接地與屏蔽技術(shù)——電路與干擾

譯者序1

前言3

接地與屏蔽的研究歷史7

第1章電壓與電容

1.1引言

1.2電荷與電子

1.3電力場(chǎng)

1.4場(chǎng)的表述

1.5電壓定義

1.6等勢(shì)面

1.7兩平行板導(dǎo)體間的電力場(chǎng)

1.8電場(chǎng)分布圖

1.9電場(chǎng)中的儲(chǔ)能

1.10電介質(zhì)

1.11D場(chǎng)

1.12電容

1.13互容

1.14位移電流

1.15電容器中儲(chǔ)存的能量

1.16電場(chǎng)中的力

1.17電容器

1.18電介質(zhì)吸收

1.19平面導(dǎo)體電阻

第2章磁學(xué)

2.1磁場(chǎng)

2.2安培定律

2.3螺線管

2.4法拉第定律與感應(yīng)場(chǎng)

2.5電感

2.6電感中的儲(chǔ)能

2.7空間中的磁場(chǎng)能量

2.8電子漂移

2.9磁路

2.10帶氣隙的磁路

2.11小電感器

2.12自感和互感

2.13變壓器的作用

2.14磁滯和磁導(dǎo)率

2.15渦流

第3章數(shù)字電子技術(shù)

3.1引言

3.2電能的傳輸

3.3傳輸線

3.4傳輸線的運(yùn)行

3.5傳輸線場(chǎng)形式

3.6端接傳輸線

3.7未端接的傳輸線

3.8短路終止

3.9現(xiàn)實(shí)情況

3.10正弦波與階躍電壓

3.11數(shù)字電路發(fā)展的歷史

3.12理想條件

3.13反射和透射系數(shù)

3.14從理想的能源中獲取能量

3.15電容器傳輸線

3.16去耦電容器與固有頻率

3.17印制電路板

3.18雙面電路板

3.19過孔

3.20輸電線路終端

3.21接地和電源平面電容中的能量

3.22坡印廷矢量

3.23趨膚效應(yīng)

3.24測(cè)量問題： 接地反彈

3.25平衡傳輸

3.26帶狀電纜和連接器

3.27模擬接口與數(shù)字接口

第4章模擬電路

4.1引言

4.2儀器儀表

4.3放大器與變壓器的發(fā)展

4.4基本屏蔽殼

4.5外殼和公用電源

4.6兩地問題

4.7設(shè)備和兩地問題

4.8應(yīng)變計(jì)

4.9浮動(dòng)應(yīng)變計(jì)

4.10熱電偶

4.11基本低增益差分放大器

4.12電源變壓器屏蔽

4.13校準(zhǔn)和干擾

4.14超過100kHz的保護(hù)屏蔽

4.15模擬電路中的信號(hào)流動(dòng)路徑

4.16并聯(lián)有源器件

4.17反饋穩(wěn)定性

4.18反饋理論

4.19輸出負(fù)載和電路穩(wěn)定性

4.20功率輸出級(jí)周圍的反饋

4.21恒流環(huán)

4.22濾波器和混疊誤差

4.23隔離和DCDC變換器

4.24電荷變換器

4.25直流電源

4.26保護(hù)環(huán)

4.27熱電偶效應(yīng)

4.28關(guān)于儀器儀表的幾點(diǎn)思考

第5章公用電源及設(shè)備地

5.1引言

5.2發(fā)展歷史

5.3術(shù)語

5.4公用電源

5.5大地作為導(dǎo)體

5.6中性線與大地連接

5.7地電勢(shì)差

5.8場(chǎng)耦合到電源導(dǎo)體

5.9中性線導(dǎo)體

5.10變壓器K因子

5.11功率因子校正

5.12非接地電源

5.13電源要求

5.14大地電源電流

5.15線路濾波器

5.16隔離地

5.17設(shè)備地的更多歷史

5.18設(shè)備的接地平面

5.19其他接地平面

5.20遠(yuǎn)程站點(diǎn)接地

5.21延伸接地平面

5.22閃電

5.23閃電和設(shè)施

5.24船舶避雷保護(hù)

5.25停泊的船舶接地

5.26飛機(jī)接地

5.27接地故障中斷

5.28隔離變壓器

5.29接地與電網(wǎng)

5.30太陽風(fēng)

第6章輻射

6.1輻射和敏感性

6.2什么是輻射

6.3正弦波與傳輸線

6.4脈沖和方波的近似計(jì)算

6.5元件輻射

6.6偶極子天線

6.7波阻抗

6.8場(chǎng)強(qiáng)和天線增益

6.9環(huán)路產(chǎn)生的輻射

6.10E場(chǎng)耦合到環(huán)路

6.11印制電路板的輻射

6.12嗅探器和天線

6.13微波爐

第7章輻射屏蔽

7.1帶屏蔽的電纜

7.2低噪聲電纜

7.3傳輸阻抗

7.4波導(dǎo)

