技術領域

本發明涉及電子系統的降噪領域，具體涉及一種電子系統的降噪方法、電子系統和電壓轉換電路。

背景技術：

根據壓電效應，電信號的紋波，即電壓的變化會造成電介質的形跡，電信號的紋波振幅和頻率會導致電介質紋波具有相同的振幅和頻率。

而當前業界所使用的電子系統，包含有很多的電子元件，例如電阻、電容等。圖1和圖2，示出了現有技術的元件在PCB上的布局以及在電子系統電壓轉換電路中示意，參見圖1，這些電子元件都是布局在電子系統的PCB板上面，這導致電子系統實際工作過程中，當這些元件上通過大頻率和大振幅的信號，或者由于電源的紋波，會造成這些元件的振動，振動的噪聲往往會給用戶在使用電子產品時帶來不適感，尤其是在頭戴式的電子系統以及腕帶等穿戴式的產品中，這類噪聲更加明顯并嚴重影響了產品的舒適性和實用性。

技術實現要素：

本發明提供了一種電子系統的降噪方法、電子系統和電壓轉換電路以解決電子系統中電子元件振動的噪聲，進而影響產品舒適性和實用性的問題。

根據本發明的一個方面，提供了一種電子系統的降噪方法，該方法包括：

步驟S310：查找確定電子系統的PCB板上的產生噪聲的元件；

步驟S320：對于查找到的每個產生噪聲的元件，將該元件替換為并聯且等值的第一元件和第二元件，第一元件和第二元件與該元件同類，且并聯后與該元件等效；

步驟S330：將第一元件和第二元件對稱地放置在PCB板的兩面，使得第一元件和第二元件產生的噪聲相互抵消。

可選地，步驟S330之后還包括有步驟S340：檢測所述電子系統的噪聲并確定其達到要求。

可選地，產生噪聲的噪聲元件包括如下元件中的一種或者多種：

電阻；電容；電感。

可選地，將第一元件和第二元件對稱地放置在PCB板的兩面包括：

以通孔連接第一元件和第二元件，通孔分別到第一元件和第二元件兩端的距離最短。

根據本發明的另一個方面，提供了一種電子系統，該電子系統包括多個布局在PCB板上的元件，在該電子系統中，產生噪聲的元件由并聯且等值的第一元件和第二元件構成；

第一元件和第二元件與該元件同類，且并聯后與該元件等效；

第一元件和第二元件對稱地放置在PCB板的兩面。

可選地，可選地，產生噪聲的噪聲元件包括如下元件中的一種或者多種：

電阻；電容；電感。

可選地，第一元件和第二元件對稱地放置在PCB板的兩面包括：

以通孔連接第一元件和第二元件，通孔分別到第一元件和第二元件兩端的距離最短。

根據本發明的另一個方面，提供了一種電壓轉換電路，該電壓轉換電路包括：電源管理芯片、MOS管Q1和Q2，電源1、電源2，電感L2、L3、電容C2、C3、C4、C5，電阻R2、R3以及功能模塊；

