- 手機的音頻插孔檢測解決方案
- 比較器和相應的電阻和電容解決方案
- 音頻插孔檢測開(kāi)關(guān)解決方案
音頻插孔已成為智能手機應用的標準配置。用戶(hù)可利用音頻插孔插入帶有麥克風(fēng)的耳機(4 極) 或立體聲耳機(3極)?，F有的系統設計允許手機檢測 3 極或 4 極配件，以及檢測Send/End鍵，但這種設計本身存在功耗、檢測錯誤和音頻雜音(爆破音或滴答聲)等問(wèn)題。這些在功能和音頻質(zhì)量方面的問(wèn)題可能會(huì )帶來(lái)不良的用戶(hù)體驗。而飛兆半導體新推出的音頻插孔檢測開(kāi)關(guān)FSA8008可在音頻插孔、基帶處理器和麥克風(fēng)前置放大器之間提供一個(gè)接口。新器件能夠自動(dòng)檢測出插入音頻插孔的是何種設備，并解決相關(guān)軟件問(wèn)題。此外，它們還能大幅減小系統電流和PCB占位空間，并消除麥克風(fēng)偏置電路所造成的插入爆破音或滴答聲。
現有解決方案：
現有的音頻插孔檢測解決方案采用分立式元件設計，一般是比較器和相應的電阻和電容 (見(jiàn)圖 1)。這種設計存在一些固有缺陷，而這些缺陷會(huì )導致電流浪費及音頻雜音等用戶(hù)接口問(wèn)題。電路中的比較器作用有二：一是在3極(立體聲耳機)或 4極(帶麥克風(fēng)的耳機)音頻插頭之間進(jìn)行檢測，二是檢測Send/End鍵的按壓。如果插入的是一個(gè) 3 極插頭，麥克風(fēng)線(xiàn)被下拉到GND，比較器輸出一個(gè)Low信號給基帶。若連接4 極插頭，麥克風(fēng)線(xiàn)通常為1.8V， 屬于不按壓Send/End鍵情況。按下Send/End鍵時(shí)，麥克風(fēng)線(xiàn)對地短路，比較器輸出一個(gè)Low信號給基帶。這就帶來(lái)一個(gè)基本問(wèn)題――如果連接4 極耳機，同時(shí)按下Send/End鍵，基帶記錄下3極插孔，系統可能永遠無(wú)法恢復。
此外，這種設計還增加了兩個(gè)重要部件的電流消耗。用來(lái)設置比較器基準電壓的電阻分壓器與電源直接相連，即使沒(méi)有音頻插頭插入，也一直存在 28µA的耗電量 (圖 1中的 I2)。麥克風(fēng)偏置電路并非與系統設置隔離。如果連接4極插頭，并且不需要麥克風(fēng)，則麥克風(fēng)偏置電路經(jīng)由RMIC 和麥克風(fēng)消耗的電流超過(guò)500uA(圖 1 中的I1)。即使無(wú)門(mén)控，麥克風(fēng)偏置電路也會(huì )產(chǎn)生插入爆破音或滴答聲等雜音問(wèn)題。麥克風(fēng)線(xiàn)一般是音頻插孔的第 4極，當插頭插入或拔出時(shí)，左、右揚聲器端子刮擦(scrape)麥克風(fēng)偏置電路，產(chǎn)生插入爆破音或滴答聲。所有這些問(wèn)題都會(huì )增加系統設計與相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)的復雜性，并導致用戶(hù)體驗不佳。
音頻插孔檢測開(kāi)關(guān)：
隨著(zhù)手機制造商對用戶(hù)體驗的日益關(guān)注與努力提升，一種新的功能器件應運而生：音頻插孔檢測開(kāi)關(guān)。像FSA8008這類(lèi)檢測開(kāi)關(guān)器件，可連接音頻插孔、基帶和麥克風(fēng)前置放大器(圖2)。它們主要是解決現有解決方案存在的問(wèn)題，同時(shí)提供更多的功能特性，如節省電路板空間、提高ESD性能、簡(jiǎn)單的基帶接口，以及自動(dòng)復位。
[page]解決Send/End卡鍵問(wèn)題：
當用戶(hù)插入耳機，并按住Send/End鍵時(shí)，手機會(huì )把4極耳機誤識別為3極立體聲耳機。在這種模式下，麥克風(fēng)前置放大器關(guān)斷，耳機麥克風(fēng)不工作。此外，手機也永遠不會(huì )從這種狀態(tài)中恢復，從而導致用戶(hù)體驗不佳。在檢測 3極插頭時(shí)，像 FSA8008 這樣的音頻插孔檢測開(kāi)關(guān)可通過(guò)不斷監測麥克風(fēng)偏置電壓來(lái)解決此問(wèn)題。如果檢測到 3 極插頭，FSA8008中的專(zhuān)用電路會(huì )在短時(shí)間內關(guān)斷連接音頻插孔第4極和麥克風(fēng)偏置電壓的開(kāi)關(guān)。這時(shí)，若麥克風(fēng)線(xiàn)電壓等于接地電壓，則連接的仍是3極插頭；若麥克風(fēng)線(xiàn)電壓大于200mV，則插入的是4極耳機。該器件會(huì )識別這種變化，并把JPOLE 引腳上的更新信號輸出到基帶。于是，手機可以從錯誤中恢復，麥克風(fēng)將正常工作。這種解決方案通過(guò)自動(dòng)校正錯誤和更新系統，解決了用戶(hù)體驗不佳的問(wèn)題。
