利用低功耗比较器自动检测音频附件

文章摘要：图6 这些波形由带压簧开关的驻极体麦克风产生，受单声道耳机及其内部电路控制。当单声道耳机的压簧开关按下时，比较器检测到麦克风短路，从而将输出上拉到逻辑高电平结语在便携应用中常常需要检测插孔、耳机和压簧开关。MAX9063、MAX9028系列专用比较器非常适合这类应用，这些器件所占用的空间非常小，所消耗的功率可以忽略不计。这些比较器为便携应用中的附件检测提供了一种经济的解决方案。www.88dzw.com驻极体麦克风典型的驻极体麦克风(图3)有一个电容元件，其电容随机械振动发生变化，从而产生与声波成比例的变化电压。驻极体麦克风始终具有内部静态电荷，无需外部电源。不过，仍然需要几个伏特的电压来为内

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　　图6 这些波形由带压簧开关的驻极体麦克风产生，受单声道耳机及其内部电路控制。当单声道耳机的压簧开关按下时，比较器检测到麦克风短路，从而将输出上拉到逻辑高电平

　　结语

　　在便携应用中常常需要检测插孔、耳机和压簧开关。MAX9063、MAX9028系列专用比较器非常适合这类应用，这些器件所占用的空间非常小，所消耗的功率可以忽略不计。这些比较器为便携应用中的附件检测提供了一种经济的解决方案。

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　　驻极体麦克风

　　典型的驻极体麦克风(图3)有一个电容元件，其电容随机械振动发生变化，从而产生与声波成比例的变化电压。驻极体麦克风始终具有内部静态电荷，无需外部电源。不过，仍然需要几个伏特的电压来为内部前置放大器FET供电。驻极体麦克风可以看作一个电流源，消耗固定电流。具有非常高的输出阻抗，高阻通过FET前置放大器转换成所要求的低阻，连接到后续放大器。驻极体麦克风因其低成本、小尺寸和良好的灵敏度，成为各种应用(例如免提电话耳麦、笔记本声卡)的最佳选择。

图3 驻极体麦克风的电气模型

　　麦克风通过一个电阻(通常为1kΩ至10kΩ)和电源进行偏置，提供所需的固定偏置电流。偏置电流范围为：100μA至800μA左右，具体取决于特定的麦克风及其制造商。偏置电阻根据所连接的电源电压、偏置电流和灵敏度要求进行选择。因此，偏置电压会因器件的不同以及工作条件的不同而变化。例如，在3V电源下，吸收100μA电流的2.2kΩ负载电阻，将产生2.78V的偏置电压。同样的电阻如果吸收800μA电流，则将产生1.24V的偏置电压。按照图4电路检测所连接的耳机类型。图中，2.2kΩ的电阻RMIC-BIAS连接到音频控制器提供的低噪声基准电压(VMIC-REF)。当音频插孔被插入附件时，VMIC-REF电压通过RMIC-BIAS作用到插头-地之间的等效电阻(图中未标出)上，从而在MAX9063的同相输入端产生电压VDETECT。对于立体声耳机，该电阻很小(8Ω、16Ω或32Ω);对于麦克风，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间浮动，电流值较大。由于VDETECT随着插入插孔的耳机类型而变化，所以能够通过一个比较器监测VDETECT，判断出耳机类型。

　　如图所示，假设微控制器的基准电压(VMIC-REF)为3V，32Ω耳机负载将产生43mV的VDETECT电压。而500μA固定电流的麦克风负载将产生1.9V的电压。注意，大多数应用中，直接连接VDETECT会出现问题。假设典型的微控制器端口的CMOS输入要求逻辑电平高于0.7×VCC和低于 0.3×VCC，那么采用3.3V供电的微控制器的输入逻辑电平应该高于2.3V、低于1V。500μA麦克风负载产生的1.9V电平不是有效的逻辑“1”电平。100μA至800μA的麦克风偏置电流将产生2.78V至1.24V的VDETECT，任何低于2.3V的电压都不满足控制器的VIH(输入高电平，假设RBIAS为2.2kΩ)要求。为了得到2.3V或更高的电压，麦克风偏置电流必须为318μA或更小。否则就必须改变2.2kΩ偏置电阻，从而改变麦克风的检测门限。由于具有32Ω典型负载的耳机能够轻松地将电平拉至地电位附近，所以产生1V甚至更低的逻辑低电平很容易实现。为了检测耳机类型，需要将VDETECT连接到比较器的一个输入端，将基准电压连接到另一个输入。比较器输出即代表了耳机类型。

　　这种便携式耳机检测应用的比较器应具有小尺寸，并且消耗很低的功率。图4所示比较器尺寸只有1mm×1mm，最大电源电流损耗仅为1μA。它对手机频率具有很强的抗干扰能力，提供极高的可靠性。比较器还具有内部滞回和低输入偏置电流等特性。这些特性使其成为对空间、功耗极为敏感的电池供电产品(例如：手机、便携式媒体播放器和笔记本电脑)中耳机检测电路的理想选择。

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