CN105100309B - 一种直流电源噪声抑制装置、方法和终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种直流电源噪声抑制装置，包括多个电源层和直流电源噪声抑制电路，所述直流电源噪声抑制电路位于直流电源和负载之间，且所述直流电源噪声抑制电路印制于所述多个电源层上。本发明实施例还公开了一种直流电源噪声抑制方法和一种终端。

Description

一种直流电源噪声抑制装置、方法和终端

技术领域

本发明涉及电源噪声抑制技术，尤其涉及一种直流电源噪声抑制装置、方法和终端。

背景技术

终端中通常包含一些需要直流电源的器件，例如，手机中的存储器件。随着终端如手机中各个功能模块的不断增加，如何提高终端中直流电源的稳定性逐渐成为研究的热点。目前，在提高终端中直流电源的噪声抑制能力时，可以在直流电源端和负载端之间的印制板上印制去耦电容或储能电容，利用去耦电容和储能电容的特性来进行噪声抑制；然而，这种处理方法容易消耗终端中较多的空间资源，例如，使终端中印制板水平方向的面积增加。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例期望提供一种直流电源噪声抑制装置、方法和终端，可以降低终端中空间资源消耗。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种直流电源噪声抑制装置，包括：多个电源层和直流电源噪声抑制电路，所述直流电源噪声抑制电路位于直流电源和负载之间，且所述直流电源噪声抑制电路印制于所述多个电源层上。

上述方案中，所述多个电源层至少包括两个在竖直方向上具有重叠部分的电源层。

上述方案中，所述装置还包括至少一个地层，每个地层的位置为如下任意一种位置：任意两个相邻的电源层之间、最底部的电源层的下方、以及最顶部的电源层的上方。

上述方案中，在各个电源层和各个地层组成的多层结构中，至少包括满足以下条件的两个相邻的电源层和地层：在竖直方向上具有相互重叠的部分。

上述方案中，所述直流电源噪声抑制电路包括多个并联的电容。

上述方案中，所述多个并联的电容中至少包括两个具有不同电容值的电容。

本发明实施例还提供了一种终端，包括上述任意一种直流电源噪声抑制装置。

本发明实施例还提供了一种直流电源噪声抑制方法，包括：

在直流电源和负载之间设置直流电源噪声抑制电路；

将所述直流电源噪声抑制电路印制于多个电源层上。

上述方案中，所述多个电源层至少包括两个在竖直方向上具有重叠部分的电源层。

上述方案中，所述方法还包括：

设置至少一个地层；每个地层的位置为如下任意一种位置：任意两个相邻的电源层之间、最底部的电源层的下方、以及最顶部的电源层的上方；

在各个电源层和各个地层组成的多层结构中，至少包括满足以下条件的两个相邻的电源层和地层：在竖直方向上具有相互重叠的部分。

上述方案中，所述直流电源噪声抑制电路包括多个并联的电容；所述多个并联的电容中至少包括两个具有不同电容值的电容。

本发明实施例提供的一种直流电源噪声抑制装置、方法和终端，通过在多个电源层上设置直流电源噪声抑制电路，降低直流电源噪声抑制电路所占用的水平空间，不仅能减少终端中空间资源的消耗，而且能提高直流电源的噪声抑制效果。

附图说明

图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意图；

图2为如图1所示的移动终端的无线通信系统示意图；

图3为本发明直流电源噪声抑制装置的实施例的组成结构示意图；

图4为本发明第一实施例中移动终端的显示屏的示意图；

图5为本发明第二实施例直流电源噪声抑制装置的电路元件的排列示意图；

图6为本发明第二实施例直流电源噪声抑制装置的多层结构示意图；

图7为本发明第二实施例直流电源噪声抑制装置的等效电路示意图；

图8为本发明第二实施例中直流电源未进行噪声抑制前的噪声幅度示意图；

图9为现有技术中对直流电源采用传统的去耦电容和储能电容进行噪声抑制后的噪声幅度示意图；

图10为本发明第二实施例中对直流电源进行噪声抑制后的噪声幅度示意图；

图11为本发明实施例直流电源噪声抑制方法的流程图。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的移动终端。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，"模块"与"部件"可以混合地使用。

移动终端可以以各种形式来实施。例如，本发明实施例中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)、便携式多媒体播放器(PMP)、导航装置等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面，假设终端是移动终端。然而，本领域技术人员将理解的是，除了特别用于移动目的的元件之外，根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。

图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意图。

移动终端100可以包括无线通信单元110、音频/视频(A/V)输入单元120、用户输入单元130、感测单元140、输出单元150、存储器160、接口单元170、控制器180和电源单元190等等。图1示出了具有各种组件的移动终端，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。将在下面详细描述移动终端的元件。

无线通信单元110通常包括一个或多个组件，其允许移动终端100与无线通信系统或网络之间的无线电通信。例如，无线通信单元可以包括广播接收模块111、移动通信模块112、无线互联网模块113、短程通信模块114和位置信息模块115中的至少一个。

