CN104201865B - 电子系统的降噪方法、电子系统和电压转换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子系统的降噪方法、电子系统和电压转换电路，该降噪方法包括：查找确定电子系统的PCB板上的产生噪声的元件；对于查找到的每个产生噪声的元件，将该元件替换为并联且等值的第一元件和第二元件，第一元件和第二元件与该元件同类，且并联后与该元件等效；将第一元件和第二元件方向一致地放置在PCB板的两面，使得第一元件和第二元件产生的噪声相互抵消。本发明的降噪方法能够消除电子系统元件振动噪声，实现方法简单易行且成本较低。

Description

电子系统的降噪方法、电子系统和电压转换电路

技术领域

本发明涉及电子系统的降噪领域，具体涉及一种电子系统的降噪方法、电子系统和电压转换电路。

背景技术

根据压电效应，电信号的纹波，即电压的变化会造成电介质的形迹，电信号的纹波振幅和频率会导致电介质纹波具有相同的振幅和频率。

而当前业界所使用的电子系统，包含有很多的电子元件，例如电阻、电容等。图1和图2，示出了现有技术的元件在PCB上的布局以及在电子系统电压转换电路中示意，参见图1，这些电子元件都是布局在电子系统的PCB板上面，这导致电子系统实际工作过程中，当这些元件上通过大频率和大振幅的信号，或者由于电源的纹波，会造成这些元件的振动，振动的噪声往往会给用户在使用电子产品时带来不适感，尤其是在头戴式的电子系统以及腕带等穿戴式的产品中，这类噪声更加明显并严重影响了产品的舒适性和实用性。

发明内容

本发明提供了一种电子系统的降噪方法、电子系统和电压转换电路以解决电子系统中电子元件振动的噪声，进而影响产品舒适性和实用性的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种电子系统的降噪方法，该方法包括：

步骤S310：查找确定电子系统的PCB板上的产生噪声的元件；

步骤S320：对于查找到的每个产生噪声的元件，将该元件替换为并联且等值的第一元件和第二元件，第一元件和第二元件与该元件同类，且并联后与该元件等效；

步骤S330：将第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面，使得第一元件和第二元件产生的噪声相互抵消。

可选地，步骤S330之后还包括有步骤S340：检测所述电子系统的噪声并确定其达到要求。

可选地，产生噪声的噪声元件包括如下元件中的一种或者多种：

电阻；

电容；电感。

可选地，将第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面包括：

以通孔连接第一元件和第二元件，通孔分别到第一元件和第二元件两端的距离最短。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电子系统，该电子系统包括多个布局在PCB板上的元件，在该电子系统中，产生噪声的元件由并联且等值的第一元件和第二元件构成；

第一元件和第二元件与该元件同类，且并联后与该元件等效；

第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面。

可选地，可选地，产生噪声的噪声元件包括如下元件中的一种或者多种：

电阻；

电容；电感。

可选地，第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面包括：

以通孔连接第一元件和第二元件，通孔分别到第一元件和第二元件两端的距离最短。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电压转换电路，该电压转换电路包括：电源管理芯片、MOS管Q1和Q2，电源1、电源2，电感L2、L3、电容C2、C3、C4、C5，电阻R2、R3以及功能模块；