減小系統電流：
現有的系統設計不是一種低功耗解決方案，這表現在兩個(gè)方面。一是因設置比較器基準電壓(圖 1 中的I2 = 28µA ) 而帶來(lái)的漏電流，另一個(gè)是當連接耳機并且不需要麥克風(fēng)時(shí) (圖 1 中的I1 大于 500µA)的漏電流。而新的檢測開(kāi)關(guān)把比較器、基準電壓、開(kāi)關(guān)及邏輯電路都整合在一個(gè)器件中，從而可大大減少系統電流。在現有解決方案 (圖 1)中，僅比較器和基準電壓的耗電量就達48µA (比較器 = 20µA + 基準電壓 = 28µA)。而即使在最壞情況下，FSA8008這樣的檢測開(kāi)關(guān)的最大耗電量也只有25µA，節省了至少一半的耗電量。此外，檢測開(kāi)關(guān)還可以檢測到音頻插頭何時(shí)插入或拔出；若插頭拔出，檢測開(kāi)關(guān)會(huì )自動(dòng)進(jìn)入低功耗狀態(tài)，這時(shí)最大耗電量只有 3µA。
了解手機的電流工作情況有助于進(jìn)一步降低電流。例如，在MP3模式中，Send/End鍵可用于播放和暫停(Play and Pause)，但不需要麥克風(fēng)。在現有解決方案中，需要麥克風(fēng)偏置電路來(lái)識別Send/End鍵的按壓。麥克風(fēng)偏置電路經(jīng)由 RMIC 和麥克風(fēng)產(chǎn)生大于 500µA 的泄漏電流。音頻插孔檢測開(kāi)關(guān)則可以監測Send/End鍵的按壓來(lái)減小這一電流。像Send/End鍵這樣的人機接口，輸入精度只有幾百毫秒。這樣，檢測開(kāi)關(guān)只需在短時(shí)間內對Send/End鍵進(jìn)行監測。為了監測Send/End鍵，內部開(kāi)關(guān)關(guān)斷，然后利用麥克風(fēng)偏置電路識別Send/End鍵按下與否。如果檢測到鍵被按下，Send/End鍵恢復，并通知基帶。如果沒(méi)有檢測到鍵按下，則打開(kāi)內部開(kāi)關(guān)。這種監測的占空比為 90 / 10，相比現有解決方案，可為系統節能 90%。
消除麥克風(fēng)偏置電路帶來(lái)的插入爆破音或滴答聲雜音：
根據設計的不同，麥克風(fēng)線(xiàn)可以連接到音頻插孔的第3極或第4極。在這兩種情況下，如果在音頻插頭插入或拔出時(shí)存在麥克風(fēng)偏置電壓，就會(huì )聽(tīng)到插入爆破音或滴答聲，影響用戶(hù)體驗。左和右揚聲器分別連接到 第1極和第2極，當插入或拔出插頭時(shí)，這些極針會(huì )刮擦麥克風(fēng)偏置電路，產(chǎn)生插入爆破音或滴答聲。像 FSA8008 這樣的音頻插孔檢測開(kāi)關(guān)整合了能夠完全解決這個(gè)問(wèn)題的全部組件。該器件包含一個(gè)音頻插頭插入或拔出檢測引腳 (J_DET)，用來(lái)隔離麥克風(fēng)偏置電路的開(kāi)關(guān)，以及按鍵恢復電路。插入音頻插頭時(shí)，J_DET 引腳檢測其連接，內部邏輯電路恢復手動(dòng)連接?；謴凸ぷ魍瓿芍?，通知基帶已連接，內部開(kāi)關(guān)可以關(guān)斷。當音頻插頭被拔出時(shí)，檢測開(kāi)關(guān)必須迅速響應，在R SPKR (右揚聲器)接觸到音頻插孔內部的GND之前隔離麥克風(fēng)偏置電路。這時(shí)，檢測開(kāi)關(guān)可識別出音頻插頭已拔出，迅速恢復連接，并打開(kāi)開(kāi)關(guān)。檢測開(kāi)關(guān)中集成了這三個(gè)特性，從而能夠完全解決麥克風(fēng)偏置電路產(chǎn)生的雜音問(wèn)題。
這些新型的音頻插孔檢測器件可解決現有解決方案的固有問(wèn)題。它們可以消除插入爆破音或滴答聲、 降低泄漏電流，并避免檢測錯誤，從而提升用戶(hù)體驗和系統設計。