广播接收模块111经由广播信道从外部广播管理服务器接收广播信号和/或广播相关信息。广播信道可以包括卫星信道和/或地面信道。广播管理服务器可以是生成并发送广播信号和/或广播相关信息的服务器或者接收之前生成的广播信号和/或广播相关信息并且将其发送给终端的服务器。广播信号可以包括TV广播信号、无线电广播信号、数据广播信号等等。而且，广播信号可以进一步包括与TV或无线电广播信号组合的广播信号。广播相关信息也可以经由移动通信网络提供，并且在该情况下，广播相关信息可以由移动通信模块112来接收。广播信号可以以各种形式存在，例如，其可以以数字多媒体广播(DMB)的电子节目指南(EPG)、数字视频广播手持(DVB-H)的电子服务指南(ESG)等等的形式而存在。广播接收模块111可以通过使用各种类型的广播系统接收信号广播。特别地，广播接收模块111可以通过使用诸如多媒体广播-地面(DMB-T)、数字多媒体广播-卫星(DMB-S)、数字视频广播-手持(DVB-H)，前向链路媒体(MediaFLO^@)的数据广播系统、地面数字广播综合服务(ISDB-T)等等的数字广播系统接收数字广播。广播接收模块111可以被构造为适合提供广播信号的各种广播系统以及上述数字广播系统。经由广播接收模块111接收的广播信号和/或广播相关信息可以存储在存储器160(或者其它类型的存储介质)中。

移动通信模块112将无线电信号发送到基站(例如，接入点、节点B等等)、外部终端以及服务器中的至少一个和/或从其接收无线电信号。这样的无线电信号可以包括语音通话信号、视频通话信号、或者根据文本和/或多媒体消息发送和/或接收的各种类型的数据。

无线互联网模块113支持移动终端的无线互联网接入。该模块可以内部或外部地耦接到终端。该模块所涉及的无线互联网接入技术可以包括无线局域网(WLAN)(Wi-Fi)、无线宽带(Wibro)、全球微波互联接入(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA)等等。

短程通信模块114是用于支持短程通信的模块。短程通信技术的一些示例包括蓝牙^TM、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)、紫蜂^TM等等。

位置信息模块115是用于检查或获取移动终端的位置信息的模块。位置信息模块的典型示例是全球定位系统(GPS)。根据当前的技术，GPS模块115计算来自三个或更多卫星的距离信息和准确的时间信息并且对于计算的信息应用三角测量法，从而根据经度、纬度和高度准确地计算三维当前位置信息。当前，用于计算位置和时间信息的方法使用三颗卫星并且通过使用另外的一颗卫星校正计算出的位置和时间信息的误差。此外，GPS模块115能够通过实时地连续计算当前位置信息来计算速度信息。

A/V输入单元120用于接收音频或视频信号。A/V输入单元120可以包括相机121和麦克风122，相机121对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧可以显示在显示单元151上。经相机121处理后的图像帧可以存储在存储器160(或其它存储介质)中或者经由无线通信单元110进行发送，可以根据移动终端的构造提供两个或更多相机121。麦克风122可以在电话通话模式、记录模式、语音识别模式等等运行模式中经由麦克风接收声音(音频数据)，并且能够将这样的声音处理为音频数据。处理后的音频(语音)数据可以在电话通话模式的情况下转换为可经由移动通信模块112发送到移动通信基站的格式输出。麦克风122可以实施各种类型的噪声消除(或抑制)算法以消除(或抑制)在接收和发送音频信号的过程中产生的噪声或者干扰。

用户输入单元130可以根据用户输入的命令生成键输入数据以控制移动终端的各种操作。用户输入单元130允许用户输入各种类型的信息，并且可以包括键盘、锅仔片、触摸板(例如，检测由于被接触而导致的电阻、压力、电容等变化的触敏组件)、滚轮、摇杆等等。特别地，当触摸板以层的形式叠加在显示单元151上时，可以形成触摸屏。

感测单元140检测移动终端100的当前状态，(例如，移动终端100的打开或关闭状态)、移动终端100的位置、用户对于移动终端100的接触(即，触摸输入)的有无、移动终端100的取向、移动终端100的加速或减速移动和方向等等，并且生成用于控制移动终端100的操作的命令或信号。例如，当移动终端100实施为滑动型移动电话时，感测单元140可以感测该滑动型电话是打开还是关闭。另外，感测单元140能够检测电源单元190是否提供电力或者接口单元170是否与外部装置耦接。感测单元140可以包括接近传感器141，将在下面结合触摸屏来对此进行描述。