电源管理芯片的高电平引脚与MOS管Q1的栅极连接；MOS管Q1的漏极与所述电源1连接；

MOS管Q1的源极分别与电源管理芯片的切换引脚，电感L2一端以及MOS管Q2的漏极连接；

MOS管Q2的栅极与电源管理芯片的低电平引脚连接，MOS管Q2的源极接地；

电容C2的一端与电源1连接，电容2的另一端接地；

电容C2的两端并联有电容C3，电容C3的两端并联有电容C4；

电感L2的另一端与电容C5的一端连接；

电容C5的另一端接地；

电感L3与电感L2并联；

电容C5的一端还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电源2连接；

电阻R3与电阻R2并联；

功能模块与电源2连接。

可选地，功能模块包括：信号处理芯片以及显示模块；

功能模块的电源端与电源2连接；

信号处理芯片包括HDMI接口和LVDS接口；

信号处理芯片用于，通过HDMI接口接收HDMI信号，并将HDMI信号转换成LVDS信号后通过LVDS接口输出到显示模块进行输出显示。

可选地，MOS管Q1、Q2均为N-MOS管。

本发明的这种降噪方法消除了了由于电子元件振动产生的噪声，从而改善了穿戴式产品等产品的电子系统的噪声环境，该降噪方法简单易执行、成本低。

附图说明

图1是现有技术的电子系统PCB上元件的摆放示意图；

图2是现有技术的电子系统中的电压转换电路的电路图；

图3是本发明一个实施例的一种电子系统降噪方法的流程图；

图4是本发明一个实施例的一种电子系统降噪方法的流程图；

图5是本发明一个实施例的电子系统PCB上元件的摆放示意图；

图6是本发明一个实施例的一种电压转换电路的电路图；

图7是本发明一个实施例的一种电压转换电路的电路图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明的核心思想是针对现有电子系统电子元件振动产生噪声的问题，利用噪声振动原理，首先判定发出噪声的元件，一般是电阻、电容、电感等无源元件。然后，把这些产生噪声的元件，换成两个等值的同类元件，并分别对称布置在印制电路板(PrintedCircuit Board)PCB的两面。这样由于两个等值元件频率的一致性，元件振动的方向也是一致的。当放置在PCB的两面时，两个等值元件的振动方向正好相反，相抵消振幅。以此达到消除两个等值元件产生的噪声的目的，从而提高了整个电子系统使用的舒适性和实用性。

图3是本发明一个实施例的一种电子系统降噪方法的流程图，参见图3，本发明的这种降噪方法包括：

步骤S310，查找电子系统的PCB板上的产生噪声的元件；

步骤S320，对于查找到的每个产生噪声的元件，将该元件替换为并联且等值的第一元件和第二元件，第一元件和第二元件与该元件同类，且并联后与该元件等效；

步骤S330，将第一元件和第二元件方向一致地放置在PCB板的两面，使得第一元件和第二元件产生的噪声相互抵消。

通过上述步骤，能够将两个等值的电子元件产生噪声的相互抵消，达到了电子系统降噪的目的，而且该降噪方法简单易行，成本低。

在本发明的一个实施例中，在步骤S330之后还包括有步骤S340：检测所述电子系统的噪声并确定其达到要求。

参见图4，具体的本发明的这种降噪方法的工作流程是，首先根据判定标准判别电子系统产生的电子噪声是否过大，是否影响人的正常使用和舒适性。其次，判定电子系统噪声过大后通过排查噪声工具排查那个位置上哪一个或多个元件发出的噪声。再次，将噪声源元件替换成两个等值且并联的元件，即替换时需要满足两个等值元件并联后等效于替换前的元件，将两个等值元件对称放置在PCB的两面。这样由于两个元件振动频率和振幅的一致性，但是方向相反，能够互相抵消振动噪声。最后，判定噪声符合标准。

本发明的这种降噪方法主要针对的是电子元件产生的电子噪声，在电子系统中，这些无源元件产生的振动噪声有时候特别大，尤其是在头戴式电子设备或者腕带等穿戴式产品上，这类噪声更加的明显，用户也能够听到，会严重影响产品的舒适性和实用性。通过本发明的这种降噪方法，能够消除电子元件的振动噪声，从而提高了电子系统使用时的舒适性和实用性。具体的降噪符合标准，可以通过用户的使用体验这一判定方式。由于电子系统中元件振动引起的噪声，比较严重的用户能够听到，通过本发明的方法降噪后，用户听不到或感受不到噪声，即认为是达到了降噪标准。

图5是本发明一个实施例的电子系统PCB上元件的摆放示意图，参见图5，本实施例中，以电阻R1、电容C1和电感L1作为噪声源元件为例说明用本发明的方法进行降噪时，电子元件在PCB上的布局方式。

如图5所示，将产生噪声的电阻R1替换成等值电阻R2和R3，R2、R3并联后等效于R1；将产生噪声的电容C1替换成等值电容C2和C3，并且C2、C3等值并联后等效于C1；将产生噪声的电感L1替换成等值电感L2和L3，并且L2，L3并联后等效于L1。

