便携式电子设备大多选用3芯或4芯插孔,它可以作为立体声耳机插孔,带麦克风输入和压簧开关的单声道耳机插孔,也可以作为带有麦克风/压簧开关组合的立体声耳机插孔。使用MAX9060系列超小尺度、微功耗比较器,经过不同的装备方法对外部附件进行检测,不仅把功耗操控在可以疏忽的等级,还为产品供给了一种细巧、简略、具有极高性价比的检测计划。
现在,绝大多数电子设备(手机、PDA、笔记本电脑、手持式媒体播放器、游戏机等产品)一般需求衔接外部附件。因此,这些设备需求专用的逻辑电路,用于主动检测附件的衔接并辨认其类型,然后使内部操控电路进行相应的调整。
添加电路完成主动检测/挑选功用会进步体系功耗,这就带来了问题。作为规划人员,应该尽可能降低功耗,保证体系以最小的空间满意“绿色”环保的规划方针。为到达这一意图,超小尺度、微功耗比较器,例如MAX9060系列,成为当时商场的最佳挑选。这些比较器是协助规划人员操控功耗的关键所在。
硬件电路检测插孔的衔接
咱们首要简略回忆主动检测插孔的基本原理。
以典型的耳机插孔电路(图1)为例。如图所示,在检测引脚衔接一个上拉电阻,这样即可发生一个信号,表明耳机或其它外部设备是否刺进插孔。典型衔接中,假如有某个外部设备刺进,检测引脚将断开。
图1.插孔主动检测电路
没有附件刺进插孔时,输出信号被拉高;有附件刺进插孔时,信号被拉低。该检测信号衔接到一个微操控器端口,它可以在扬声器(无耳机时)和耳机扬声器(有耳机时)之间主动切换音频信号。
在微操控器输入之前,可以经过一个简略的晶体管对检测信号进行缓冲。该晶体管还可供给必要的电平转化,以便与操控器衔接。在手机、PDA等空间受限使用中,需求挑选封装尺度不大于几个毫米的晶体管。也可以使用低成本、低功耗的超小尺度比较器供给缓冲和电平转化功用。例如MAX9060系列,选用1mm × 1mm晶片级封装,仅耗费1μA电流。
耳机检测
图1所示的音频插孔规划用于处理常见的3芯音频插头。该插头衔接到立体声耳机或带有麦克风的单声道耳机。使用下述电路,可以轻松区域分出立体声和单声道+麦克风耳机。电路规划依据为:耳机电阻很低(一般为8Ω、16Ω或32Ω),而麦克风电阻很高(600Ω至10kΩ)。
这儿简略介绍一下常见音频插孔和驻极体麦克风,有助于了解这些电路。在一个3芯音频插孔(图2)中,“插头”前端在立体声耳机承载左声道音频信号,在带麦克风的单声道耳机中承载麦克风信号。关于立体声耳机,“金属环”方位衔接右声道信号,“套筒”接地;关于带麦克风的单声道耳机,“金属环”衔接单声道麦克风的输入音频通道,“套筒”接地。
图2. 三芯音频插孔
驻极体麦克风
典型的驻极体麦克风(图3)有一个电容元件,其%&&&&&%随机械振动发生改变,然后发生与声波成份额的改变电压。驻极体麦克风一直具有内部静态电荷,无需外部电源。不过,依然需求几个伏特的电压来为内部前置放大器FET供电。
图3. 驻极体麦克风的电气模型
驻极体麦克风可以看作一个电流源,耗费固定电流。具有十分高的输出阻抗,高阻经过FET前置放大器转化成所要求的低阻,衔接到后续放大器。驻极体麦克风因其低成本、小尺度和杰出的灵敏度,成为各种使用(例如免提电话耳麦、笔记本声卡)的最佳挑选。
麦克风经过一个电阻(一般为1kΩ至10kΩ)和电源电压进行偏置,供给所需的固定偏置电流。偏置电流规模为:100μA至800μA左右,详细取决于特定的麦克风及其制造商。偏置电阻依据所衔接的电源电压、偏置电流和灵敏度要求进行挑选。因此,偏置电压会因器材的不同以及工作条件的不同而改变。例如,在3V电源下,吸收100μA电流的2.2kΩ负载电阻,将发生2.78V的偏置电压。相同的电阻假如吸收800μA电流,则将发生1.24V的偏置电压。
依照图4检测电路所衔接的耳机类型。图中,2.2kΩ的电阻RMIC-BIAS衔接到音频操控器供给的低噪声基准电压(VMIC-REF)。当音频插孔被刺进附件时,VMIC-REF电压经过RM%&&&&&%-BIAS作用到插头-地之间的等效电阻(图中未标出)上,然后在MAX9063的同相输入端发生电压VDETECT。关于立体声耳机,该电阻很小(8Ω、16Ω或32Ω);关于麦克风,电流源吸收的固定电流因麦克风类型的不同会在100μA至大约800μA间起浮,因此电阻值较大。因为VDETECT跟着刺进插孔的耳机类型而改变,所以可以经过一个比较器监测VDETECT,判别出耳机类型。
图4. 用于耳机检测的比较器电路