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最重要因数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问题最薄弱环节155

4.8.1 产品内部连接器与EMI155

4.8.2 产品内部连接器与EMS159

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1160

4.9.2 案例分析2164

4.4.3 案例分析3166

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 ESD316

8.3.1 ESD产生的机理316

8.3.2 通过绝缘防止ESD316

8.3.3 通过屏蔽防止ESD317

8.3.4 通过良好的搭接与接地防止ESD317

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、隔离与浮地分析327

9.1.6 产品系统接地方式的分析327

9.1.7 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327

9.1.8 金属板的应用情况、形状及其分析328

9.1.9　输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置分析328

9.1.10　印制电路板之间的互连、互连线和连接器处理分析328

9.1.11 电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式分析329

9.1.12 屏蔽需求分析329

9.1.13 屏蔽体的设计方式分析330

9.1.14 开关电源中开关管上的散热器的处理分析330

9.1.15 传导骚扰与辐射发射措施额外描述330

9.1.16 产品抗ESD干扰措施的描述331

9.1.17 产品其它在EMC方面的考虑331

9.2　单板EMC设计的分析332

9.3 电路原理图EMC设计分析332

9.3.1 电路原理图EMC设计分析原理332

9.3.2 原理图描述334

9.3.3 将电路原理图进行EMC描述334

9.3.4 电路原理图的滤波分析337

9.3.5 地及地平面分析339

9.3.6 高速线的EMC分析及处理340

9.3.7 敏感信号线的EMC分析及处理341

9.3.8 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341

9.4 PCB设计审查与EMC分析342

9.4.1 PCB布局布线的建议的意义342

9.4.2 PCB层数及各层的分配建议342

9.4.3 GND 、AGND等地平面及VCC等电源平面在PCB层中的位置343

9.4.4 指出敏感元器件在PCB中放置的相对位置343

9.4.5 滤波电容等滤波器件在PCB中的相对放置344

9.4.6 GND平面的设计344

9.4.7 模拟地AGND平面的设计345

9.4.8 VCC平面的设计345

9.4.9 串扰防止的处理方式345

9.4.10 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）345

9.4.11 PCB中空置区域的处理345

9.4.12 其它建议：345

9.4.13 PCB布局布线示意图346

9.5　PCB设计审查346

9.5.1 PCB设计审查的意义和任务346

9.5.2　地平面完整性及其阻抗审查346

9.5.3　串扰审查348

9.5.4　去耦.旁路电容和滤波电容的审查350

9.5.5　PCB布局布线文件351

9.6 产品机械构架设计的EMC设计分析实例（EMI分析方法）352

9.6.1　分析原理352

9.6.2　产品相关的EMC重要机械构架描述352

9.6.3　关于产品的系统接地、浮地与屏蔽分析355

9.6.4　局部接地、隔离与浮地357

9.6.5　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）357

9.6.6　EMC意义上的产品接地设计方式358

9.6.7　金属板对EMC的意义 及形状和互联要求358

9.6.8　输入输出端口连接器在产品中或在电路板中的位置359

9.6.9　互联与电路板之间得排线和连接器处理.360

9.6.10　电缆类型及屏蔽电缆屏蔽层的连接方式360

9.6.11　开关电源的要求361

第10章　产品EMC设计风险评估技术362

10.1　EMC设计风险评估原则和依据363

10.2　产品EMC设计风险评估概念363

10.3　EMC设计风险评估基础机理和模型364

10.3.1　产品机械构架EMC设计风险评估机理和理想模型364

10.3.2　产品PCB设计EMC风险评估机理367

10.3.3 PCB EMC设计的理想模型368

10.4　EMC设计评估要素风险影响程度等级与风险分类373

10.5　EMC设计风险等级375

10.6　EMC设计风险评估步骤376

10.7　EMC设计风险评估识别376

10.7.1　概述376

10.7.2　产品机械构架EMC设计风险识别377

10.7.3　产品PCBEMC设计风险识别378

10.8　EMC设计风险分析379

10.8.1　产品机械构架EMC设计风险分析379

10.8.2 PCB设计的EMC风险分析384

10.9　EMC设计风险评价390

10.9.1　风险指数法390

10.9.2　EMC设计风险评价计算和风险等级确定390

第11章　EMC设计风险管理与产品研发393

11.1　EMC设计技术与管理的发展与现状393

11.2　EMC风险管理定义395

11.3　EMC风险管理的重要性395

11.4　EMC 风险管理原则396

11.5 EMC设计风险管理过程397

11.5.1　指定EMC专家397

11.5.2　产品的EMC测试计划制定397

11.5.3　产品EMC设计风险评估法融入到企业产品开发流程399

11.5.4　EMC风险应对400

11.5.5　监督和检查401

11.5.6　沟通和记录401 2100433B