一種提高耳機接口通用性的方法
2023-06-13 07:09:21
專利名稱：一種提高耳機接口通用性的方法
技術領域：
本發明涉及耳機接口領域，特別是一種提高耳機接口通用性的方法。
背景技術：
目前，耳機已經變為手機等大部分可攜式產品必不可少的外接設備，現在大部分手機都對耳機都採用「一個蘿蔔一個坑」的方法配置，即一種型號的手機必須使用廠家指定的專用型號的配套耳機，不能兼容其他型號的耳機。這樣造成有可能即使是同一個廠家也必須有多種規格的耳機，不但使其產品之間的兼容性不好，而對外定製種類繁多的耳機又不利於生產的規範管理，較難保證產品質量和降低產品成本。正如某一個地區的人要求別人與其交流時，必須使用當地方言，而不能使用其他語言，這勢必造成這種交流有很大的局限性，不能有效地實現溝通。
同時由於可攜式產品的生產廠家繁多，每個廠家又有各種不同的產品系列，這樣對於某一個用戶來講，如果他有多個手機或者其他便攜設備的話，那麼他很有可能要同時配有幾個耳機，而且他必須清楚每個耳機的使用設備是什麼，所以給使用帶來不方便。其次，現在很多可攜式電子產品的用戶尤其是年輕人都希望他們所用產品具有新穎性設計，能夠體現「個性化」，因此他們希望能夠經常對所用產品的搭配進行更改，僅僅能使用專用耳機很難滿足他們對於產品的新穎性和「個性化」的需求，這樣將在很大程度上降低產品對於用戶的吸引力。
如果我們對於可攜式電子產品所用的耳機進行研究的話，我們會發現各種產品的耳機不能通用的原因有兩個首先是耳機接口的種類和結構不同，也就是說接口的機械尺寸之間有差別，機械特性上不匹配；其次是接口的機械尺寸相同，但耳機接口電路的引腳的電路定義不同，例如某個耳機接口定義的2腳為麥克風(MIC)輸入，而另外一個耳機的2腳定義為聲音輸出。對於第一種情況，由於機械特性的制約，很難做到耳機的通用，正如只會漢語的中國人不能與只會英語的美國人互相交流；對於第二種情況，在機構特性完全相同的基礎上，僅僅由於電路設計時對於引腳定義的不同而造成不能共用的情況下，對於普通用戶來說是很難理解，對產品的通用性也是十分可惜的，正如兩個都講漢語的中國人不能交流的原因僅僅是因為他們說的是各自家鄉的方言。
因此，需要提出一種更有效地提高耳機接口通用性的方法，來解決
發明內容本發明要解決的技術問題在於提供一種提高耳機接口通用性的方法，通過增加選擇、切換電路判斷插入耳機的類型，對耳機接口的電路進行選擇切換，以達到接口電路能夠兼容多個耳機的目的，從而提高耳機接口的通用性。
為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的一種提高耳機接口通用性的方法，當耳機插入設備的耳機插孔後，因為不同耳機的引腳定義不同而造成不同耳機的引腳電氣特性不同，根據這一特點設備對耳機的類型進行判別，根據判別結果，設備中的微處理器控制耳機接口電路中的選擇切換電路來針對不同耳機提供不同接口電路，從而使設備能夠支持多種耳機。
本發明的優點在於能夠有效增加可攜式電子產品的耳機接口電路的通用性，方便產品生產的同時有利於用戶靈活選擇所用耳機，解決了以往產品只能使用一個專用耳機所帶來的弊端。
圖1是本發明系統結構框圖。
圖中MCU為微處理器；MIC為麥克風；SPEAK為聲道。
圖2是本發明電路結構示意圖。
圖中J1是接口電路中的耳機插座；U1是fairchild公司的雙路模擬開關FSA2257；U2是MAXIM公司的比較器MAX9705；
R2是上拉電阻；R4、R5是分壓電阻；C1、C2是隔直電容。
圖3是本發明耳機插頭的引腳號碼定義的示意圖。
圖4是本發明第一類型的耳機結構示意圖。
