电子世界运行机制的一把钥匙。它将帮助您成为一个更懂“电磁语言”的设计师，创造出更可靠、更稳定、更具竞争力的电子产品，为科技的进步贡献一份力量。无论您是初涉EMC领域的学生，还是经验丰富的电子工程师，都能在这本书中找到启发和收获，共同构建一个更加和谐、高效的电磁环境。

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这本书给我的感觉是，作者拥有非常丰富的实战经验，这使得书中的内容充满了“过来人”的智慧。我特别喜欢其中关于“故障排除”和“调试技巧”的部分。在实际工作中，很多时候我们面对的是一个已经出现问题但缺乏清晰指导的系统，这时候理论往往显得苍白无力。而这本书里提供的故障排查流程图，简直就是现场救火的指南针。它系统地教导读者如何使用频谱分析仪和近场探头来定位干扰源，如何通过简单的手段（比如加磁环或改变PCB走线）来快速验证问题。这种注重动手能力的导向，与其他侧重于公式推导的教材形成了鲜明对比。虽然书中对先进的仿真软件（如HFSS, CST）的使用方法介绍得相对简略，但它详尽描述了如何利用仿真结果来指导物理设计决策，这才是更核心的能力。这本书无疑是为那些希望从理论学习者快速转型为问题解决者的工程师量身定做的。

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对于我这种非电子专业背景，但需要在项目初期快速掌握EMC基本要素的结构工程师来说，这本书的价值主要体现在其强大的“桥梁”作用上。它成功地将高深的电磁学理论“翻译”成了工程界可以立即理解和应用的语言。我发现，书中对阻抗匹配、接地设计和滤波器的选择与设计这一块的内容尤其精炼。例如，在讨论地线设计时，它没有陷入关于单点接地和多点接地的无休止争论，而是基于不同频率下的电流路径和阻抗特性，给出了明确的“适用场景”建议，这种务实的态度非常受用。此外，书中对“设计流程嵌入式EMC”的强调，也让我受益匪浅，它促使我从项目初期就考虑兼容性，而非事后打补丁。这本书的结构设计也很好，章节之间递进自然，即便是初学者也能循序渐进地构建起自己的EMC知识体系，避免了知识点的碎片化。总的来说，它是一本将理论深度与实践可行性完美结合的典范之作。

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深入阅读后我发现，《电磁兼容原理与应用》的独特之处在于它对EMC设计哲学的高度提炼。它不仅仅是关于如何“通过测试”的技术手册，更是一本关于如何构建“内在抗干扰能力”的设计哲学书。作者对“共模抑制”和“差模抑制”在系统级设计中的重要性进行了深刻的阐述，并结合了具体的电路拓扑结构（如隔离变压器和共模扼流圈）进行了详细的性能分析。书中对瞬态保护器件（TVS, MOV等）的选择标准和失效模式分析，也做到了细致入微，这对于电源和接口设计人员来说，是非常关键的参考资料。整体来看，这本书的叙事风格沉稳而权威，语言精准，没有过多花哨的修饰，每一句话都似乎蕴含着经过反复验证的真理。它帮助我建立了一种“设计即预防”的思维定势，将EMC视为产品质量的有机组成部分，而非一个独立的、后期添加的环节。对于需要深入理解底层物理机制并将其转化为可靠工程实践的读者，这本书提供了无可替代的视角和深度。

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这本《电磁兼容原理与应用》初读起来，感觉内容深度和广度都达到了一个相当不错的水平。作者在开篇部分对于电磁场理论的基础回顾，虽然是老生常谈，但整理得非常清晰，为后续复杂的兼容性问题奠定了坚实的理论基础。尤其值得称赞的是，书中对于电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）的分类和机理分析，逻辑性极强。它没有停留在概念的罗列上，而是深入探讨了不同频率下干扰源的特性，比如传导干扰和辐射干扰的产生路径，这点对于现场工程师来说，简直是福音。我特别关注了关于屏蔽技术的那一章，书中详细对比了不同材质、不同结构屏蔽体的性能指标和设计考量，还给出了几个非常实用的设计规范摘要。相较于市面上许多只谈理论不给实操的教材，这本书在工程应用层面下了大功夫，使得读者在学习理论的同时，也能立刻联想到实际产品开发中的具体对策。唯一的小遗憾是，对于最新的超高速数字电路中的SI/PI（信号完整性/电源完整性）与EMC的交叉问题，探讨略显保守，不过考虑到EMC领域的快速发展，这或许是时代使然，总体而言，这是一本扎实且具有很高参考价值的专业书籍。

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翻开这本书时，我的第一印象是排版和图示的质量非常高，这在技术书籍中是难能可贵的。那些复杂的电磁波传播模型图、电路拓扑结构图，都绘制得清晰锐利，极大地降低了理解难度。我尤其欣赏作者在讲解EMC测试标准和法规时所采用的叙述方式。他们没有简单地堆砌GB、FCC、CISPR等标准的条文，而是将这些标准置于一个产品生命周期的框架下进行讲解，从前期设计仿真指导、样机调试到最终的场强测试，每一步都配有相应的标准要求和测试配置的示意图。这种“以终为始”的讲解思路，让整个电磁兼容的“游戏规则”变得一目了然。书中对于不同行业的应用案例分析，比如汽车电子和医疗设备，也做得非常到位，通过对比不同行业对EMC要求的侧重点差异，读者可以更灵活地掌握设计策略。这本书绝对不是那种需要反复查阅晦涩定义的工具书，而更像是一本能引导工程师建立系统性EMC思维的教科书，阅读体验流畅自然，让人爱不释手。

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