电磁兼容与PCB设计/全国普通高校电子信息与电气学科基础规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　电磁兼容与PCB设计（全国普通高校电子信息与电气学科基础规划教材）从电磁兼容的基本原理出发，结合PCB设计中遇到的各种问题，全面系统地阐述了电磁兼容理论与PCB设计。全书共分为9章，分别介绍了：电磁兼容概论；PCB中的电磁兼容；元件与电磁兼容；信号完整性分析；电磁兼容抑制的基本概念；旁路和去耦；阻抗控制和布线；静电放电抑制的基本概念；电磁兼容标准与测试。本书为每章精心设置了科技简介，内容通俗易懂，涉及相关的前沿科技。
　　本书内容简洁，概念清楚，深入浅出，可作为高等院校电子、电气、通信和相关专业本科生的教材，是大学高年级本科生难得的专业技术基础教材之一，也可作为相关学科教师、科研人员以及工程技术人员进行电磁兼容分析和PCB设计的重要参考书。

内页插图

目录

第1章电磁兼容概论
1.1电磁兼容与电磁干扰
1.1.1综述
1.1.2电磁干扰与危害
1.1.3电磁兼容技术的发展
1.1.4电磁兼容的国际组织
1.1.5我国电磁兼容技术的发展
1.2电磁兼容基本概念
1.2.1电磁兼容中的常用定义
1.2.2设计中常见的电磁兼容问题
1.2.3电磁兼容设计规则与设计过程
1.2.4潜在的电磁干扰/射频干扰辐射等级
1.3分析电磁兼容问题的五个方面
1.4电磁干扰及系统设计方法
1.4.1电磁干扰三要素
1.4.2如何设计出满足电磁兼容性标准的系统
1.5系统级电磁干扰产生的原因
1.6电磁兼容的单位及换算关系
1.6.1功率增益
1.6.2电压增益
1.6.3电流增益
1.6.4电场强度和磁场强度测量的通用单位
1.6.5单位间的互换
科技简介1电磁场对健康的影响
习题
第2章PCB中的电磁兼容
2.1PCB设计概念
2.1.1概述
2.1.2PCB基本设计构成
2.1.3高速PCB设计中的问题
2.1.4PCB设计常用软件工具
2.2PCB产生电磁干扰的原因
2.2.1电磁理论
2.2.2磁流元与电流元的天线辐射特性
2.2.3PCB中产生电磁干扰的进一步说明
2.3差模电流和共模电流
2.3.1差模电流
2.3.2共模电流
2.3.3共模电流与差模电流的比较
2.4通量消除的概念与方法
2.4.1通量消除的概念
2.4.2通量消除的基本方法
科技简介2电磁感应
习题
第3章元件与电磁兼容
3.1元器件概述
3.1.1元器件的种类
3.1.2元器件的组装技术
3.1.3表面安装技术的特点
3.2无源元件的频率响应
3.2.1导线的频率响应
3.2.2电阻的频率响应
3.2.3电容的频率响应
3.2.4电感的频率响应
3.2.5变压器的频率响应
3.3有源器件与电磁兼容
3.3.1边沿速率
3.3.2元件封装
3.3.3接地散热器
3.3.4时钟源的电源滤波
3.3.5集成电路中的辐射
3.4元器件的选择
科技简介3超导技术
习题
第4章信号完整性分析
4.1信号完整性概述
4.2传输线
4.2.1传输线概述
4.2.2PCB内传输线的等效电路
4.2.3传输线效应
4.3相对介电常数与传播速度
4.4反射和衰减振荡
4.4.1反射
4.4.2衰减振荡
4.5地弹
4.6串扰
4.6.1串扰及消除
4.6.23�瞁原则
4.7PCB终端匹配的方法
4.7.1串联终端
4.7.2并联终端
4.7.3戴维南网络终端
4.7.4RC网络终端
4.7.5二极管网络终端
4.7.6时钟走线的终端
4.7.7分叉线路走线的终端
4.8电源完整性分析
4.8.1电源完整性分析概述
4.8.2同步开关噪声
4.8.3电源分配设计
4.9信号完整性常用设计工具介绍
4.9.1APSIM软件介绍
4.9.2SPECCTRAQuest
4.9.3ICX
4.9.4SIwave
4.9.5Hot�睸tage 4
4.9.6SIA3000信号完整性测试仪
科技简介4高功率微波
习题
第5章电磁兼容抑制的基本概念
5.1镜像面
5.1.1概述
5.1.2镜像面的工作原理
5.2元件间环路面积的控制
5.3三种主要的接地方法
5.3.1接地基本概念
5.3.2接地方法
5.4分区法和隔离法
5.4.1分区法
5.4.2隔离法
科技简介5地线与接地电阻
习题
第6章旁路和去耦
6.1电容的3个用途
6.1.1去耦电容
6.1.2旁路电容
6.1.3体电容
6.2电容与谐振
6.2.1谐振电路
6.2.2电容的物理特性
6.2.3电容的谐振特性
6.3并联电容器
6.3.1并联电容器的工作特性
6.3.2并联电容器的计算
6.4三端电容与穿心电容
6.4.1三端电容的工作特性
6.4.2穿心电容的工作特性
6.5电源层和接地层电容
6.5.1电源层和接地层的电容
6.5.220�睭原则
6.6电容的选择与放置
6.6.1电容选择
6.6.2去耦电容的选择
6.6.3大电容的选择
6.6.4电容的放置
科技简介6吸波、透波及缩波效应
习题
第7章阻抗控制和布线
7.1元件的布局
7.1.1PCB布局
7.1.2PCB分层
7.2阻抗控制
7.2.1微带线结构
7.2.2嵌入式微带线
7.2.3单带状线结构
7.2.4双带状线结构
7.2.5差分微带线和带状线结构
7.2.6布线考虑
7.2.7容性负载
7.3走线长的计算
7.4PCB板的布线要点
7.4.1布线基本要求
7.4.2单端布线
7.5多层板的叠层设计
7.5.1四层板
7.5.2六层板
7.5.3八层板
7.5.4十层板
科技简介7电磁波的极化和反射
习题
第8章静电放电抑制的基本概念
8.1静电放电现象
8.1.1静电放电
8.1.2静电放电的危害
8.2静电放电保护技术
8.2.1器件的防护
8.2.2整机产品防护
8.2.3PCB静电放电保护
8.2.4环路面积的控制
8.2.5静电放电中的保护镶边
8.3ESD常见问题与改进
科技简介8静电力
习题
第9章电磁兼容标准与测试
9.1电磁兼容标准
9.2电磁兼容测试
9.2.1试验场地
9.2.2试验设备
9.2.3静电放电测试
9.2.4浪涌抗扰度试验
9.2.5谐波电流检测
9.3雷电及防护
9.3.1雷电的形成
9.3.2雷电中的电磁现象
9.3.3雷击的形成
9.3.4雷电对人身的危害
9.3.5雷电的防护
科技简介9闪电
习题
附录A电磁兼容国家标准
附录B部分电磁兼容国际标准
附录C部分常用元件的封装
参考文献

