單片機應用係統電磁乾擾與抗乾擾技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:北京航空航天大學齣版社

作者:王幸之

出品人:

頁數:631

译者:

出版時間:2006-2

價格:59.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787810777605

叢書系列:

圖書標籤:

• 23343
• 單片機
• 電磁乾擾
• 抗乾擾
• EMC
• 嵌入式係統
• 電子設計
• 電路設計
• 信號完整性
• 噪聲抑製
• 電源設計

《單片機應用係統電磁乾擾與抗乾擾技術》 書籍簡介 在現代電子設備日益普及和集成度不斷提高的今天，電磁乾擾（EMI）與電磁兼容（EMC）已成為影響係統穩定運行的關鍵因素。本書深入探討瞭單片機應用係統在電磁環境中的錶現，重點關注電磁乾擾的産生機理、傳播途徑以及有效的抗乾擾措施。 本書內容概覽： 第一部分：電磁乾擾基礎理論與産生機理 1. 電磁乾擾（EMI）與電磁兼容（EMC）概述 EMI與EMC的定義、重要性及其在現代電子設計中的地位。 EMI的分類（傳導乾擾、輻射乾擾）和影響（功能異常、性能下降、數據錯誤等）。 EMC的基本要求與標準（如FCC、CE等）。 2. 單片機係統中的EMI源分析 高速開關信號： 單片機核心時鍾、總綫信號、GPIO輸齣的快速上升/下降沿是主要的輻射源。 時鍾信號的諧波輻射：分析時鍾頻率及其高次諧波對周邊電路的影響。 數據總綫和地址總綫的信號變化：並行總綫的切換和串行通信的高速數據流産生的輻射。 I/O端口的快速開關：LED驅動、電機控製等端口的瞬間電流變化。 電源與接地係統： 不良的電源濾波和接地設計是EMI傳播的重要通道。 電源去耦電容的作用與選擇：分析不同類型電容（陶瓷、電解）的頻率特性及最佳布局。 接地不良産生的地綫阻抗和地彈：分析地綫環路形成的EMI輻射。 差模和共模電流：它們在電源綫和信號綫上的傳播機理。 PCB布局與布綫： 不閤理的PCB設計是EMI問題的根源。 信號完整性（SI）與EMI的關係：信號的反射、振鈴、串擾如何引發EMI。 電源和地平麵：理想的平麵結構及其在降低EMI中的作用。 信號綫的長度、阻抗匹配和走綫間距：分析這些因素對EMI的影響。 高頻信號的走綫規則：差分走綫、敏感信號的屏蔽等。 外部接口與連接器： 連接器和電纜容易引入外部EMI或將內部EMI嚮外輻射。 射頻接口（如RF天綫）的EMI特性。 連接器縫隙和接觸不良産生的輻射。 屏蔽電纜和連接器的選擇與安裝。 其他EMI源： 外部電源適配器、開關電源、電感器件（如綫圈、變壓器）、晶振等。 第二部分：電磁乾擾的傳播途徑與影響 1. 傳導乾擾（Conducted Interference） 通過電源綫、信號綫、地綫傳播的乾擾。 共模和差模傳導乾擾的分析。 電源適配器、其他設備連接産生的傳導EMI。 2. 輻射乾擾（Radiated Interference） 通過空間電磁波傳播的乾擾。 PCB上的電流環路（如信號綫和地綫形成的環路）是主要的輻射天綫。 高頻時鍾、高速數據綫産生的輻射。 連接器、綫纜的輻射。 3. 耦閤機製 電場耦閤（容性耦閤）： 兩個導體之間的電容作用，導緻一個導體上的電壓變化耦閤到另一個導體。 磁場耦閤（感性耦閤）： 兩個電流迴路之間的互感作用，導緻一個迴路中的電流變化在另一個迴路中感應齣電壓。 傳輸綫耦閤： 信號在傳輸綫上傳播時，由於阻抗不匹配或其他因素導緻的能量反射和輻射。 電源/地耦閤： 不同電路共享電源或地綫時，一個電路的電流變化引起的電源或地電位波動，影響其他電路。 第三部分：單片機應用係統抗乾擾技術 1. PCB設計與布局的抗EMI措施 閤理的電源和地平麵設計： 使用完整的、低阻抗的電源和地平麵。 避免地平麵分割，除非有明確的EMC原因（如分離數字地和模擬地）。 電源和地平麵之間的耦閤可以有效抑製輻射。 信號走綫優化： 關鍵信號（如時鍾、高速總綫）走綫應盡可能短。 關鍵信號應放置在PCB的內層，並有完整的地平麵屏蔽。 高速信號應進行阻抗匹配，並考慮差分走綫。 保持信號綫與地平麵之間的緊密耦閤。 避免信號綫之間的過度平行走綫，防止串擾。 關鍵信號綫應遠離PCB邊緣。 器件布局： 高頻器件（如單片機、晶振）應靠近放置。 電源濾波電容應盡可能靠近器件的電源引腳。 輸齣驅動能力強的器件（如電機驅動IC）應遠離敏感信號。 2. 電源與接地係統的抗乾擾設計 有效的電源濾波： 在單片機電源輸入端設置多級濾波，包括電源扼流圈（共模/差模）、去耦電容（陶瓷電容、鉭電容）和磁珠。 選擇閤適的去耦電容值和布局，滿足不同頻率的濾波需求。 優化的接地係統： 采用單點接地或星形接地（在小型係統中）。 對於大型係統，采用多點接地，並確保接地路徑低阻抗。 嚴格控製接地迴路的大小。 屏蔽與隔離： 對單片機模塊或整個設備進行金屬屏蔽。 使用屏蔽電纜連接外部設備。 必要時采用光電隔離或隔離變壓器。 3. 電路設計層麵的抗乾擾技術 降低信號的上升/下降時間： 通過軟件延時或硬件限流電阻來減緩信號的跳變速率，降低高次諧波的輻射。 時鍾信號的優化： 使用低抖動、低輻射的時鍾源。 對時鍾信號進行屏蔽或在PCB上進行閤理布局。 考慮使用展頻時鍾技術。 使用差分信號： 對於高速通信接口（如USB、Ethernet），采用差分信號傳輸，利用其良好的共模抑製能力。 選擇低EMI器件： 選擇EMI特性更好的單片機、電源芯片等。 軟件延時與時序調整： 通過軟件延時或調整時序，避免同時驅動多個高電流負載，減少瞬態電流衝擊。 4. 外部接口與電纜的抗乾擾處理 濾波連接器： 在信號接口處使用帶濾波功能的連接器，抑製傳導乾擾。 磁珠的應用： 在信號綫和電源綫上串聯磁珠，吸收高頻噪聲。 屏蔽電纜和接地： 使用具有良好屏蔽性能的電纜。 確保屏蔽層的有效接地。 ESD保護： 在輸入輸齣端設計靜電放電（ESD）保護電路，防止ESD引起的瞬態過壓損壞單片機。 第四部分：電磁兼容測試與評估 1. EMI測試基礎 傳導發射測試（CE）。 輻射發射測試（RE）。 2. EMS（電磁敏感性）測試基礎 靜電放電抗擾度測試（ESD）。 電快速瞬變脈衝群抗擾度測試（EFT）。 浪湧（衝擊）抗擾度測試。 射頻輻射抗擾度測試（RS）。 射頻傳導抗擾度測試（CS）。 工頻磁場抗擾度測試。 電壓跌落、短時中斷和電壓變化抗擾度測試。 3. 單片機應用係統EMC評估與優化 通過設計審查、仿真分析和實際測試，識彆潛在的EMC問題。 根據測試結果，對PCB布局、濾波電路、接地方式等進行調整優化。 本書旨在為單片機應用係統的設計者提供一套係統性的EMI/EMC知識體係和實踐指南，幫助您開發齣在復雜電磁環境中穩定可靠的電子産品。

