利用低功耗比較器自動(dòng)檢測(cè)插入附件,控制系統(tǒng)的整體功耗
便攜式電子設(shè)備大多采用3芯或4芯插孔,它可以作為立體聲耳機(jī)插孔,帶麥克風(fēng)輸入和壓簧開(kāi)關(guān)的單聲道耳機(jī)插孔,也可以作為帶有麥克風(fēng)/壓簧開(kāi)關(guān)組合的立體聲耳機(jī)插孔。利用MAX9060系列超小尺寸、微功耗比較器,通過(guò)不同的配置方式對(duì)外部附件進(jìn)行檢測(cè),不僅把功耗控制在可以忽略的等級(jí),還為產(chǎn)品提供了一種小巧、簡(jiǎn)單、具有極高性價(jià)比的檢測(cè)方案。
目前,絕大多數(shù)電子設(shè)備(手機(jī)、PDA、筆記本電腦、手持式媒體播放器、游戲機(jī)等產(chǎn)品)通常需要連接外部附件。因此,這些設(shè)備需要專用的邏輯電路,用于自動(dòng)檢測(cè)附件的連接并識(shí)別其類型,從而使內(nèi)部控制電路進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
增加電路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)/選擇功能會(huì)提高系統(tǒng)功耗,這就帶來(lái)了問(wèn)題。作為設(shè)計(jì)人員,應(yīng)該盡可能降低功耗,確保系統(tǒng)以最小的空間滿足“綠色”環(huán)保的設(shè)計(jì)目標(biāo)。為達(dá)到這一目的,超小尺寸、微功耗比較器,例如MAX9060系列,成為當(dāng)前市場(chǎng)的最佳選擇。這些比較器是幫助設(shè)計(jì)人員控制功耗的關(guān)鍵所在。
硬件電路檢測(cè)插孔的連接
我們首先簡(jiǎn)單回顧自動(dòng)檢測(cè)插孔的基本原理。
以典型的耳機(jī)插孔電路(圖1)為例。如圖所示,在檢測(cè)引腳連接一個(gè)上拉電阻,這樣即可產(chǎn)生一個(gè)信號(hào),表示耳機(jī)或其它外部裝置是否插入插孔。典型連接中,如果有某個(gè)外部裝置插入,檢測(cè)引腳將斷開(kāi)。
沒(méi)有附件插入插孔時(shí),輸出信號(hào)被拉高;有附件插入插孔時(shí),信號(hào)被拉低。該檢測(cè)信號(hào)連接到一個(gè)微控制器端口,它能夠在揚(yáng)聲器(無(wú)耳機(jī)時(shí))和耳機(jī)揚(yáng)聲器(有耳機(jī)時(shí))之間自動(dòng)切換音頻信號(hào)。
在微控制器輸入之前,可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的晶體管對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行緩沖。該晶體管還可提供必要的電平轉(zhuǎn)換,以便與控制器連接。在手機(jī)、PDA等空間受限應(yīng)用中,需要選擇封裝尺寸不大于幾個(gè)毫米的晶體管。也可以利用低成本、低功耗的超小尺寸比較器提供緩沖和電平轉(zhuǎn)換功能。例如MAX9060系列,采用1mm × 1mm晶片級(jí)封裝,僅消耗1µA電流。
圖1. 插孔自動(dòng)檢測(cè)電路
耳機(jī)檢測(cè)
圖1所示的音頻插孔設(shè)計(jì)用于處理常見(jiàn)的3芯音頻插頭。該插頭連接到立體聲耳機(jī)或帶有麥克風(fēng)的單聲道耳機(jī)。利用下述電路,可以輕松地區(qū)分出立體聲和單聲道+麥克風(fēng)耳機(jī)。電路設(shè)計(jì)依據(jù)為:耳機(jī)電阻很低(通常為8Ω、16Ω或32Ω),而麥克風(fēng)電阻很高(600Ω至10kΩ)。
這里簡(jiǎn)單介紹一下常見(jiàn)音頻插孔和駐極體麥克風(fēng),有助于理解這些電路。在一個(gè)3芯音頻插孔(圖2)中,“插頭”前端在立體聲耳機(jī)承載左聲道音頻信號(hào),在帶麥克風(fēng)的單聲道耳機(jī)中承載麥克風(fēng)信號(hào)。對(duì)于立體聲耳機(jī),“金屬環(huán)”位置連接右聲道信號(hào),“套筒”接地;對(duì)于帶麥克風(fēng)的單聲道耳機(jī),“金屬環(huán)”連接單聲道麥克風(fēng)的輸入音頻通道,“套筒”接地。
圖2. 三芯音頻插孔
駐極體麥克風(fēng)
典型的駐極體麥克風(fēng)(圖3)有一個(gè)電容元件,其電容隨機(jī)械振動(dòng)發(fā)生變化,從而產(chǎn)生與聲波成比例的變化電壓。駐極體麥克風(fēng)始終具有內(nèi)部靜態(tài)電荷,無(wú)需外部電源。不過(guò),仍然需要幾個(gè)伏特的電壓來(lái)為內(nèi)部前置放大器FET供電。
圖3. 駐極體麥克風(fēng)的電氣模型
駐極體麥克風(fēng)可以看作一個(gè)電流源,消耗固定電流。具有非常高的輸出阻抗,高阻通過(guò)FET前置放大器轉(zhuǎn)換成所要求的低阻,連接到后續(xù)放大器。駐極體麥克風(fēng)因其低成本、小尺寸和良好的靈敏度,成為各種應(yīng)用(例如免提電話耳麥、筆記本聲卡)的最佳選擇。
麥克風(fēng)通過(guò)一個(gè)電阻(通常為1kΩ至10kΩ)和電源電壓進(jìn)行偏置,提供所需的固定偏置電流。偏置電流范圍為:100µA至800µA左右,具體取決于特定的麥克風(fēng)及其制造商。偏置電阻根據(jù)所連接的電源電壓、偏置電流和靈敏度要求進(jìn)行選擇。因此,偏置電壓會(huì)因器件的不同以及工作條件的不同而變化。例如,在3V電源下,吸收100µA電流的2.2kΩ負(fù)載電阻,將產(chǎn)生2.78V的偏置電壓。同樣的電阻如果吸收800µA電流,則將產(chǎn)生1.24V的偏置電壓。
按照圖4檢測(cè)電路所連接的耳機(jī)類型。圖中,2.2kΩ的電阻RMIC-BIAS連接到音頻控制器提供的低噪聲基準(zhǔn)電壓(VMIC-REF)。當(dāng)音頻插孔被插入附件時(shí),VMIC-REF電壓通過(guò)RMIC-BIAS作用到插頭-地之間的等效電阻(圖中未標(biāo)出)上,從而在MAX9063的同相輸入端產(chǎn)生電壓VDETECT。對(duì)于立體聲耳機(jī),該電阻很小(8Ω、16Ω或32Ω);對(duì)于麥克風(fēng),電流源吸收的固定電流因麥克風(fēng)類型的不同會(huì)在100µA至大約800µA間浮動(dòng),因而電阻值較大。由于VDETECT隨著插入插孔的耳機(jī)類型而變化,所以能夠通過(guò)一個(gè)比較器監(jiān)測(cè)VDETECT,判斷出耳機(jī)類型。
圖4. 用于耳機(jī)檢測(cè)的比較器電路
評(píng)論