電源管理芯片的高電平引腳與MOS管Q1的柵極連接；MOS管Q1的漏極與所述電源1連接；

MOS管Q1的源極分別與電源管理芯片的切換引腳，電感L2一端以及MOS管Q2的漏極連接；

MOS管Q2的柵極與電源管理芯片的低電平引腳連接，MOS管Q2的源極接地；

電容C2的一端與電源1連接，電容2的另一端接地；

電容C2的兩端并聯有電容C3，電容C3的兩端并聯有電容C4；

電感L2的另一端與電容C5的一端連接；

電容C5的另一端接地；

電感L3與電感L2并聯；

電容C5的一端還與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電源2連接；

電阻R3與電阻R2并聯；

功能模塊與電源2連接。

可選地，功能模塊包括：信號處理芯片以及顯示模塊；

功能模塊的電源端與電源2連接；

信號處理芯片包括HDMI接口和LVDS接口；

信號處理芯片用于，通過HDMI接口接收HDMI信號，并將HDMI信號轉換成LVDS信號后通過LVDS接口輸出到顯示模塊進行輸出顯示。

可選地，MOS管Q1、Q2均為N-MOS管。

本發明的這種降噪方法消除了了由于電子元件振動產生的噪聲，從而改善了穿戴式產品等產品的電子系統的噪聲環境，該降噪方法簡單易執行、成本低。

附圖說明

圖1是現有技術的電子系統PCB上元件的擺放示意圖；

圖2是現有技術的電子系統中的電壓轉換電路的電路圖；

圖3是本發明一個實施例的一種電子系統降噪方法的流程圖；

圖4是本發明一個實施例的一種電子系統降噪方法的流程圖；

圖5是本發明一個實施例的電子系統PCB上元件的擺放示意圖；

圖6是本發明一個實施例的一種電壓轉換電路的電路圖；

圖7是本發明一個實施例的一種電壓轉換電路的電路圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

本發明的核心思想是針對現有電子系統電子元件振動產生噪聲的問題，利用噪聲振動原理，首先判定發出噪聲的元件，一般是電阻、電容、電感等無源元件。然后，把這些產生噪聲的元件，換成兩個等值的同類元件，并分別對稱布置在印制電路板(Printed Circuit Board)PCB的兩面。這樣由于兩個等值元件頻率的一致性，元件振動的方向也是一致的。當放置在PCB的兩面時，兩個等值元件的振動方向正好相反，相抵消振幅。以此達到消除兩個等值元件產生的噪聲的目的，從而提高了整個電子系統使用的舒適性和實用性。

圖3是本發明一個實施例的一種電子系統降噪方法的流程圖，參見圖3，本發明的這種降噪方法包括：

步驟S310，查找電子系統的PCB板上的產生噪聲的元件；

步驟S320，對于查找到的每個產生噪聲的元件，將該元件替換為并聯且等值的第一元件和第二元件，第一元件和第二元件與該元件同類，且并聯后與該元件等效；

步驟S330，將第一元件和第二元件方向一致地放置在PCB板的兩面，使得第一元件和第二元件產生的噪聲相互抵消。

通過上述步驟，能夠將兩個等值的電子元件產生噪聲的相互抵消，達到了電子系統降噪的目的，而且該降噪方法簡單易行，成本低。

在本發明的一個實施例中，在步驟S330之后還包括有步驟S340：檢測所述電子系統的噪聲并確定其達到要求。

參見圖4，具體的本發明的這種降噪方法的工作流程是，首先根據判定標準判別電子系統產生的電子噪聲是否過大，是否影響人的正常使用和舒適性。其次，判定電子系統噪聲過大后通過排查噪聲工具排查那個位置上哪一個或多個元件發出的噪聲。再次，將噪聲源元件替換成兩個等值且并聯的元件，即替換時需要滿足兩個等值元件并聯后等效于替換前的元件，將兩個等值元件對稱放置在PCB的兩面。這樣由于兩個元件振動頻率和振幅的一致性，但是方向相反，能夠互相抵消振動噪聲。最后，判定噪聲符合標準。

本發明的這種降噪方法主要針對的是電子元件產生的電子噪聲，在電子系統中，這些無源元件產生的振動噪聲有時候特別大，尤其是在頭戴式電子設備或者腕帶等穿戴式產品上，這類噪聲更加的明顯，用戶也能夠聽到，會嚴重影響產品的舒適性和實用性。通過本發明的這種降噪方法，能夠消除電子元件的振動噪聲，從而提高了電子系統使用時的舒適性和實用性。具體的降噪符合標準，可以通過用戶的使用體驗這一判定方式。由于電子系統中元件振動引起的噪聲，比較嚴重的用戶能夠聽到，通過本發明的方法降噪后，用戶聽不到或感受不到噪聲，即認為是達到了降噪標準。

圖5是本發明一個實施例的電子系統PCB上元件的擺放示意圖，參見圖5，本實施例中，以電阻R1、電容C1和電感L1作為噪聲源元件為例說明用本發明的方法進行降噪時，電子元件在PCB上的布局方式。

如圖5所示，將產生噪聲的電阻R1替換成等值電阻R2和R3，R2、R3并聯后等效于R1；將產生噪聲的電容C1替換成等值電容C2和C3，并且C2、C3等值并聯后等效于C1；將產生噪聲的電感L1替換成等值電感L2和L3，并且L2，L3并聯后等效于L1。

然后，將替換的等值元件按照圖5的布局方式擺放在PCB板的兩面上，以使得同類的兩個等值元件產生的噪聲能夠相互抵消。在PCB板上進行布局元件時需注意以下幾點：第一，在PCB兩面那些沒有走線或者元件的空白位置放置等值替換的元件。第二，考慮到PCB板切割等需求，替換的等值元件的擺放要與PCB板周邊走線有一定的安全距離，一般是20mil以上。第三，以通孔連接第一元件和第二元件，通孔分別到每個元件兩端的距離最短；兩個等值元件之間的信號匯合需要打通孔，通孔盡量打在元件的焊盤附近，保持距離元件最短，以消除兩個等值元件信號線分開的帶來的串擾。第四，兩個等值元件完全對稱擺放，保證流通信號方向一致，以達到最大消除振動噪聲的目的。

根據圖5的布局方式，等值元件替換和布局完成后再測試電子系統的振動噪聲，能夠判斷符合標準，不會給用戶使用帶來不適感。

在本發明的一個實施例中，等值元件替換時，根據電子元件的不同替換公式也有所不同，電容進行替換的公式為：C2＝C3＝C1*1/2；電阻進行替換的公式為：R2＝R3＝2*R1；電感進行替換的公式為：L2＝L3＝2*L1。