接口单元170用作至少一个外部装置与移动终端100连接可以通过的接口。例如，外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。识别模块可以是存储用于验证用户使用移动终端100的各种信息并且可以包括用户识别模块(UIM)、客户识别模块(SIM)、通用客户识别模块(USIM)等等。另外，具有识别模块的装置(下面称为“识别装置”)可以采取智能卡的形式，因此，识别装置可以经由端口或其它连接装置与移动终端100连接。接口单元170可以用于接收来自外部装置的输入(例如，数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端100内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端和外部装置之间传输数据。

另外，当移动终端100与外部底座连接时，接口单元170可以用作允许通过其将电力从底座提供到移动终端100的路径或者可以用作允许从底座输入的各种命令信号通过其传输到移动终端的路径。从底座输入的各种命令信号或电力可以用作用于识别移动终端是否准确地安装在底座上的信号。输出单元150被构造为以视觉、音频和/或触觉方式提供输出信号(例如，音频信号、视频信号、警报信号、振动信号等等)。输出单元150可以包括显示单元151、音频输出模块152、警报单元153等等。

显示单元151可以显示在移动终端100中处理的信息。例如，当移动终端100处于电话通话模式时，显示单元151可以显示与通话或其它通信(例如，文本消息收发、多媒体文件下载等等)相关的用户界面(User's Interface，UI)或图形用户界面(GUI)。当移动终端100处于视频通话模式或者图像捕获模式时，显示单元151可以显示捕获的图像和/或接收的图像、示出视频或图像以及相关功能的UI或GUI等等。

同时，当显示单元151和触摸板以层的形式彼此叠加以形成触摸屏时，显示单元151可以用作输入装置和输出装置。显示单元151可以包括液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD)、有机发光二极管(OLED)显示器、柔性显示器、三维(3D)显示器等等中的至少一种。这些显示器中的一些可以被构造为透明状以允许用户从外部观看，这可以称为透明显示器，典型的透明显示器可以例如为透明有机发光二极管(TOLED)显示器等等。根据特定想要的实施方式，移动终端100可以包括两个或更多显示单元(或其它显示装置)，例如，移动终端可以包括外部显示单元(未示出)和内部显示单元(未示出)。触摸屏可用于检测触摸输入压力以及触摸输入位置和触摸输入面积。

音频输出模块152可以在移动终端处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时，将无线通信单元110接收的或者在存储器160中存储的音频数据转换音频信号并且输出为声音。而且，音频输出模块152可以提供与移动终端100执行的特定功能相关的音频输出(例如，呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出模块152可以包括扬声器、蜂鸣器等等。

警报单元153可以提供输出以将事件的发生通知给移动终端100。典型的事件可以包括呼叫接收、消息接收、键信号输入、触摸输入等等。除了音频或视频输出之外，警报单元153可以以不同的方式提供输出以通知事件的发生。例如，警报单元153可以以振动的形式提供输出，当接收到呼叫、消息或一些其它进入通信(incoming communication)时，警报单元153可以提供触觉输出(即，振动)以将其通知给用户。通过提供这样的触觉输出，即使在用户的移动电话处于用户的口袋中时，用户也能够识别出各种事件的发生。警报单元153也可以经由显示单元151或音频输出模块152提供通知事件的发生的输出。

存储器160可以存储由控制器180执行的处理和控制操作的软件程序等等，或者可以暂时地存储已经输出或将要输出的数据(例如，电话簿、消息、静态图像、视频等等)。而且，存储器160可以存储关于当触摸施加到触摸屏时输出的各种方式的振动和音频信号的数据。

存储器160可以包括至少一种类型的存储介质，所述存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。而且，移动终端100可以与通过网络连接执行存储器160的存储功能的网络存储装置协作。

控制器180通常控制移动终端的总体操作。例如，控制器180执行与语音通话、数据通信、视频通话等等相关的控制和处理。另外，控制器180可以包括用于再现(或回放)多媒体数据的多媒体模块181，多媒体模块181可以构造在控制器180内，或者可以构造为与控制器180分离。控制器180可以执行模式识别处理，以将在触摸屏上执行的手写输入或者图片绘制输入识别为字符或图像。

电源单元190在控制器180的控制下接收外部电力或内部电力并且提供操作各元件和组件所需的适当的电力。

这里描述的各种实施方式可以以使用例如计算机软件、硬件或其任何组合的计算机可读介质来实施。对于硬件实施，这里描述的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施，在一些情况下，这样的实施方式可以在控制器180中实施。对于软件实施，诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施，软件代码可以存储在存储器160中并且由控制器180执行。

至此，已经按照其功能描述了移动终端。下面，为了简要起见，将描述诸如折叠型、直板型、摆动型、滑动型移动终端等等的各种类型的移动终端中的滑动型移动终端作为示例。因此，本发明能够应用于任何类型的移动终端，并且不限于滑动型移动终端。