7.5地平面上方的電磁場(chǎng)

7.6場(chǎng)和導(dǎo)體

7.7導(dǎo)電外殼

7.8感應(yīng)場(chǎng)穿過外殼壁的耦合

7.9在導(dǎo)體表面的場(chǎng)能量的反射和吸收

7.10獨(dú)立孔

7.11依賴孔

7.12蜂窩

7.13穿透場(chǎng)總結(jié)

7.14電源濾波器

7.15帶后罩連接器

7.16場(chǎng)H耦合

7.17墊圈

7.18金屬簧片屏蔽條

7.19玻璃孔

7.20大型晶體管保護(hù)

7.21表面安裝元件

7.22輻射測(cè)試儀

7.23屏蔽室

附錄A分貝

附錄B參考文獻(xiàn)

[美]拉爾夫·莫里森（Ralph Morrison） 電子工程和干擾控制領(lǐng)域知名專家。擁有三十多年的設(shè)計(jì)實(shí)踐和技術(shù)顧問經(jīng)驗(yàn)。在John Wily & Sons公司出版了暢銷圖書Noise and Other Interfering Signals, Grounding and Shielding in Facilities和Solving Interference Problems in Electronics。2100433B

本書系統(tǒng)地論述了如何利用電磁場(chǎng)理論來處理各種類型的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的接地與屏蔽技術(shù)。書中首先介紹了模擬電路與數(shù)字電路設(shè)計(jì)的基本概念，然后詳細(xì)討論了各種電氣系統(tǒng)的電磁干擾與抗干擾問題，例如電壓與電容、電磁場(chǎng)、電源與設(shè)備地、電源配送、模擬與數(shù)字電路混合設(shè)計(jì)、高速電路板布線、電磁輻射，等等。

現(xiàn)在，隨著數(shù)字時(shí)鐘頻率的不斷提高，各種電子系統(tǒng)的干擾變得越來越嚴(yán)重。如何正確處理電子系統(tǒng)中的接地和屏蔽是電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中面臨的迫切需要解決的問題。作者從基本的物理學(xué)知識(shí)出發(fā)，分析了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電路理論所沒有涉及的表現(xiàn)電路的幾何信息。

分析了各種電子系統(tǒng)中的接地及屏蔽方法。第1章介紹了電壓與電容。第2章介紹了電子系統(tǒng)中涉及的磁現(xiàn)象。第3章介紹了公用電源及設(shè)備地。第4章介紹了不同的模擬電路中的屏蔽及接地問題。第5章介紹了電子系統(tǒng)中輻射的分析和處理方法。第6章介紹了電子系統(tǒng)中的硬件、各種電纜及其屏蔽。第7章介紹了數(shù)字電路中的各種干擾及其屏蔽措施。第8章介紹了各種特殊的地平面及硬件設(shè)施。

本書包含電子設(shè)計(jì)中的各種主題，如設(shè)施中電源配送，模擬和數(shù)字電路混合，高速時(shí)鐘的電路板布線和符合輻射和敏感性標(biāo)準(zhǔn)。本書注重電子系統(tǒng)干擾屏蔽和接地的實(shí)踐，十分適合用作高校電子工程、電氣工程、自動(dòng)化以及工程技術(shù)類相關(guān)專業(yè)的參考教材，還可用作電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的參考書。本書的最大特點(diǎn)如下：

第1章電壓與電容

1.1引言

1.2電荷與電子

1.3電力場(chǎng)

1.4場(chǎng)的表述

1.5電壓定義

1.6等勢(shì)面

1.7兩平行板導(dǎo)體間的電力場(chǎng)

1.8電場(chǎng)分布圖

1.9電場(chǎng)中的儲(chǔ)能

1.10電介質(zhì)

1.11D場(chǎng)

1.12電容

1.13互容

1.14位移電流

1.15電容器中儲(chǔ)存的能量

1.16電場(chǎng)中的力

1.17電容器

第2章磁學(xué)

2.1磁場(chǎng)

2.2畢奧薩伐爾定律

2.3螺線管

2.4法拉第定律與感應(yīng)場(chǎng)