在本發明的其他實施例中，應當根據不同元件的不同特性，計算替換的等值元件的值。在本發明的一個實施例中，是以電阻R1、電感L1和電容C1都作為噪聲源進行的說明，在本發明的其他的實施例中，噪聲源還可以是三者中的任意一個或者任意兩個元件。當然，電子元件的類型也不限于電阻、電感和電容，還可以是其他的產生電子噪聲的無源元件。

圖6是本發明一個實施例的一種電壓轉換電路的電路圖，以頭戴式產品電子系統中功能模塊的供電電路為例，具體說明本發明的降噪方法的應用。在現有技術的電子系統中(參見圖2)開關電源電路通過高頻率的切換實現電壓的轉換，但是在切換的同時會形成電壓紋波，引起電容C1、電感L1以及電阻R1穩定頻率的振動，產生振動噪聲。

參見圖6，應用本發明的降噪方法的電壓轉換電路包括：電源管理芯片、MOS管Q1和Q2，電源1、電源2，電感L2、L3，電容C2、C3、C4、C5，電阻R2、R3以及功能模塊；電源管理芯片的高電平引腳與MOS管Q1的柵極連接；MOS管Q1的漏極與電源1連接；MOS管Q1的源極分別與電源管理芯片的切換引腳，電感L2一端以及MOS管Q2的漏極連接；MOS管Q2的柵極與電源管理芯片的低電平引腳連接，MOS管Q2的源極接地；電容C2的一端與電源1連接，電容2的另一端接地；電容C2的兩端并聯有電容C3，電容C3的兩端并聯有電容C4；電感L2的另一端與電容C5的一端連接；電容C5的另一端接地；電感L3與電感L2并聯；電容C5的一端還與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與電源2連接；電阻R3與電阻R2并聯；功能模塊與電源2連接。

參見圖6，在使用開關電源電路實現電壓轉換功能的電路中，U1是一個開關電源管理芯片，將電源1的高電壓轉換成適合功能模塊使用的電源2的低電壓。轉換原理是控制合理的輸出占空比，通過U1的高電平引腳，低電平引腳以及pin腳輸出交替打開、關閉Q1和Q2來實現電壓的轉換。Q1，Q2是N-MOS管為開關器件；C1和C4為輸入電容，作用是去除電路耦合和穩壓；L1是儲能元件電感，實現降壓作用。電容C5的作用是去除電路耦合和穩壓；電阻R1起到限流的作用。

由圖6所示，將每個產生噪聲的元件電容C1、電感L1以及電阻R1分別替換為等值的同類的兩個元件，并分別將每兩個等值元件以并聯的方式布局在PCB電路板的兩面，如此，抵消該兩個元件產生的振動噪聲，消除了用戶使用時由電子元件振動噪聲帶來的不適感，提高頭戴式或腕帶等穿戴式電子產品的舒適性和實用性。

圖7是本發明一個實施例的一種電壓轉換電路的電路圖，參見圖7，圖6中的功能模塊包括：信號處理芯片和顯示模塊，信號處理芯片用于實現從高清晰度多媒體接HDMI信號到低電壓差分信號LVDS的轉換并輸出到顯示模塊(液晶顯示器LCD)，使得顯示模塊進行屏幕顯示功能。

圖7應用本發明的降噪方法實現電壓轉換功能并消除電壓轉換時的電路中的元件振動引起的噪聲工作方式為：從電源切換芯片U1控制將電源1的高電壓轉換為適合U2中power的電壓，U1中包含一個芯片組(System on Chip，簡稱SoC)，SoC芯片組的功能是將輸入的HDMI信號處理轉換成LVDS信號，以適應液晶顯示器LCD屏幕顯示。電源2接入U2的power pin引腳以給U2供電，外部的HDMI信號輸入到U2的HDMI接口，經過處理轉換后經U2的LVDS接口輸出給液晶顯示器LCD。

由于使用了本發明的方法進行降噪，這樣LCD進行輸出顯示時，不會受到電子元件的振動噪聲的影響，用戶在使用LCD時也不會有電子噪聲引起的不適感。

另外，本發明還提供了一種電子系統，該電子系統包括多個布局在PCB板上的元件，該電子系統中的每個產生噪聲的元件都替換成并聯且等值的第一元件和第二元件；第一元件和第二元件與該元件同類，且并聯后與該元件等效；將第一元件和第二元件對稱地放置在PCB板的兩面。該電子系統中的元件的振動噪聲都能夠相互抵消，提高了電子系統產品的舒適性和用戶使用體驗。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護范圍內。