如图1中所示的移动终端100可以被构造为利用经由帧或分组发送数据的诸如有线和无线通信系统以及基于卫星的通信系统来操作。

现在将参考图2描述其中根据本发明的移动终端能够操作的通信系统。

这样的通信系统可以使用不同的空中接口和/或物理层。例如，由通信系统使用的空中接口包括例如频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)和通用移动通信系统(UMTS)(特别地，长期演进(LTE))、全球移动通信系统(GSM)等等。作为非限制性示例，下面的描述涉及CDMA通信系统，但是这样的教导同样适用于其它类型的系统。

参考图2，CDMA无线通信系统可以包括多个移动终端100、多个基站(BS)270、基站控制器(BSC)275和移动交换中心(MSC)280。MSC280被构造为与公共电话交换网络(PSTN)290形成接口。MSC280还被构造为与可以经由回程线路耦接到基站270的BSC275形成接口。回程线路可以根据若干已知的接口中的任一种来构造，所述接口包括例如E1/T1、ATM，IP、PPP、帧中继、HDSL、ADSL或xDSL。将理解的是，如图2中所示的系统可以包括多个BSC2750。

每个BS270可以服务一个或多个分区(或区域)，由多向天线或指向特定方向的天线覆盖的每个分区放射状地远离BS270。或者，每个分区可以由用于分集接收的两个或更多天线覆盖。每个BS270可以被构造为支持多个频率分配，并且每个频率分配具有特定频谱(例如，1.25MHz,5MHz等等)。

分区与频率分配的交叉可以被称为CDMA信道。BS270也可以被称为基站收发器子系统(BTS)或者其它等效术语。在这样的情况下，术语“基站”可以用于笼统地表示单个BSC275和至少一个BS270。基站也可以被称为“蜂窝站”。或者，特定BS270的各分区可以被称为多个蜂窝站。

如图2中所示，广播发射器(BT)295将广播信号发送给在系统内操作的移动终端100。如图1中所示的广播接收模块111被设置在移动终端100处以接收由BT295发送的广播信号。在图2中，示出了几个全球定位系统(GPS)卫星300。卫星300帮助定位多个移动终端100中的至少一个。

在图2中，描绘了多个卫星300，但是理解的是，可以利用任何数目的卫星获得有用的定位信息。如图1中所示的GPS模块115通常被构造为与卫星300配合以获得想要的定位信息。替代GPS跟踪技术或者在GPS跟踪技术之外，可以使用可以跟踪移动终端的位置的其它技术。另外，至少一个GPS卫星300可以选择性地或者额外地处理卫星DMB传输。

作为无线通信系统的一个典型操作，BS270接收来自各种移动终端100的反向链路信号。移动终端100通常参与通话、消息收发和其它类型的通信。特定基站270接收的每个反向链路信号被在特定BS270内进行处理。获得的数据被转发给相关的BSC275。BSC提供通话资源分配和包括BS270之间的软切换过程的协调的移动管理功能。BSC275还将接收到的数据路由到MSC280，其提供用于与PSTN290形成接口的额外的路由服务。类似地，PSTN290与MSC280形成接口，MSC与BSC275形成接口，并且BSC275相应地控制BS270以将正向链路信号发送到移动终端100。

基于上述移动终端硬件结构以及通信系统，提出本发明各个实施例。

第一实施例

图3为本发明直流电源噪声抑制装置的实施例的组成结构示意图，该装置包括直流电源噪声抑制电路300。

具体地说，直流电源噪声抑制电路300位于直流电源301和负载302之间，用于实现对直流电源的噪声抑制。

这里，直流电源301可以是移动终端或固定终端中的直流电源，移动终端包括但不限于移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA、PAD、PMP、导航装置等等。移动终端如果具有操作系统，该操作系统可以为UNIX、Linux、Windows、安卓(Android)、WindowsPhone等等。进一步地，当移动终端为移动电话时，移动终端的显示屏为矩形的显示屏，图4为本发明第一实施例中移动终端的显示屏的示意图。

具体地，直流电源301可以是移动终端中的存储器的直流电源、控制器的直流电源、或感测单元的直流电源。对于移动终端中的存储器、控制器或感测单元来说，直流电源为其提供工作电压，使相应的器件能够正常工作。

当直流电源301是移动终端或固定终端中的直流电源时，直流电源可以由稳压芯片或稳压电路实现，而稳压芯片或稳压电路的实现方案是公知的现有技术，这里不再描述。

负载302通常指受直流电源301的驱动而工作的电子元件，这里，负载302可以是感性负载、容性负载或阻性负载。

直流电源的噪声是电磁干扰的一种，直流电源的噪声会对负载的正常工作造成一定影响。下面进行举例说明，负载为芯片，直流电源为芯片的供电电源，芯片内部通常有很多的晶体管，这些晶体管组成内部的门电路、组合逻辑、寄存器、计数器、延迟线、状态机、以及其他逻辑功能。