圖5是本發明第二類型的耳機結構示意圖。
具體實施方式如圖1所示，針對現有技術的不足，本發明提出一種通過增加選擇、切換電路使耳機接口能夠兼容多種具有相同機械結構的耳機，從而增加耳機接口通用性的方法及其具體實現電路。
本實例以可攜式電子產品中常見的接口插頭為4pole類型的立體聲耳機為例，該接口電路實現了可以兼容兩種引腳定義不同的4pole類型的耳機。
如圖2所示，圖2中J1是接口電路中的耳機插座，U1是fairchild公司的雙路模擬開關FSA2257，該模擬開關實現通道切換功能；U2是MAXIM公司的比較器MAX9705，U2和上拉電阻R2以及分壓電阻R4、R5組成的電路可以實現對耳機是否插入以及耳機類型的判斷；電容C1、C2是耳機左右聲道輸出聲音信號所需的隔直電容。電源VCC是系統的工作電壓為3.0V，電源MIC_BIAS通過電阻R1提供給耳機中的麥克風作為其工作所需的偏置電壓，為3.0V。
信號MIC_IN是耳機上的麥克風輸入系統語音處理電路的聲音信號；信號SPEAK_L是系統語音處理電路輸出到耳機左聲道的聲音信號；信號SPEAK_R是系統語音處理電路輸出到耳機右聲道的聲音信號；信號HP_SELECT是由微處理器輸出給U1的通道切換控制信號；信號HP_DETECT是輸入到微處理器的耳機插入檢測信號；信號HP_TYPE是輸入微處理的耳機類型判定信號；信號HOOK_KEY是輸入微處理器的電話接聽按鍵中斷信號。
對應耳機接口電路中的插座J1的1～4引腳，4pole耳機插頭的引腳號碼定義如圖3所示。
本實例中所能兼容使用的兩種類型的4pole式耳機如圖4(第一類型)和圖5(第二類型)所示。
為了方便對比這兩個類型的耳機的接口定義，我們用表1分別表示第一類型和第二類型耳機的插頭接口定義。
表1兩種類型耳機的插頭接口定義
從表1中可以看出，對於這兩種耳機1腳均是接地引腳(對於大部分4pole型耳機均是如此)，同時3腳都是右聲道輸出；不同在於MIC輸入和左聲道輸出對於類型1分別為2、4腳，對於類型2則為相反的4、2腳。
參見所有視圖，下面介紹本設計電路兼容第一類型和第二類型兩種耳機的整個工作流程1、沒有耳機插入時此時由於接口插座J1的3腳和5腳相連，4腳和6腳相連，而且J1的5腳通過上拉電阻R2連接到高電平，此時微處理判定沒有耳機插入，不提供MIC的工作偏置電壓MIC_BIAS，同時控制系統語音處理電路不工作。
微處理器將U1的通道切換控制信號HP_SELECT輸出高電平，即J1的2腳連接到語音處理電路的左聲道輸出，而將4腳連接到MIC輸入。
2、當插入類型1的耳機時由於插耳機後，J1的3腳和5腳分開，4腳和6腳分開。此時J1的3腳與1腳之間為耳機的右聲道輸出SPEAKER，耳機SPEAKER的典型阻值為32歐姆，這個電阻與微處理器上耳機插入檢測引腳的大阻值上拉電阻(幾十K歐姆)分壓，使J1的3腳變為低電平，從而使微處理器判定有耳機插入，此時提供耳機的MIC的工作偏置電壓MIC_BIAS。
同時J1的4腳與1腳之間為耳機的左聲道輸出SPEAKER，因此J1的4腳與1腳之間的阻值為32歐姆，這個電阻與電阻R1對MIC_BIAS的3V電壓進行分壓，因此此時J1的4腳(即U2的正相輸入—第3腳)上的電壓VIN＝MIC_BIAS/(R1+RSPEAK)*RSPEAK＝3/(2.2K+32)*32＝0.04V其中RSPEAK就是耳機的SPEAKER的典型阻值，32歐姆。