2.5電感

2.6電感中的儲(chǔ)能

2.7空間中的磁場(chǎng)能量

2.8磁路

2.9帶氣隙的磁路

2.10小電感器

2.11自感和互感

2.12變壓器的作用

2.13磁滯和磁導(dǎo)率

2.14渦流

2.15電能的傳輸

2.16坡印亭矢量

2.17傳輸線概述

2.18傳輸線的運(yùn)行

2.19傳輸線場(chǎng)形式

2.20干擾場(chǎng)

第3章公用電源及設(shè)備地

3.1引言

3.2發(fā)展

3.3術(shù)語

3.4大地作為導(dǎo)體

3.5中性線與大地連接

3.6地電勢(shì)差

3.7場(chǎng)耦合到電源導(dǎo)體

3.8中性線導(dǎo)體

3.9變壓器K因子

3.10非接地電源

3.11電源要求

3.12大地電源電流

3.13線路濾波器

3.14隔離地

3.15設(shè)備地——一些更多的歷史

3.16閃電

3.17閃電和設(shè)施

第4章模擬電路

4.1引言

4.2儀器儀表

4.3發(fā)展

4.4基本屏蔽殼

4.5外殼和公用電源

4.6兩地問題

4.7設(shè)備和兩地問題

4.8應(yīng)變計(jì)儀器

4.9浮動(dòng)應(yīng)變計(jì)

4.10熱偶

4.11基本低增益差分放大器

4.12電源變壓器屏蔽

4.13校準(zhǔn)和干擾

4.14超過100kHz的保護(hù)屏蔽

4.15模擬電路中的信號(hào)流動(dòng)路徑

4.16并聯(lián)有源器件

4.17反饋穩(wěn)定性

4.18反饋理論

4.19輸出負(fù)載和電路穩(wěn)定性

4.20功率級(jí)周圍的反饋

4.21恒流環(huán)

4.22濾波器和混疊誤差

4.23隔離和DC/DC變換器

4.24電荷變換器

4.25保護(hù)環(huán)

4.26熱偶效應(yīng)

4.27保護(hù)開關(guān)

4.28數(shù)字控制

第5章輻射

5.1處理輻射和敏感性

5.2什么是輻射

5.3偶極子天線

5.4波阻抗

5.5場(chǎng)強(qiáng)和天線增益

5.6環(huán)路產(chǎn)生的輻射

5.7E場(chǎng)耦合到環(huán)路

5.8正弦波分析的要點(diǎn)

5.9脈沖和方波的近似計(jì)算

5.10從印刷電路板產(chǎn)生的輻射

5.11嗅探器和天線

5.12太陽磁場(chǎng)風(fēng)暴

5.13地球輻射

第6章硬件

6.1帶屏蔽箔電纜

6.2同軸電纜

6.3低噪聲電纜

6.4傳輸阻抗

6.5波導(dǎo)

6.6地平面上方的電磁場(chǎng)

6.7集膚效應(yīng)

6.8每方形電阻

6.9場(chǎng)和導(dǎo)體

6.10導(dǎo)電外殼

6.11感應(yīng)場(chǎng)穿過外殼壁的耦合

6.12在導(dǎo)電表面的場(chǎng)能量的反射和吸收

6.13獨(dú)立孔

6.14倚賴孔

6.15蜂窩

6.16穿透場(chǎng)總結(jié)

6.17電源線路濾波器

6.18帶后罩連接器

6.19場(chǎng)H耦合

6.20墊圈

6.21金屬簧片屏蔽條

6.22玻璃孔

6.23大型晶體管保護(hù)

6.24表面安裝元器件

6.25輻射測(cè)試儀

第7章數(shù)字電子

7.1引言

7.2電路板材料

7.3雙面電路板

7.4多層電路板

7.5地平面和數(shù)字電路板

7.6時(shí)鐘邏輯

7.7單一邏輯信號(hào)的傳輸

7.8去耦電容器

7.9電源平面

7.10地和電源平面的電容

7.11使用過孔

7.12作為傳輸線的去耦電容器

7.13特征阻抗控制

7.14數(shù)字電路板的輻射

7.15測(cè)量問題——地彈

7.16高時(shí)鐘速率

7.17平衡信號(hào)傳輸

7.18帶狀電纜和連接器

7.19子板

7.20模擬和數(shù)字電路混合

7.21光電隔離

7.22鍍金

7.23GHz注意事項(xiàng)

第8章硬件設(shè)施

8.1地平面

8.2使用縱梁的接地平面設(shè)備

8.3其他地平面

8.4地平面和遠(yuǎn)程站點(diǎn)

8.5擴(kuò)展地平面

8.6單獨(dú)引出電源

8.7浪涌保護(hù)

8.8隔離變壓器

8.9屏蔽室

8.10電機(jī)控制器

8.11一個(gè)真實(shí)的事例

參考文獻(xiàn) 2100433B