随着芯片的集成度越来越高，芯片内部晶体管数量越来越大，而芯片的外部引脚数量有限，为每一个晶体管提供单独的供电引脚是不现实的。通常，直流电源连接芯片的外部电源引脚，芯片的外部电源引脚提供给内部晶体管一个公共的供电节点，因此内部晶体管状态的转换必然引起电源噪声在芯片内部的传递。

由于芯片内部延时的差别，各个晶体管的状态转换不可能是严格同步的，当某些晶体管已经完成了状态转换，另一些晶体管可能仍处于转换过程中。芯片内部处于高电平的门电路会把电源噪声传递到其他门电路的输入部分。如果接受电源噪声的门电路此时处于电平转换的不定态区域，那么电源噪声可能会被放大，并在门电路的输出端产生矩形脉冲干扰，进而引起电路的逻辑错误。

另外，芯片外部电源引脚处的噪声通过内部门电路的传播，还可能会触发内部寄存器产生状态转换。

除了对芯片本身工作状态产生影响外，电源噪声还会对其他部分产生影响。比如：电源噪声会影响晶振和锁相环的抖动特性以及模数转换电路的转换精度等。

这里，可以通过以下几个方面来说明直流电源的噪声的来源。

第一，直流电源输出的电压并不是恒定的，通常会有一定的波纹。例如，当直流电源为稳压芯片时，稳压芯片的特性会使自身输出具有一定的波纹的直流电。

第二，直流电源无法实时响应负载对于电流需求的快速变化。例如，当直流电源为稳压芯片时，稳压芯片通过感知其输出电压的变化，调整其输出电流，从而把输出电压调整回额定输出值。大多数的稳压芯片调整电压的时间在毫秒到微秒量级，当负载电流变化的频率较小时，稳压芯片可以很快地作出调整，保持输出电压的稳定；然而，当负载的瞬态电流的变化频率较高时，稳压芯片的电压输出会出现一定时间的跌落，从而产生电源噪声。

第三，任何实际的电气路径不可避免的会存在阻抗，直流电源输出的瞬态电流在流经电气引线时必然产生压降，该压降会随着瞬态电流的变化而波动，这就是阻抗产生的电源噪声。

本发明第一实施例中，直流电源噪声抑制电路300通常由多个并联的电容组成。

这里，直流电源噪声抑制电路中电容的数量和每个电容的电容值均可通过电源完整性分析理论进行计算。

具体地，在设置直流电源噪声抑制电路中电容的数量和每个电容的电容值时，可以设置多个具有不同电容值的电容，这样可以在很宽的频率范围内满足电源噪声抑制的要求。

每个实际的电容总会存在一些寄生参数，例如寄生电感；通常将直流电源噪声抑制电路中每个电容可以等效为一个电容、一个电阻以及一个电感组成的串联支路，串联支路中的电容代表理想电容，串联支路中的电阻为等效串联电阻(ESR)，串联支路中的电感为等效串联电感(ESL)，等效串联电感的电感值与对应的实际电容的寄生电感相同。

进一步地，直流噪声抑制电路印制于所述多个电源层上。

这里，电源层可以是印制有负载的供电电路的PCB板，电源层只印制有供电电路，不印制控制电路等其他电路。

由于直流噪声抑制电路印制于所述多个电源层上，这意味着多个电源层之间存在电气连接，这里，多个电源层之间通过过孔方式形成电气连接。

进一步地，上述多个电源层至少包括两个在竖直方向上具有重叠部分的电源层，这样可以减少电源层所占用的面积。

这里，任意两个在竖直方向上具有重叠部分的电源层在水平面的投影相互重叠，其中一个电源层在水平面的投影可以完全覆盖另一个电源层在水平面的投影，也可以与另一个电源层在水平面的投影形成部分重叠。

例如，直流噪声抑制电路印制于第一电源层和第二电源层上，第一电源层和第二电源层之间通过过孔方式形成电气连接；第一电源层位于第二电源层的上方，第一电源层印制的电路与直流电源301连接，第二电源层印制的电路与负载302连接，显然，直流噪声抑制电路包含第一电源层印制的电路和第二电源层印制的电路。第一电源层在水平面的投影可以完全覆盖第二电源层在水平面的投影，也可以与第二电源层在水平面的投影形成部分重叠。

第二实施例

为了能更加体现本发明的目的，在本发明第一实施例的基础上，进行进一步的举例说明。本发明第二实施例中，直流电源为移动终端内存储器的直流电源，负载为移动终端内的存储器。

如图3所示，本发明第二实施例的直流电源噪声抑制装置包括直流电源噪声抑制电路300，该直流电源噪声抑制电路位于直流电源301和负载302之间，用于实现对直流电源的噪声抑制。

图5为本发明第二实施例直流电源噪声抑制装置的电路元件的排列示意图，如图5所示，直流电源噪声抑制电路300包括相互并联的第一电容C501至第七电容C507，这里，这七个电容至少包括两个具有不同电容值的电容，各个电容的电容值可以根据电容完整性分析理论进行设置，电容完整性分析理论可以参考Eric Bogtain著作<Signal and PowerIntegrity：simplified>第十三章。

