利用低功耗比较器自动检测音频附件

文章摘要：目前，绝大多数电子设备(手机、PDA、笔记本、手持式媒体播放器、游戏机等产品)通常需要连接外部附件。因此，这些设备需要专用的逻辑电路，用于自动检测附件的连接并识别其类型，从而使内部控制电路进行相应的调整。增加电路实现自动检测/选择功能会提高系统功耗，这也是无法避免的。作为设计人员，应该尽可能降低功耗，确保系统以最小的空间满足“绿色”环保的设计目标。为达到这一目的，超小尺寸、微功耗比较器，例如MAX9060系列，成为当前市场的最佳选择。这些比较器是帮助设计人员控制功耗的关键所在。硬件电路检测插孔的连接我们首先简单回顾自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，在检测引脚连

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　　目前，绝大多数电子设备(手机、PDA、笔记本、手持式媒体播放器、游戏机等产品)通常需要连接外部附件。因此，这些设备需要专用的逻辑电路，用于自动检测附件的连接并识别其类型，从而使内部控制电路进行相应的调整。增加电路实现自动检测/选择功能会提高系统功耗，这也是无法避免的。作为设计人员，应该尽可能降低功耗，确保系统以最小的空间满足“绿色”环保的设计目标。为达到这一目的，超小尺寸、微功耗比较器，例如MAX9060系列，成为当前市场的最佳选择。这些比较器是帮助设计人员控制功耗的关键所在。

　　硬件电路检测插孔的连接

　　我们首先简单回顾自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，在检测引脚连接一个上拉电阻，这样即可产生一个信号，表示耳机或其它外部装置是否插入插孔。典型连接中，如果有某个外部装置插入，检测引脚将断开。

图1 插孔自动检测电路

　　没有附件插入插孔时，输出信号被拉高;有附件插入插孔时，信号被拉低。该检测信号连接到一个微控制器端口，它能够在扬声器(无耳机时)和耳机扬声器(有耳机时)之间自动切换音频信号。

　　在微控制器输入之前，可以通过一个简单的晶体管对检测信号进行缓冲。该晶体管还可提供必要的电平转换，以便与控制器连接。在手机、PDA等空间受限应用中，需要选择封装尺寸不大于几个毫米的晶体管。也可以利用低成本、低功耗的超小尺寸比较器提供缓冲和电平转换功能。例如MAX9060系列，采用1mm × 1mm晶片级封装，仅消耗1μA电流。

　　耳机检测

　　图1所示的音频插孔设计用于处理常见的3芯音频插头。该插头连接到立体声耳机或带有麦克风的单声道耳机。利用下述电路，可以轻松地区分出立体声和单声道+麦克风耳机。电路设计依据为：耳机电阻很低(通常为8Ω、16Ω或32Ω)，而麦克风电阻很高(600Ω至10kΩ)。

　　这里简单介绍一下常见音频插孔和驻极体麦克风，有助于理解这些电路。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。对于立体声耳机，“金属环”位置连接右声道信号，“套筒”接地;对于带麦克风的单声道耳机，“金属环”连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

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图5 采用MAX9063比较器的压簧开关检测电路

　　当压簧开关按下时，电压VDETECT (图5)下拉至地电位附近，微控制器判断为逻辑“0”;当压簧开关释放时，VDETECT可能超出CMOS输入的VIH电压规格。根据RMIC-BIAS (本例中为2.2kΩ)和耳机中麦克风类型的不同，VDETECT会在1.24V至2.78V之间变化。所以，对于不同类型的微控制器，压簧开关无法直接与控制器连接。因此，图5采用了低功耗比较器。根据实际检测的麦克风类型设置基准电压，指示压簧开关的状态。当压簧开关按下时，比较器输出拉至高电平;释放开关时，拉至低电平。MAX9060系列比较器同样可以提供低功耗设计，用于压簧开关检测。

　　图6所示示波器截屏图是按下单声道耳机的压簧开关时获得的。设置与图5电路完全相同，只是采用了一个用于手机的2.5mm通用耳机进行测试。耳机插头带一个驻极体麦克风(带压簧开关)，32Ω扬声器连接到“金属环”处。采用3.3V电源供电，通过2.2kΩ电阻提供偏置时，麦克风吸收212μA的固定偏置电流。检测到的VDETECT直流电压为2.52V (图6)，MAX9063输出为低电平状态。按下压簧开关即将VDETECT接地，比较器输出通过一个外部10kΩ上拉电阻拉至高电平。由此可见，1mm×1mm CSP封装的MAX9063比较器非常适合检测压簧开关和附件。MAX9028系列比较器同样适合此类应用。

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