由於VCC經過R4和R5的分壓，比較器U2的反相輸入—第4腳的電壓VREF＝VCC/(R4+R5)*R5＝3/(250K+50K)*50K＝0.5V因此比較器U2的引腳1輸出為低電平，微處理器根據這個低電平，判定插入的耳機是類型1的耳機。因此微處理器將U1的通道切換控制信號HP_SELECT輸出低電平，控制模擬開關切換為J1的2腳為MIC輸入，4腳為左聲道SPEAKER輸出。
3、當插入類型2的耳機時此時如同插入類型1的時，J1的3腳變為低電平，從而使微處理器判定有耳機插入，並提供MIC_BIAS電壓。
此時J1的4腳與1腳之間為MIC，因為MIC的典型阻值為1.2K左右，這個電阻與電阻R1對MIC_BIAS的3V電壓進行分壓，因此此時J1的4腳(即U2的3腳)上的電壓為VIN＝MIC_BIAS/(R1+RMIC)*RMIC＝3/(2.2K+1.2K)*1.2K＝1.05V其中RMIC就是耳機的MIC的典型阻值，1.2K歐姆。
由上面計算得到此時U2的4腳的電壓VREF仍然為0.5V，因此比較器U2的引腳1輸出為高電平，微處理器根據這個高電平，判定插入的耳機是類型2的耳機。因此微處理器將U1的通道切換控制信號HP_SELECT輸出高電平，控制模擬開關切換為J1的2腳為左聲道SPEAKER輸出，4腳為MIC輸入。
因此，本發明實現了可以兼容兩種引腳定義不同的4pole類型的耳機的接口電路。在本實例中所採用的耳機插入及類型判斷模塊和通道切換模塊的電路設計都是一般的應用方式，在實際使用中，可以選擇其它的電路形式來滿足具體要求。同時根據具體的實際應用中的耳機，用來作為耳機插入及類型判斷的信號量以及通道切換的輸入可能來自於耳機插座的其他引腳。
本發明根據具有相同機械結構的耳機的差異僅僅是其引腳定義的不同，通過判斷插入耳機的類型，對耳機接口的電路進行選擇切換，以達到接口電路能夠兼容多個耳機的目的。採用這種辦法能夠有效增加可攜式電子產品的耳機接口電路的通用性，方便產品生產的同時有利於用戶靈活選擇所用耳機，解決了以往產品只能使用一個專用耳機所帶來的弊端。
綜上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明申請專利範圍的內容所作的等效變化與修飾，都應為本發明的技術範疇。
權利要求
1.一種提高耳機接口通用性的方法，其特徵在於當耳機插入設備的耳機插孔後，因為不同耳機的引腳定義不同而造成不同耳機的引腳電氣特性不同，根據這一特點設備對耳機的類型進行判別，根據判別結果，設備中的微處理器控制耳機接口電路中的選擇切換電路來針對不同耳機提供不同接口電路，從而使設備能夠支持多種耳機。
2.根據權利要求1所述的提高耳機接口通用性的方法，其特徵在於所述耳機引腳電氣特性的不同是依據耳機的聲道和麥克風的電阻值不同來區分的。
3.根據權利要求2所述的提高耳機接口通用性的方法，其特徵在於所述耳機類型的不同是依據引腳上的電氣特性不同通過電壓比較器來實現的。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的提高耳機接口通用性的方法，其特徵在於所述選擇切換電路是通過模擬開關來實現針對不同耳機提供不同接口電路的。
全文摘要
本發明提供一種提高耳機接口通用性的方法，當耳機插入設備的耳機插孔後，因為不同耳機的引腳定義不同而造成不同耳機的引腳電氣特性不同，根據這一特點設備對耳機的類型進行判別，根據判別結果，設備中的微處理器控制耳機接口電路中的選擇切換電路來針對不同耳機提供不同接口電路，從而使設備能夠支持多種耳機。
文檔編號G06F3/16GK1728082SQ20051002828
公開日2006年2月1日 申請日期2005年7月29日 優先權日2005年7月29日
發明者邱亮 申請人:上海貝豪通訊電子有限公司