如图5所示，这七个电容中，第一电容C501至第四电容C504位于第一电源层P1上，第五电容C505至第七电容507位于第二电源层P2上；第一电源层P1和第二电源层P2之间的电气连接通过过孔方式实现。这里，直流电源噪声抑制电路300的电气元件之间的走线的参数可以根据Richards变换与Kuroda规则来进行设置。

如图5所示，直流电源的输出端通过走线并接第一电容C501，在第一电容C501和第二电容C502之间构成一段电源走线，该电源走线的方向为横向方向；该电源走线的长度相对第一电源层P1来说较短较细，该走线的宽度能够适应负载对于电流需求的快速变化，这里，第一电容C501和第二电容C502之间的电源走线的宽度可以根据电源完整性分析理论中的目标阻抗(target impedance)来设置。

第二电容C502和第三电容C503之间的走线为较宽较长的第一平板结构线，第三电容C503位于第一平板结构线的下端左侧。这里，第一平板结构线为矩形结构的覆铜层，第一平板结构线的宽度和长度可以根据Richards变换与Kuroda规则来确定。

第三电容C503还接有五段走线，其中第一段走线的起始端连接第三电容C503，走线方向为横向方向；第二段走线的起始端为第一段走线的终止端，走线方向与第一端走线的走线方向垂直，第二段走线的走线相对第一电源层P1来说较短较细，第二段走线的宽度可以根据电源完整性分析理论中的目标阻抗来设置，第二段走线的终止端靠近第一电容C501；这里，第二段走线的终止端与第一电容C501的距离可以根据电容完整性分析理论来确定，一般根据需要改善的频率来确定第二段走线的终止端与第一电容C501的距离。第三段走线的起始端为第二段走线的终止端，走线方向与第二段走线的走线方向垂直；第四段走线的起始端为第三段走线的终止端，第四段走线的走线方向与第三段走线的走线方向垂直，第四段走线的终止端与第三电容C503的位置关系满足电源完整性分析理论的相关要求。第五段走线的起始端为第四段走线的终止端，第五段走线的走线方向与第四段走线的走线方向垂直，第五段走线的终止端靠近第一平板结构线的右下端；这里，第五段走线的终止端与第一平板结构线的位置关系满足电源完整性分析理论的相关要求；第四电容C504并接于第五段走线上，且靠近第五段走线的终止端。

第五段走线的终止端通过过孔方式与第二电源层P2形成电气连接；在第二电源层上，第二电源层与第一电源层的电气连接处开始设有两个支路：第一支路和第二支路。

具体地，在第一支路中，从第二电源层与第一电源层的电气连接处依次引出第六段走线和第七段走线，第六段走线的走线方向为纵向方向；第七段走线的起始端为第六段走线的终止端，走线方向与第六段走线的走线方向垂直，第五电容C505并接在第七段走线上，第七段走线的终止端接有第二平板结构线，这里，第二平板结构线为矩形结构的覆铜层，第二平板结构线呈开路结构，也就是说，第二平板结构线只在一端与第七段走线形成电气连接；这样，根据电源完整性分析理论，开路结构的第二平板结构线可以降低直流电源产生的电压纹波，从而降低直流电源的噪声。

在第二支路中，从第二电源层与第一电源层的电气连接处依次引出第八段走线、第九段走线和第十段走线，第八段走线的走线方向与第六段走线的走线方向垂直，第八段走线的终止端与第二平板结构线的位置关系满足电源完整性分析理论的相关要求，第六电容C506并接于第八段走线的终止端处。第九段走线的起始端为第八段走线的终止端，走线方向与第八段走线的走线方向垂直，走线长度与第六段走线的走线长度相同；第十段走线的起始端为第九段走线的终止端，第十段走线的走线方向与第九段走线的走线方向垂直，第七电容C507并接于第十段走线上，第十段走线上的终止端与移动终端的存储器的供电引脚形成电气连接。

这里，每段走线的参数均可以根据Richards变换与Kuroda规则来进行设置。

图6为本发明第二实施例直流电源噪声抑制装置的多层结构示意图，如图6所示，第一电源层P1位于第二电源层P2的上方，第一电源层P1和第二电源层P2之间设置有第一地层G1，第二电源层的下方设置有第二地层G2。这里，第一地层G1和第二地层G2通过过孔方式形成电气连接，第二地层G2可以是单独的一个地层结构，也可以包括多个高度齐平的地层结构。

进一步地，第一电源层P1和第二电源层P2在竖直方向上相互重叠，也就是说，第一电源层P1在水平面的投影与第二电源层P2在水平面的投影具有重叠部分。另外，第一电源层P1和第一地层G1在竖直方向上相互重叠，第二电源层P2和第二地层G2在竖直方向上相互重叠。