然后，将替换的等值元件按照图5的布局方式摆放在PCB板的两面上，以使得同类的两个等值元件产生的噪声能够相互抵消。在PCB板上进行布局元件时需注意以下几点：第一，在PCB两面那些没有走线或者元件的空白位置放置等值替换的元件。第二，考虑到PCB板切割等需求，替换的等值元件的摆放要与PCB板周边走线有一定的安全距离，一般是20mil以上。第三，以通孔连接第一元件和第二元件，通孔分别到每个元件两端的距离最短；两个等值元件之间的信号汇合需要打通孔，通孔尽量打在元件的焊盘附近，保持距离元件最短，以消除两个等值元件信号线分开的带来的串扰。第四，两个等值元件完全对称摆放，保证流通信号方向一致，以达到最大消除振动噪声的目的。

根据图5的布局方式，等值元件替换和布局完成后再测试电子系统的振动噪声，能够判断符合标准，不会给用户使用带来不适感。

在本发明的一个实施例中，等值元件替换时，根据电子元件的不同替换公式也有所不同，电容进行替换的公式为：C2＝C3＝C1*1/2；电阻进行替换的公式为：R2＝R3＝2*R1；电感进行替换的公式为：L2＝L3＝2*L1。

在本发明的其他实施例中，应当根据不同元件的不同特性，计算替换的等值元件的值。在本发明的一个实施例中，是以电阻R1、电感L1和电容C1都作为噪声源进行的说明，在本发明的其他的实施例中，噪声源还可以是三者中的任意一个或者任意两个元件。当然，电子元件的类型也不限于电阻、电感和电容，还可以是其他的产生电子噪声的无源元件。

图6是本发明一个实施例的一种电压转换电路的电路图，以头戴式产品电子系统中功能模块的供电电路为例，具体说明本发明的降噪方法的应用。在现有技术的电子系统中(参见图2)开关电源电路通过高频率的切换实现电压的转换，但是在切换的同时会形成电压纹波，引起电容C1、电感L1以及电阻R1稳定频率的振动，产生振动噪声。

参见图6，应用本发明的降噪方法的电压转换电路包括：电源管理芯片、MOS管Q1和Q2，电源1、电源2，电感L2、L3，电容C2、C3、C4、C5，电阻R2、R3以及功能模块；电源管理芯片的高电平引脚与MOS管Q1的栅极连接；MOS管Q1的漏极与电源1连接；MOS管Q1的源极分别与电源管理芯片的切换引脚，电感L2一端以及MOS管Q2的漏极连接；MOS管Q2的栅极与电源管理芯片的低电平引脚连接，MOS管Q2的源极接地；电容C2的一端与电源1连接，电容2的另一端接地；电容C2的两端并联有电容C3，电容C3的两端并联有电容C4；电感L2的另一端与电容C5的一端连接；电容C5的另一端接地；电感L3与电感L2并联；电容C5的一端还与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电源2连接；电阻R3与电阻R2并联；功能模块与电源2连接。

参见图6，在使用开关电源电路实现电压转换功能的电路中，U1是一个开关电源管理芯片，将电源1的高电压转换成适合功能模块使用的电源2的低电压。转换原理是控制合理的输出占空比，通过U1的高电平引脚，低电平引脚以及pin脚输出交替打开、关闭Q1和Q2来实现电压的转换。Q1，Q2是N-MOS管为开关器件；C1和C4为输入电容，作用是去除电路耦合和稳压；L1是储能元件电感，实现降压作用。电容C5的作用是去除电路耦合和稳压；电阻R1起到限流的作用。

由图6所示，将每个产生噪声的元件电容C1、电感L1以及电阻R1分别替换为等值的同类的两个元件，并分别将每两个等值元件以并联的方式布局在PCB电路板的两面，如此，抵消该两个元件产生的振动噪声，消除了用户使用时由电子元件振动噪声带来的不适感，提高头戴式或腕带等穿戴式电子产品的舒适性和实用性。

图7是本发明一个实施例的一种电压转换电路的电路图，参见图7，图6中的功能模块包括：信号处理芯片和显示模块，信号处理芯片用于实现从高清晰度多媒体接HDMI信号到低电压差分信号LVDS的转换并输出到显示模块(液晶显示器LCD)，使得显示模块进行屏幕显示功能。

图7应用本发明的降噪方法实现电压转换功能并消除电压转换时的电路中的元件振动引起的噪声工作方式为：从电源切换芯片U1控制将电源1的高电压转换为适合U2中power的电压，U1中包含一个芯片组(System on Chip，简称SoC)，SoC芯片组的功能是将输入的HDMI信号处理转换成LVDS信号，以适应液晶显示器LCD屏幕显示。电源2接入U2的powerpin引脚以给U2供电，外部的HDMI信号输入到U2的HDMI接口，经过处理转换后经U2的LVDS接口输出给液晶显示器LCD。