前言/序言

　　电磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）是一门迅速发展的综合性交叉学科，主要研究如何使在同一电磁环境下工作的各种电子器件、电路或系统，都能正常工作，达到兼容状态。电磁兼容以电磁场和无线电技术理论为基础，涉及微波技术、微电子技术、计算机技术、通信技术、网络技术，以及新材料等多个技术领域。在电力、通信、交通、航天、军工、计算机、医疗等各个行业都有着广泛的应用。随着电磁环境的不断恶化，电磁干扰已经成为电子、通信设备中必须面对的关键问题，电磁兼容越来越受到人们的重视。
　　随着高频、高速数字通信的不断发展和高速大规模电子系统的广泛应用，电路设计越来越复杂，PCB集成度也越来越高，这就对从事电子或通信领域的专业技术人员提出了更高的要求。PCB设计又直接影响到电子、通信设备的性能。当系统时钟达到120MHz时，基于传统方法设计的PCB将无法工作。因此，在PCB设计中考虑电磁兼容性已经成为必须采取的手段。
　　本书从电磁兼容的基本原理出发，结合PCB设计中遇到的各种问题，分9章全面系统地阐述了电磁兼容理论与PCB设计方法。第1章电磁兼容概论，阐述了电磁兼容的基本概念，电磁干扰的三要素以及减小干扰的方法； 第2章PCB中的电磁兼容，阐述了PCB设计的构成，PCB中产生电磁干扰的原因，并对共模辐射和差模辐射进行了分析比较； 第3章元件与电磁兼容，介绍了元器件的种类和封装，分析了无源元件的频率响应以及有源器件的电磁兼容特性； 第4章信号完整性分析，阐述了信号完整性问题，PCB终端匹配的几种方法； 第5章电磁兼容抑制的基本概念，论述了镜像面的工作原理以及对电磁兼容的抑制作用，阐述了三种常用接地方法的特点和用途； 第6章旁路和去耦，阐述了电容器的主要用途，介绍了电容的物理特性、谐振特性、三端电容与穿心电容、电源层和接地层电容以及电容的选择和放置； 第7章阻抗控制和布线，阐述了元件的布局、阻抗控制的基本原理，分析和讨论了PCB布线中常用的四种基本结构的特点，介绍了PCB的布线要求以及多层板的叠层设计； 第8章静电放电抑制的基本概念，分析了静电放电产生的原因、特点和危害，阐述了静电放电的常用保护技术以及PCB中静电放电的保护方法； 第9章电磁兼容标准与测试，简要介绍了电磁兼容标准的内容，阐述了典型的电磁兼容测试项目，及测试中常见的试验场地以及试验设备，最后对静电放电测试、浪涌抗扰度试验、谐波电流检测以及雷电及防护进行了简要说明。
　　本书还精心挑选了9个科技简介，在每章最后做了简要介绍。其中包括： 电磁场对健康的影响，电磁感应，超导技术，高功率微波，地线与接地电阻，吸波、透波及缩波效应，电磁波的极化和反射，静电力以及闪电。内容通俗易懂，涉及相关的前沿科技。
　　本书的编写思路来源于聆听Mark I. Montrose主讲的“Printed Circuit Board Design Techniques for Signal Integrity and EMC Compliance”课程，也包含作者在多年教学和电路设计、PCB设计中的经验总结。本书的编写目标是要适应知识更新和课程体系改革的需要，为本科通信工程专业课程的实际需求提供专业技术基础教材，解决电磁兼容与PCB设计中的相关问题，设计出符合电磁兼容规范的高性能PCB。
　　本书内容编排简洁清晰，概念原理论述清楚，分析深入浅出，图文并茂，概括和总结了电磁兼容与PCB设计中的理论和设计原则，适用范围广，可作为高等院校电子工程、电气工程、通信和计算机等相关专业本科生的教材，是大学高年级本科生难得的专业技术基础教材之一； 本书可供有关学科教师参考，也可作为从事科研和工程项目的工程技术人员、硬件设计工程师、测试工程师进行电磁兼容分析和PCB设计的重要参考书。
　　全书由邵小桃编写。在编写过程中，参考和阅读了许多专家和学者的著作和学术论文，以及相关专家的学术讲座等，在此一并对他们表示衷心的感谢！在此还要特别感谢清华大学出版社对本书进行编辑、校对以及排版人员。本书能够顺利出版，离不开各位的辛勤工作和大力支持。
　　由于作者水平有限，时间较紧，内容涉及领域广泛，相关技术发展迅速，虽然付出了最大的努力，本书内容仍然不可避免地会出现不当和疏漏，敬请各位读者和专家指正。
　　编者
　　2016年7月