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我是一位在嵌入式領域摸爬滾打瞭多年的工程師，說實話，對於EMI/EMC這個領域，我之前一直抱有一種“知其然，不知其所以然”的態度。在實際工作中，遇到過不少因為EMI問題導緻的係統不穩定，但往往隻能靠經驗和反復調試來解決，效率低下且效果難以保證。這本書的齣現，可以說是及時雨。我最欣賞它的是分析問題的那種深入骨髓的徹底性。它不是簡單羅列一些經驗之談，而是從源頭上，比如電磁兼容性的基本原理，以及單片機內部工作産生的電磁輻射機製，進行瞭非常詳盡的剖析。我特彆喜歡其中關於電磁耦閤的幾種典型模型（容性耦閤、感性耦閤、傳輸綫耦閤）的講解，結閤圖示，讓我對乾擾的産生和傳播路徑有瞭非常直觀的理解。書中的抗乾擾技術部分，更是讓我眼前一亮。從硬件設計上的布局、屏蔽、接地，到軟件上的濾波、時序控製，以及係統級的電磁兼容設計策略，都給齣瞭係統性的闡述。我尤其對關於差模乾擾和共模乾擾的處理方法印象深刻，書中提供瞭多種有效的抑製手段，並且給齣瞭具體的電路圖和元器件選型建議，這對於我這種需要快速解決實際問題的工程師來說，非常有價值。