进一步地，对于第一电源层P1、第二电源层P2、第一地层G1和第二地层G2组合而成的四层结构，相邻两层结构之间的距离可以根据电源完整性分析理论进行设置。这里，上述四层结构中的每层结构均为PCB板，制备多层PCB板有多种现有的实现方式，这里不再进一步描述。

这里，第一电源层P1和第二电源层P2在竖直方向上具有相互重叠的部分，可以有效地降低PCB板水平方向的空间资源消耗。具体地，上述四层结构中，每层结构的位置关系以及面积大小均可以根据电源完整性分析理论进行设置。

图7为本发明第二实施例直流电源噪声抑制装置的等效电路示意图，如图7所示，根据Richards变换与Kuroda规则，图6中第一电源层P1的走线可等效为电容、电阻和电感形成的第一串联支路，第一串联支路接在直流电源301的两端，第一串联支路与直流电源301组成第一回路H1。

图6中的第一电源层P1中的每个电容可以等效为一个RLC串联支路，第一电源层P1中的每个电容对应的等效的RLC串联支路与第一回路H1中的电容并联，第一电源层P1中的各个电容对应的等效的RLC串联支路组成第二回路H2，第二回路H2接在第一回路H1中的电容的远离直流电源301的一侧。

根据Richards变换与Kuroda规则，图6中的第三层结构的走线可等效为电容、电阻和电感形成的第二串联支路H3，第二串联支路H3与第二回路H2的每个并联支路形成并联连接，第二串联支路H3接在第二回路H2的每个并联支路的远离第一回路H1中的电容的一侧。

图6中的第二电源层P2中的每个电容可以等效为一个RLC串联支路，第二电源层P2中的每个电容对应的等效的RLC串联支路与第二串联支路H3中的电容并联，并且接在负载302的两端；第二电源层P2中的各个电容对应的等效的RLC串联支路和负载302组成第四回路H4，第二回路H4接在第二串联支路H3的电容的远离第二串联支路H3的电感的一侧。

下面对本发明第二实施例直流电源噪声抑制装置的噪声抑制过程进行举例说明。第一电源层中每个电容的电容值大于第二电源层中每个电容的电容值，第一电源层的面积大于第二电源层的面积。在这种情况下，第一电源层中每个电容的等效电容的电容值偏大，第一电源层中走线的等效电容的电容值也偏大，根据电源完整性分析理论可知，第一电源层的走线和电容的设置有利于抑制低频段噪声；同理，根据电源完整性分析理论可知，第二电源层的走线和电容的设置有利于抑制高频段噪声；另外，由于每个电源层的下方均设置有地层，电源层和地层之间形成的板级电容可以有效第抑制高频段噪声。

图8为本发明第二实施例中直流电源未进行噪声抑制前的噪声幅度示意图，图9为现有技术中对直流电源采用传统的去耦电容和储能电容进行噪声抑制后的噪声幅度示意图，图10为本发明第二实施例中对直流电源进行噪声抑制后的噪声幅度示意图；对比图8、图9和图10，可以看出，与现有技术相比，使用本发明的直流电源噪声抑制装置能够进一步较低噪声幅度。

第三实施例

本发明实施例还提出了一种终端，该终端包括上述任意一种直流电源噪声抑制装置。

第四实施例

针对本发明实施例的直流电源噪声抑制装置，本发明实施例还提出了一种直流电源噪声抑制方法。图11为本发明实施例直流电源噪声抑制方法的流程图，如图11所示，该方法包括：

步骤1100：在直流电源和负载之间设置直流电源噪声抑制电路。

具体地说，直流电源噪声抑制电路用于实现对直流电源的噪声抑制。

这里，直流电源可以是移动终端或固定终端中的直流电源，移动终端包括但不限于移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA、PAD、PMP、导航装置等等。移动终端如果具有操作系统，该操作系统可以为UNIX、Linux、Windows、安卓(Android)、WindowsPhone等等。进一步地，当移动终端为移动电话时，移动终端的显示屏为矩形的显示屏，图4为本发明第一实施例中移动终端的显示屏的示意图。

具体地，直流电源可以是移动终端中的存储器的直流电源、控制器的直流电源、或感测单元的直流电源。对于移动终端中的存储器、控制器或感测单元来说，直流电源为其提供工作电压，使相应的器件能够正常工作。