《电磁兼容与PCB设计》是一本面向全国普通高校电子信息与电气学科的基础规划教材。本书深入探讨了电磁兼容（EMC）的基本原理、设计方法和测试技术，并与现代印刷电路板（PCB）设计紧密结合，旨在培养学生在复杂电子系统设计中解决电磁干扰（EMI）和电磁敏感性（EMS）问题的能力。 核心内容概述： 本书系统性地阐述了电磁兼容学的基本概念，包括电磁辐射、电磁耦合、电磁敏感性等核心要素，以及这些现象在电子设备中产生的根源和影响。内容涵盖了电磁干扰的传播途径（传导、辐射）及其常见的干扰模式，为读者建立起对电磁兼容问题的宏观认知。 在PCB设计方面，本书详细讲解了PCB布局、布线、接地、屏蔽等关键环节如何直接影响系统的电磁兼容性能。读者将学习到如何通过合理的PCB结构设计来抑制电磁干扰的产生和传播，例如： 电源完整性（Power Integrity, PI）： 讲解如何设计良好的电源分配网络（PDN），包括去耦电容的选择和放置、电源平面的设计原则，以降低电源噪声，保证芯片工作的稳定性。 信号完整性（Signal Integrity, SI）： 深入剖析信号在PCB上传输时的信号失真、串扰、反射等问题，并提供相应的解决方案，如阻抗匹配、信号隔离、差分信号设计等。 接地设计： 详细讨论不同接地方式（单点接地、多点接地、混合接地）的优缺点及其适用场景，强调建立低阻抗、单一参考平面的重要性，以减少地弹和共模噪声。 屏蔽与滤波： 介绍不同类型的屏蔽技术（金属外壳、导电涂层、屏蔽罩）和滤波器的原理与应用，指导读者如何有效隔离电磁干扰源，保护敏感电路。 PCB布局布线规则： 详细列举并解释了PCB布局布线时需要遵循的EMC设计规则，包括元器件的摆放、信号线的走线策略、关键信号的处理方法等。 理论与实践的结合： 本书在讲解理论知识的同时，高度重视实践应用。通过丰富的实例和案例分析，将抽象的EMC原理与具体的PCB设计实践相结合，使读者能够更直观地理解理论知识的实际意义。书中可能还会涉及一些EDA工具在EMC设计中的应用指导，帮助学生熟悉如何利用仿真工具进行EMC预评估和优化。 适用对象与目标： 本书主要面向高等院校电子信息类、电气工程类等专业的本科生和研究生。通过学习本书，学生将能够： 理解电磁兼容的基本原理和影响因素。 掌握PCB设计中影响EMC的关键技术和设计方法。 能够独立完成具有一定EMC要求的PCB设计。 具备分析和解决常见EMC问题的能力。 为后续更深入的EMC研究和电子系统设计打下坚实的基础。 教材特色： 作为国家规划教材，本书力求内容科学、体系完整、逻辑清晰，并体现最新的行业发展趋势。理论联系实际，语言通俗易懂，适合作为高校教学的授课教材，同时也可作为相关领域从业人员的参考书。本书致力于帮助未来电子工程师应对日益严峻的电磁兼容挑战，设计出稳定、可靠、高性能的电子产品。