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第1章 概述1

1.1 电磁兼容(EMC)的基础知识1

1.1.1 EMI/EMC名词和术语1

1.1.2 EMC的标准4

1.2 电磁干扰的形成因素5

1.3 干扰的分类6

1.4 电磁干扰的耦合途径8

1.4.1 传导耦合9

1.4.2 共阻抗耦合9

1.4.3 感应耦合11

1.4.4 辐射耦合12

1.5 单片机系统抗干扰设计综述13

1.5.1 研究单片机电磁兼容性的重要性13

1.5.2 单片机系统电磁兼容性的特殊性13

1.5.3 单片机系统电磁兼容性设计的费用15

1.5.4 单片机系统抗干扰的主要途径16

1.5.5 单片机系统电磁兼容性问题的新动向18

第2章 电子元器件的选用和装配工艺20

2.1 可靠性与失效20

2.1.1 可靠性概述20

2.1.2 有关失效的基本概念21

2.1.3 电子元器件的失效规律21

2.2 电子元器件失效机理22

2.3 电子元器件的选用24

2.3.1 电子元器件选用准则24

2.3.2 半导体集成电路的选择和应用25

2.3.3 半导体分立器件的选择和应用28

2.3.4 电阻器选择和应用33

2.3.5 电容器选择和应用37

2.3.6 其他电子元器件的选用43

2.4 电子元器件的装配44

2.4.1 元器件引线的预处理44

2.4.2 在印制电路板上安装器件46

2.4.3 焊接48

2.4.4 器件在整机系统中的布局50

第3章 印制电路板(PCB)抗干扰技术51

3.1 印制电路板布线基础51

3.1.1 多层板设计52

3.1.2 20-H原则59

3.1.3 接地与信号回路60

3.1.4 镜像平面64

3.1.5 布局66

3.1.6 逻辑器件67

3.2 旁路与去耦技术69

3.2.1 谐振69

3.2.2 电容物理特征71

3.2.3 电容值选取73

3.2.4 并联电容器74

3.2.5 电源层与地线层的电容量75

3.2.6 去耦电容的放置77

3.3 时钟电路78

3.3.1 布局78

3.3.2 局部地线层79

3.3.3 阻抗控制80

3.3.4 传播延迟83

3.3.5 容性负载83

3.3.6 去耦措施85

3.3.7 迹线长度85

3.3.8 反射现象与阻抗匹配86

3.3.9 计算去耦电容值89

3.3.10 迹线分隔和3-W原则91

3.4 互连与输入输出(I/O)接口92

3.4.1 布局93

3.4.2 隔离和分区94

3.4.3 滤波与接地98

3.4.4 保险100

3.5 静电放电(ESD)保护101

3.6 热设计106

第4章 电源的抗干扰技术108

4.1 电源系统概述108

4.1.1 电源系统的组成108

4.1.2 电源系统的干扰来源109

4.2 电源系统的一般抗干扰技术112

4.2.1 供电策略112

4.2.2 电源接地技术113

4.2.3 电源滤波技术114

4.2.4 电源系统的隔离技术117

4.2.5 稳压器的使用119

4.2.6 瞬态干扰的抑制121

4.3 开关电源的抗干扰技术128

4.3.1 开关电源的工作原理129

4.3.2 开关电源的主要干扰129

4.3.3 开关电源的抗干扰技术131

4.4 电源系统的异常保护法抗干扰135

4.4.1 不间断电源UPS的应用135

4.4.2 软硬件结合的电源异常保护136

第5章 主机系统的抗干扰设计139

5.1 80C51系列单片机介绍139

5.1.1 80C51系列单片机的兼容性139

5.1.2 80C51引脚功能描述141

5.1.3 80C51系列单片机的选型142

5.1.4 单片机系统的扩展技术144

5.2 单片机最小系统的构成146

5.2.1 总线型总线应用的最小系统结构146

5.2.2 总线型非总线应用的最小系统结构147

5.2.3 非总线型单片机的最小系统结构147

5.3 80051时钟系统设计148

5.3.1 片内振荡器与外部谐振电路148

5.3.2 80C51单片机的空闲、掉电工作方式150

5.4 复位电路设计154

5.4.1 单片机的复位状态154

5.4.2 几种复位电路设计154

5.4.3 复位电路的抗干扰设计158

5.4.4 系统监控器MAX703～709/813L159

5.5 总线的抗干扰设计163