当直流电源是移动终端或固定终端中的直流电源时，直流电源可以由稳压芯片或稳压电路实现，而稳压芯片或稳压电路的实现方案是公知的现有技术，这里不再描述。

这里，可以通过以下几个方面来说明直流电源的噪声的来源。

第一，直流电源输出的电压并不是恒定的，通常会有一定的波纹。例如，当直流电源为稳压芯片时，稳压芯片的特性会使自身输出具有一定的波纹的直流电。

第二，直流电源无法实时响应负载对于电流需求的快速变化。例如，当直流电源为稳压芯片时，稳压芯片通过感知其输出电压的变化，调整其输出电流，从而把输出电压调整回额定输出值。大多数的稳压芯片调整电压的时间在毫秒到微秒量级，当负载电流变化的频率较小时，稳压芯片可以很快地作出调整，保持输出电压的稳定；然而，当负载的瞬态电流的变化频率较高时，稳压芯片的电压输出会出现一定时间的跌落，从而产生电源噪声。

第三，任何实际的电气路径不可避免的会存在阻抗，直流电源输出的瞬态电流在流经电气引线时必然产生压降，该压降会随着瞬态电流的变化而波动，这就是阻抗产生的电源噪声。

本发明第一实施例中，直流电源噪声抑制电路300通常由多个并联的电容组成。

这里，直流电源噪声抑制电路中电容的数量和每个电容的电容值均可通过电源完整性分析理论进行计算。

具体地，在设置直流电源噪声抑制电路中电容的数量和每个电容的电容值时，可以设置多个具有不同电容值的电容，这样可以在很宽的频率范围内满足电源噪声抑制的要求。

这里，在设置不同电容值的电容时，为降低反谐振效应，可以根据电源完整性分析理论进行电容的设置。

每个实际的电容总会存在一些寄生参数，例如寄生电感；通常将直流电源噪声抑制电路中每个电容可以等效为一个电容、一个电阻以及一个电感组成的串联支路，串联支路中的电容代表理想电容，串联支路中的电阻为等效串联电阻(ESR)，串联支路中的电感为等效串联电感(ESL)，等效串联电感的电感值与对应的实际电容的寄生电感相同。

步骤1101：将所述直流电源噪声抑制电路印制于多个电源层上。

这里，电源层可以是印制有负载的供电电路的PCB板，电源层只印制有供电电路，不印制控制电路等其他电路。

由于直流噪声抑制电路印制于所述多个电源层上，这意味着多个电源层之间存在电气连接，这里，多个电源层之间通过过孔方式形成电气连接。

进一步地，上述多个电源层至少包括两个在竖直方向上具有重叠部分的电源层，这样可以减少电源层所占用的面积。

这里，任意两个在竖直方向上具有重叠部分的电源层在水平面的投影相互重叠，其中一个电源层在水平面的投影可以完全覆盖另一个电源层在水平面的投影，也可以与另一个电源层在水平面的投影形成部分重叠。

例如，直流噪声抑制电路印制于第一电源层和第二电源层上，第一电源层和第二电源层之间通过过孔方式形成电气连接；第一电源层位于第二电源层的上方，第一电源层印制的电路与直流电源连接，第二电源层印制的电路与负载连接，显然，直流噪声抑制电路包含第一电源层印制的电路和第二电源层印制的电路。第一电源层在水平面的投影可以完全覆盖第二电源层在水平面的投影，也可以与第二电源层在水平面的投影形成部分重叠。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

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。

Claims (9)

1.一种直流电源噪声抑制装置，其特征在于，所述装置包括：多个电源层和直流电源噪声抑制电路，所述直流电源噪声抑制电路位于直流电源和负载之间，且所述直流电源噪声抑制电路印制于所述多个电源层上；所述多个电源层中每一个电源层为印制电路板PCB板；

所述多个电源层至少包括两个在竖直方向上具有重叠部分的电源层。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括至少一个地层，每个地层的位置为如下任意一种位置：任意两个相邻的电源层之间、最底部的电源层的下方、以及最顶部的电源层的上方。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在各个电源层和各个地层组成的多层结构中，至少包括满足以下条件的两个相邻的电源层和地层：在竖直方向上具有相互重叠的部分。

4.根据权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述直流电源噪声抑制电路包括多个并联的电容。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述多个并联的电容中至少包括两个具有不同电容值的电容。

6.一种移动终端，其特征在于，所述终端包括权利要求1至5任一项所述的装置。

7.一种直流电源噪声抑制方法，其特征在于，所述方法包括：

在直流电源和负载之间设置直流电源噪声抑制电路；

将所述直流电源噪声抑制电路印制于多个电源层上；所述多个电源层中每一个电源层为印制电路板PCB板；

所述多个电源层至少包括两个在竖直方向上具有重叠部分的电源层。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置至少一个地层；每个地层的位置为如下任意一种位置：任意两个相邻的电源层之间、最底部的电源层的下方、以及最顶部的电源层的上方；

在各个电源层和各个地层组成的多层结构中，至少包括满足以下条件的两个相邻的电源层和地层：在竖直方向上具有相互重叠的部分。

9.根据权利要求7至8任一项所述的方法，其特征在于，所述直流电源噪声抑制电路包括多个并联的电容；所述多个并联的电容中至少包括两个具有不同电容值的电容。