由于使用了本发明的方法进行降噪，这样LCD进行输出显示时，不会受到电子元件的振动噪声的影响，用户在使用LCD时也不会有电子噪声引起的不适感。

另外，本发明还提供了一种电子系统，该电子系统包括多个布局在PCB板上的元件，该电子系统中的每个产生噪声的元件都替换成并联且等值的第一元件和第二元件；第一元件和第二元件与该元件同类，且并联后与该元件等效；将第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面。该电子系统中的元件的振动噪声都能够相互抵消，提高了电子系统产品的舒适性和用户使用体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子系统的降噪方法，其特征在于，该降噪方法包括：

步骤S310:查找确定所述电子系统的PCB板上的产生噪声的元件；

步骤S320:对于查找到的每个产生噪声的元件，将该元件替换为并联且等值的第一元件和第二元件，所述第一元件和第二元件与该元件同类，且并联后与该元件等效；

步骤S330:将所述第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面，使得第一元件和第二元件产生的噪声相互抵消。

2.根据权利要求1所述的降噪方法，其特征在于，所述步骤S330之后还包括有步骤S340：检测所述电子系统的噪声并确定其达到要求。

3.根据权利要求1所述的降噪方法，其特征在于，所述产生噪声的噪声元件包括如下元件中的一种或者多种：

电阻；

电容；

电感。

4.根据权利要求1所述的降噪方法，其特征在于，所述将所述第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面包括：

以通孔连接所述第一元件和第二元件，所述通孔分别到所述第一元件和第二元件两端的距离最短。

5.一种电子系统，该电子系统包括多个布局在PCB板上的元件，其特征在于，在该电子系统中，产生噪声的元件由并联且等值的第一元件和第二元件构成；

所述第一元件和第二元件与该元件同类，且并联后与该元件等效；

所述第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面，且与PCB板两面上的周边走线保持预定的安全距离。

6.根据权利要求5所述的电子系统，其特征在于，所述产生噪声的元件包括如下元件中的一种或者多种：

电阻；

电容；

电感。

7.根据权利要求5所述的电子系统，其特征在于，所述第一元件和第二元件对称地放置在PCB板的两面包括：

以通孔连接所述第一元件和第二元件，所述通孔分别到所述第一元件和第二元件两端的距离最短。

8.一种电压转换电路，其特征在于，该电路包括：电源管理芯片、MOS管Q1和Q2，电源1、电源2，电感L2、L3，电容C2、C3、C4、C5，电阻R2、R3以及功能模块；

所述电感L2和电感L3等值且对称分布于PCB电路板的两侧，所述电容C2和电容C3等值且对称分布于PCB电路板的两侧，所述电阻R2和电阻R3等值，且对称分布于PCB电路板的两侧；

所述电源管理芯片的高电平引脚与所述MOS管Q1的栅极连接；所述MOS管Q1的漏极与所述电源1连接；

所述MOS管Q1的源极分别与所述电源管理芯片的切换引脚、所述电感L2一端以及所述MOS管Q2的漏极连接；

所述MOS管Q2的栅极与所述电源管理芯片的低电平引脚连接，MOS管Q2的源极接地；

所述电容C2的一端与所述电源1连接，所述电容C2的另一端接地；

所述电容C2的两端并联有电容C3，所述电容C3的两端并联有电容C4；

所述电感L2的另一端与所述电容C5的一端连接；

所述电容C5的另一端接地；

所述电感L3与所述电感L2并联；

所述电容C5的一端还与所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述电源2连接；

所述电阻R3与所述电阻R2并联；

所述功能模块与所述电源2连接。

9.根据权利要求8所述的电压转换电路，其特征在于，所述功能模块包括：信号处理芯片以及显示模块；

所述功能模块的电源端与所述电源2连接；

所述信号处理芯片包括HDMI接口和LVDS接口；

所述信号处理芯片用于，通过所述HDMI接口接收HDMI信号，并将所述HDMI信号转换成LVDS信号后通过所述LVDS接口输出到显示模块进行输出显示。

10.根据权利要求8或9所述的电压转换电路，其特征在于，所述MOS管Q1、Q2均为N-MOS管。