5.5.1 控制器接口的抗干扰措施163

5.5.2 存储器部分噪声的抑制165

5.6 系统装配的抗干扰设计166

5.6.1 总体安排原则166

5.6.2 系统连接线注意事项166

5.6.3 系统防辐射措施167

第6章 接口电路抗干扰设计169

6.1 概述169

6.2 前向通道抗干扰技术170

6.2.1 前向通道的内容与结构特点170

6.2.2 前向通道设计中应考虑的问题173

6.2.3 前向通道芯片的发展方向176

6.2.4 集成运算放大器的抗干扰设计177

6.2.5 运放电路抗干扰装配工艺181

6.2.6 微小电压放大抗干扰措施183

6.2.7 A/D转换电路抗干扰设计187

6.2.8 多路开关及其抗干扰设计199

6.2.9 采样保持器204

6.2.10 隔离放大器205

6.2.11 V/F变换器208

6.2.12 V/I转换电路212

6.3 后向通道及抗干扰设计214

6.3.1 后向通道概述214

6.3.2 开关量输出接口设计215

6.3.3 D/A接口及其抗干扰设计234

6.3.4 典型应用实例239

6.4 人机通道的抗干扰技术243

6.4.1 单片机应用系统中的人机通道243

6.4.2 按键、键盘接口的抗干扰设计244

6.4.3 显示及显示器接口的抗干扰技术251

6.4.4 打印机接口抗干扰技术264

6.5 相互通道的抗干扰技术266

6.5.1 单片机应用系统中的相互通道267

6.5.2 串行通信及其抗干扰269

6.5.3 并行通信实例及其抗干扰289

第7章 屏蔽技术295

7.1 屏蔽原理295

7.1.1 静电屏蔽原理295

7.1.2 电磁屏蔽原理296

7.2 元器件的屏蔽299

7.2.1 电感器件的屏蔽299

7.2.2 传感器和放大器的屏蔽301

7.3 机箱的屏蔽措施302

7.3.1 孔洞的屏蔽措施302

7.3.2 缝隙的屏蔽措施305

7.4 电缆辐射及其抑制307

7.4.1 电缆的天线效应307

7.4.2 电缆的屏蔽307

7.4.3 电缆屏蔽层的类型308

7.4.4 屏蔽层的端接方式309

7.4.5 连接器的屏蔽310

7.4.6 屏蔽电缆的接地技术312

7.4.7 滤波器的应用318

第8章 软件的抗干扰设计322

8.1 概述322

8.1.1 单片机测控系统软件的基本要求322

8.1.2 软件抗干扰的特点322

8.1.3 软件抗干扰的前提条件323

8.1.4 单片机系统抗干扰用到的软件技术324

8.2 本质可靠性程序设计324

8.2.1 最大限度的减少程序错误和缺陷325

8.2.2 足够的时序裕度325

8.3 数字量I/O通道中的软件抗干扰326

8.3.1 数字量输入软件抗干扰方法326

8.3.2 数字量输出软件抗干扰注意事项328

8.4 软件执行过程中的抗干扰设计技术329

8.4.1 指令冗余技术329

8.4.2 软件陷阱技术330

8.4.3 陷阱标志技术333

8.4.4 程序监视定时器333

8.5 程序运行中的数据保护336

8.5.1 单片机的中断保护336

8.5.2 系统的数据保护338

8.6 故障的恢复处理343

8.6.1 上电方式辨别343

8.6.2 系统的复位处理344

8.6.3 RAM数据的备份与纠错345

8.6.4 程序失控后系统信息的恢复346

8.7 软件容错技术348

8.7.1 时间冗余348

8.7.2 信息冗余348

8.8 数字滤波技术352

8.8.1 数字滤波器的特点353

8.8.2 数字滤波器原理353

8.8.3 数字滤波器的实现353

8.9 总结358

第9章 单片机系统EMC测试及EMC故障排除技术359

9.1 单片机系统EMC测试359

9.1.1 测试环境359

9.1.2 测试设备361

9.1.3 测量步骤与测量方法367

9.2 电磁兼容故障排除技术374

9.2.1 传导型问题的解决374

9.2.2 电磁兼容的容性解决方案374

9.2.3 感性、串联损耗电磁兼容解决方案378

9.2.4 辐射型问题的解决382

9.3 电磁兼容性新器件新材料的应用385

9.3.1 电源线滤波器385

9.3.2 信号隔离变压器386

9.3.3 电源隔离变压器、电源稳压器和不间断电源386

9.3.4 暂态抑制器389

9.3.5 搭接、接地连续性和减少RF阻抗器件390