电磁兼容技术系列EMC 设计分析方法与风险评估技术

第1章 EMC与EMC设计基础 1
1.1 什么是EMC和EMC设计 1
1.2 产品的EMC性能是设计赋予的 3
1.3 EMC也是常规设计准则的例外情况 4
1.4 EMC理论基础 6
1.4.1 EMC相关基本单位 6
1.4.2 时域与频域 7
1.4.3 电磁骚扰单位分贝（dB）的概念 9
1.4.4 正确理解分贝真正的含义 11
1.4.5 电场与磁场 12
1.4.6 电路基本元器件及其基本特性 14
第2章 EMC设计与共模电流 18
2.1 EMC测试与共模电流分析 18
2.1.1 EMC测试是EMC设计的重要依据 18
2.1.2 辐射发射测试 19
2.1.3 传导骚扰测试 22
2.1.4 静电放电抗扰度测试 24
2.1.4 射频辐射电磁场的抗扰度测试 29
2.1.5 电快速瞬变脉冲群的抗扰度测试 33
2.1.7 浪涌的抗扰度测试 41
2.1.8 传导抗扰度测试（CS）和大电流注入（BCI）测试 47
2.1.9 电压跌落、短时中断和电压渐变的抗扰度测试 52
2.2 产品电路中的共模和差模信号 55
2.3 EMC测试的实质与共模电流 57
2.4 典型共模干扰在产品内部传输机理 58
2.5 共模干扰电流干扰电路正常工作的机理 59
2.6 数字电路的噪声承受能力 62
2.7 EMI共模电流的产生与分析 67
2.7.1 传导骚扰与共模电流分析 69
2.7.2 辐射发射与共模电流分析 70
2.7.3 产生共模电流辐射的条件 76
第3章 风险评估概念及EMC设计风险评估 77
3.1 风险评估定义 77
3.2 EMC风险评估的目的和EMC设计风险评估 77
3.3 EMC设计风险评估对象 78
3.4 明确环境信息 78
3.5 EMC设计风险准则 78
3.5 EMC设计风险评估过程 79
3.5.1 概述 79
3.5.2 EMC设计风险识别 80
3.5.3 EMC设计风险分析 81
3.5.4 EMC设计风险评价 81
3.6 风险评估工具 82
3.6.1 风险指数法 82
3.6.2 风险矩阵法 82
3.6.3 层次分析法 83
3.7 风险评估报告要求 83
第4章 产品的机械构架EMC设计与接地设计 85
4.1 产品的机械构架决定共模电流路径 85
4.4.1 产品的机械构架决定共模电流机理 85
4.1.2 EMC抗干扰测试中的共模电流与产品的机械结构结构 91
4.1.3 机械构架设计实例分析 98
4.1.4 EMI共模电流与产品的机械架构设计 100
4.1.5 相关案例分析 105
4.2 接地是决定共模电流方向与大小的*重要因数 108
4.2.1 什么是接地与浮地 108
4.2.2 接地改变共模电流方向和大小的原理 109
4.3 电缆/连接器 在产品中的位置是决定共模电流的流向与大小的第二重要因素 110
4.3.1 EMC测试与连接器、电缆位置 110
4.3.2 EMI设计分析从连接器电缆开始 111
4.3.3 电缆引入的的EMC抗扰度问题 117
4.3.4 关注电缆的固有电阻、电容、电感对EMC的影响 118
4.3.5 敏感电路.EMI骚扰源的位置 和产品中共模电流的方向大小 119
4.4 电缆/连接器中抑制共模电流的方法 123
4.5 接口电路及其中的滤波、抑止可以改变共模电流的方向和大小 129
4.5.1 平衡电路设计 129
4.5.2 滤波器与抑制设计 130
4.6 隔离改变共模电流大小 132
4.6.1 变压器隔离在EMC中的实质 133
4.6.2 光电耦合器隔离在EMC中的实质 140
4.6.3 继电器隔离在EMC中的实质 146
4.6.4 使用共模扼流圈（共模电感）在EMC中的实质 147
4.7 浮地产品的共模电流与EMC分析 150
4.8 产品内部PCB板间的互连是产品EMC问题*薄弱环节 155
4.8.1 产品内部连接器与EMI 155
4.8.2 产品内部连接器与EMS 159
4.8.3 互联电缆中的串扰分析方法 160
4.9 相关案例分析 160
4.9.1 案例分析1 160
4.9.2 案例分析2 164
4.4.3 案例分析3 166
第5章 滤波、去耦、旁路设计 171
5.1 电容 171
5.1.1 电容的自谐振 171
5.1.2 电容的并联 175
5.1.3 X电容和Y电容 177
5.2 RC电路 177
5.2.1 RC微分电路 177
5.2.2 RC耦合电路 178
5.2.3 RC积分电路 180
5.3 再谈LC电路 182
5.4 滤波器和滤波电路的设计分析 183
5.4.1 什么是滤波器和滤波电路 183
5.4.2 滤波效果与阻抗 185
5.4.3 电源滤波器 186
5.4.4 信号接口滤波器的设计方法 188
5.5 常用信号接口电路的滤波器或滤波电路设计原理。 192
5.5.1 鼠标和键盘PS/2端口滤波器 192
5.5.2 RS232接口电路的滤波设计 192
5.5.3 RS422和RS485接口的滤波电路设计 193
5.5.4 E1/T1接口电路EMC设计 194
5.5.5 以太网接口电路EMC设计方法 195
5.5.6 USB接口电路EMC设计 198
5.6 滤波器或滤波电路的安装与放置 201
5.7 滤波器与共模电流 204
5.8 PCB板中的去耦设计方法 204
5.8.1 去耦的实质 204
5.8.2 去耦电容的选择方法 206
5.8.3 去耦电容的安装方式与PCB设计 208
5.9 电容旁路的设计方法 208
第6章　PCB EMC设计 210