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這本書對於我這個非專業背景但對電子技術充滿好奇心的讀者來說，確實是一份寶貴的資料。我一直覺得單片機係統在運行過程中，會産生一些“看不見摸不著”的乾擾，但具體是什麼，怎麼産生的，又怎麼解決，我之前是一無所知的。讀完這本書，我感覺自己對這個領域有瞭全新的認識。它並沒有一開始就講得很深奧，而是從生活中的例子入手，比如傢裏的電器為什麼會互相乾擾，然後引申到單片機係統內部的電磁問題，這種由淺入深的講解方式，讓我更容易接受。書中關於電磁乾擾的幾個主要來源，比如開關電源、高速信號綫、時鍾信號的分析，讓我能理解為什麼某些情況下係統會突然失靈。更讓我覺得實用的是，書中關於如何“預防”乾擾的部分，而不是僅僅教我如何“處理”已經發生的問題。比如它講到PCB設計時，強調瞭信號完整性，以及如何通過閤理的布綫來減少信號輻射，這對我以後自己設計電路闆會有很大的指導意義。我特彆喜歡書裏提到的“就近原則”，比如電源和地綫的連接，以及一些濾波元件的放置，這些看似簡單的細節，卻能對係統的穩定性産生巨大的影響。

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這本書真的讓我大開眼界！我一直對單片機應用係統很感興趣，也接觸過一些基礎的知識，但涉及到電磁乾擾（EMI）和抗乾擾（EMC）方麵，總覺得隔著一層紗，摸不著門道。這本書恰恰填補瞭我的這個空白。我尤其喜歡它從最基礎的電磁場理論講起，循序漸進，一點點揭開EMI的神秘麵紗。很多之前讓我頭疼的現象，比如信號串擾、接地迴路問題，在這本書裏都有瞭清晰的解釋。它不僅僅是理論的堆砌，更重要的是，書中提供瞭大量實際案例和具體的解決方案。我讀到關於PCB布局布綫技巧的部分，那些關於走綫長度、間距、屏蔽層的講解，簡直就像一位經驗豐富的老工程師在手把手教我。還有關於濾波器的設計，以往我總是憑感覺來，現在看瞭書纔知道原來是有章可循的，不同頻段的乾擾需要不同類型的濾波器，書裏給齣瞭非常詳細的設計指南和選型參考，這對我今後的項目開發將會有巨大的幫助。更讓我驚喜的是，書中還涉及瞭一些嵌入式係統中的EMI測試方法和標準，這讓我覺得這本書的知識非常前沿和實用，不僅僅停留在理論層麵，而是真正能指導實踐。

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我是一個對技術細節非常感興趣的普通讀者，一直對電子設備在工作時所産生的電磁信號感到好奇。這本書的齣現，恰好滿足瞭我對這方麵知識的渴求。我一直認為單片機係統非常神奇，但從未想過它也可能産生“電磁乾擾”這種看不見摸不著的問題。這本書用非常通俗易懂的語言，解釋瞭電磁乾擾是如何産生的，以及這些乾擾對單片機係統可能造成的影響。我特彆喜歡書中關於“電磁兼容性”的介紹，它讓我明白，不僅僅是單片機，所有電子設備都需要考慮這個問題。書中的圖解非常清晰，我能夠很容易地理解那些關於電磁場傳播的原理。而且，這本書並沒有僅僅停留在理論層麵，它還介紹瞭許多非常實用的“抗乾擾”方法，比如如何閤理地布置元器件，如何選擇閤適的導綫，以及如何使用屏蔽層來減少乾擾。這些方法聽起來都很簡單，但書裏都給齣瞭詳細的解釋，讓我覺得這些知識非常有價值，甚至可以應用到我日常生活中一些小的電子製作中。我尤其對關於“接地”的部分印象深刻，原來接地也有這麼多的講究，這讓我認識到，一個小小的細節，可能就會影響整個係統的穩定性。

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作為一名資深硬件工程師，我曾遇到過不少棘手的EMI/EMC問題，這些問題常常是“頑疾”，難以根治，耗費瞭大量的時間和精力。在閱讀《單片機應用係統電磁乾擾與抗乾擾技術》之前，我主要依賴於行業內的經驗和一些零散的技術文檔。《單片機應用係統電磁乾擾與抗乾擾技術》這本書，以其係統性和前瞻性，給我留下瞭深刻的印象。它不僅僅局限於某一類單片機或某一種應用場景，而是從通用的電磁兼容理論齣發，延展到各種單片機應用係統中的具體問題。我特彆贊賞書中對於電磁兼容設計理念的強調，它不是將EMI/EMC視為事後補救，而是貫穿於整個産品設計流程。從原理圖設計、PCB布局布綫，到元器件選型、係統集成，都提齣瞭詳細的指導意見。我尤其關注書中關於“電磁輻射模型”和“電磁敏感性分析”的部分，這為我理解乾擾的本質提供瞭理論支撐。此外，書中對於各種抗乾擾技術的分析，比如濾波器設計、屏蔽技術、接地技術、濾波技術等的詳細講解，並且提供瞭大量的工程實例和設計公式，這對我解決實際工程問題提供瞭非常寶貴的參考。

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