6.1 什么是阻抗 210
6.1.1 阻抗与特性阻抗 210
6.1.2 阻抗的意义 211
6.1.3 阻抗在实际PCB中的体现形式 213
6.1.4 PCB中印制线阻抗 215
6.1.5 导线的阻抗 217
6.2 PCB中地平面的设计与分析方法 219
6.2.1 完整地平面的阻抗与设计方法 219
6.2.2 过孔、裂缝及其对地平面阻抗的影响 223
6.2.3　PCB中的过孔设计技巧 230
6.3 金属板的阻抗分析方法及在EMC中的应用 230
6.4 连接器对阻抗的影响 231
6.5 PCB设计中串扰的防止设计 231
6.5.1 串扰对产品整体EMC性能的影响原理 231
6.5.2 产品中的串扰是如何发生的 232
6.5.3 串扰模型分析 234
6.5.4 产品中串扰的防止方法 243
6.5.5　哪些信号之间需要考虑串扰问题 249
6.6　相关案例分析 250
6.6.1　连接器地阻抗引起的EMC问题案例 250
6.6.2 PCB布线串扰引起的干扰 256
第7章　产品EMC设计分析方法 258
7.1　产品机械构架设计的EMC分析 258
7.1.1　产品机械构架设计的EMC分析原理 258
7.1.2　产品相关的EMC重要描述 259
7.1.3　估算共模电流和干扰压降 261
7.1.4 产品的系统接地与浮地分析 262
7.1.5 局部接地、隔离与浮地分析 263
7.1.6 产品系统接地方式分析 263
7.1.7 工作地和大地（保护地或机壳地）之间的连接点的位置（直接或通过Y电容接）分析 263
7.1.8 金属板的应用情况、形状及其分析 263
7.1.9　输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置分析 265
7.1.10　印制电路板之间的互连、互连线和连接器处理分析 265
7.1.11 屏蔽需求分析 266
7.1.12 屏蔽体的设计方式分析 266
7.1.13 电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式分析 266
7.1.14 开关电源中开关管上的散热器的处理分析 267
7.1.15 传导骚扰与辐射发射措施额外描述 267
7.1.16 产品抗ESD干扰措施的描述 267
7.1.17 其它EMC方面的考虑 268
7.2　单板设计的EMC分析 268
7.3　电路原理图设计的EMC分析 268
7.3.1 电路原理图设计的EMC分析原理 268
7.3.2 电路原理图描述 270
7.3.3 将电路原理图进行EMC描述 270
7.3.4 电路原理图的滤波分析 270
7.5.5 地及地平面分析 272
7.3.6 高速线的EMC分析及处理 274
7.3.7 敏感信号线的EMC分析及处理 274
7.3.8 指出并确认未使用元器件及悬空信号线并对其进行EMC处理 274
7.4 PCB布局布线的建议 275
7.4.1 PCB布局布线的建议的意义 275
7.4.2 PCB层数及各层的分配建议 275
7.4.3 GND 、AGND等地平面及VCC等电源平面在PCB层中的位置 278
7.4.4 指出敏感元器件在PCB中放置的相对位置 278
7.4.5 滤波电容等滤波器件在PCB中的相对放置 279
7.4.6 GND地平面的设计 279
7.4.7 模拟地AGND地平面的设计 279
7.4.8 VCC电源平面的设计 279
7.4.9 串扰防止的处理方式 279
7.4.10 特殊信号线的处理方式（如时钟信号线、高速信号线、敏感信号线等） 279
7.4.11 PCB中空置区域的处理 280
7.4.12 其它建议 280
7.4.13 PCB布局布线示意图 280
7.5 PCB设计审查与EMC分析 281
7.5.1 PCB设计审查的意义和任务 281
7.5.2　地平面完整性及其阻抗审查 281
7.5.3　串扰审查 282
7.5.4　去耦.旁路电容和滤波电容的审查 282
7.5.5　PCB布局布线文件 283
第8章　产品的防雷击浪涌、ESD和差模EMC问题设计与分析 287
8.1 产品的防雷与防浪涌； 287
8.1.1 雷击与浪涌定义 287
8.1.2　防雷与防浪涌设计理念 290
8.1.3　防雷电路中的元器件 292
8.1.4　交流电源口防雷电路和防浪涌电路的设计 302
8.1.5 直流电源口防雷电路和防浪涌电路的设计 304
8.1.6 信号口防雷和浪涌保护电路设计 305
8.1.7　电源防雷器的安装 307
8.1.8 信号防雷器的接地 309
8.2　EMC中的差模干扰与骚扰. 310
8.2.1 什么是差模：参见第二章 310
8.2.2 接口电路中的差模干扰与骚扰 310
8.2.3 PCB电路中的差模干扰与骚扰 311
8.2.4 解决电路中的差模干扰与骚扰的方法 315
8.3 ESD 316
8.3.1 ESD产生的机理 316
8.3.2 通过绝缘防止ESD 316
8.3.3 通过屏蔽防止ESD 317
8.3.4 通过良好的搭接与接地防止ESD 317
8.3.5 通过PCB布局布线防止ESD产生的电磁场感应 318
8.3.6 I/O端口的ESD 防护 319
第9章　产品EMC设计分析方法之应用实例 321
9.1　产品机械构架设计的EMC设计分析实例（抗扰度分析方法） 321
9.1.1 分析原理 321
9.1.2 产品相关的EMC重要信息描述 322
9.1.3 估算共模电流和干扰压降 325
9.1.4 产品的系统接地与浮地分析 326
9.1.5 局部接地、隔离与浮