CN102740181A - 耳机接口电路及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子设备领域，提供了一种耳机接口电路及电子设备。该耳机接口电路的耳机中断检测端连接于接口的右声道脚或左声道脚，耳机接口电路还包括连接于右声道脚或左声道脚、将耳机中断检测端钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的耳机插接检测电路。由于设置的耳机插接检测电路，可降低耳机检测延迟的同时保证了音质和音量；该耳机接口电路用于电子设备中，可保证电子设备的良好使用效果。

Description

耳机接口电路及电子设备
技术领域
本发明涉及电子设备领域，具体涉及耳机接口电路及电子设备。
背景技术
随着科技的进步及社会的发展，耳机已经成为手机、电脑等电子设备上不可或缺的重要配件之一。
这些电子设备一般设置有接口电路与耳机连接，设置的接口电路具备检测耳机插接情况的耳机插接检测电路。现有技术中提供的一种基本耳机接口电路原理图如图1所示。该电路包括插接如图2所示的耳机接头JT1的接口JK1，接口JK1的右声道脚2通过电阻R11接控制芯片的右声道音频输出端Earphone_R，左声道脚3通过电阻R12接控制芯片的左声道音频输出端Earphone_L，左声道脚3和簧片脚4、右声道脚2和簧片脚5均为机械簧片组成开关。当未接耳机时，左声道脚3和簧片脚4、右声道脚2和簧片脚5均断开。耳机插接检测电路可连接于左声道脚3或簧片脚5，本图示中耳机插接检测电路连接于左声道脚3。该耳机插接检测电路包括二极管D1和电阻R13，其中电阻R13的一端接接口JK1的左声道脚3，另一端接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极接控制芯片的耳机中断检测端EINT_HEADSET。
为防止静电，一般在右声道脚2、左声道脚3分别设置有由双向二极管T1和电容C1、双向二极管T2和电容C2构成的防静电电路。
目前的耳机接头一般可分为三段式和四段式，鉴于无论是三段式还是四段式均不影响说明现有技术存在的问题，此处，以四段式的耳机接头作说明。
参照图2，四段式耳机接头的结构示意图。该耳机接头JT1的前端为左声道音频输入端Left，第二段为右声道音频输入端Right，第三段为音频信号输出端Mic，末端为接地端Ground。其中左声道音频输入端Left和接地端Ground之间接左声道扬声器SPL，右声道音频输入端Right和接地端Ground之间接有右声道扬声器SPR，音频信号输出端Mic和接地端Ground之间接有麦克风MIC。
当耳机接头JT1未接入接口JK1时，接口JK1的簧片脚4和左声道脚3断开，此时控制芯片的耳机中断检测端EINT_HEADSET默认为高电平，即未检测到耳机接入，控制芯片不产生中断。
当耳机接头JT1接入接口JK1时，左声道音频输入端Left接左声道脚3，右声道音频输入端Right接右声道脚2，音频信号输出端Mic接麦克风脚6，接地端Ground接接地脚1，实现电气连接。同时接口JK1的簧片脚4和左声道脚3在接头JT1的作用下接触，此时簧片脚4与左声道脚3接通，并通过左声道扬声器SPL接地，由于扬声器的线圈的直流阻抗很小，一般为32欧姆，此时二极管D1阴极的电平几乎为0，因此二极管D1导通，并将控制芯片的耳机中断检测端EINT_HEADSET电平拉低，此时控制芯片检测到耳机接入，控制芯片产生中断，提示耳机接入，该接口电路开始工作。
以上所述的现有技术中提供的一种基本耳机接口电路，其具有结构简单、成本低等优点，但是由于采用机械簧片的断开或接触以实现耳机插接检测的功能，当机械簧片出现老化、氧化、脏污等情况时均易造成开关功能的不稳定甚至失效，可靠性不佳。
由此，参照图3，现有技术提供了另外一种耳机接口电路原理图。对比如图1所示的现有技术中提供的一种基本耳机接口电路，该电路的接口JK1的右声道脚2通过电容C21和电阻R21接控制芯片的右声道音频输出端Earphone_R，左声道脚3通过电容C22和电阻R22接控制芯片的左声道音频输出端Earphone_L，耳机插接检测电路包括二极管D1，二极管D1的阴极接左声道脚3，阳极接控制芯片的耳机中断检测端EINT_HEADSET。
当耳机接头JT1未接入接口JK1时，由于电容的隔直作用，同时左声道脚3悬空，因此二极管D1截止，耳机中断检测端EINT_HEADSET默认为高电平，即未检测到耳机接入，控制芯片不产生中断。
当耳机接头JT1接入接口JK1时，左声道脚3通过左声道扬声器SPL接地，此时二极管D1导通，并将控制芯片的耳机中断检测端EINT_HEADSET电平拉低，此时控制芯片检测到耳机接入，控制芯片产生中断，提示耳机接入，该接口电路开始工作。
从以上分析，该耳机接口电路避免了机械开关的缺点，但同时引入了新的问题：如果电容C22的容值偏小，那么电阻R22和电容C22组成的RC滤波器对低频信号损耗较大，耳机低音音质效果和音量均受到较大影响；如果C22容值偏大，其储能作用过于明显，当耳机从接口拔出时，电容C22与左声道脚3连接的一端（亦即二极管D1的阴极）电平变化过于缓慢，导致控制芯片的耳机中断检测端EINT_HEADSET的检测大幅度延迟，影响电子设备的正常使用。实验表明，当电容C22的容值小于47uF时耳机低音音质较差、音量较低，耳机插拔检测延迟4S左右，当电容C22的容值大于100uF时耳机音质和音量较好，但耳机插拔检测延迟甚至接近10S，严重影响电子设备的正常使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耳机接口检测电路及电子设备，旨在解决现有技术中的电子设备的耳机接口电路的耳机检测延迟及音质、音量的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种耳机接口电路，与控制芯片连接，所述耳机接口电路包括插接耳机接头的接口，所述接口的右声道脚通过串联的电容C31和电阻R31接所述控制芯片的右声道音频输出端，所述接口的左声道脚通过串联的电容C32和电阻R32接所述控制芯片的左声道音频输出端；
所述耳机接口电路还包括连接于所述右声道脚或左声道脚与所述控制芯片的耳机中断检测端之间的，将所述耳机中断检测端钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的耳机插接检测电路。
所述耳机插接检测电路包括二极管D1，以及由电阻R33、电阻R34串联组成的、将所述二极管D1的阴极钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的分压电路；
所述分压电路连接于所述控制芯片的电源端与地之间；
所述二极管D1的阴极接所述电阻R33和电阻R34的公共连接端，所述二极管D1的阴极还接所述接口的左声道脚或所述右声道脚，所述二极管D1的阳极接所述控制芯片的耳机中断检测端。
一种电子设备，包括控制芯片，所述电子设备还包括与所述控制芯片连接的耳机接口电路，所述耳机接口电路包括插接耳机接头的接口，所述接口的右声道脚通过串联的电容C31和电阻R31接所述控制芯片的右声道音频输出端，所述接口的左声道脚通过串联的电容C32和电阻R32接所述控制芯片的左声道音频输出端；
所述耳机接口电路还包括连接于所述右声道脚或左声道脚与所述控制芯片的耳机中断检测端之间的，将所述耳机中断检测端钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的耳机插接检测电路。
所述耳机插接检测电路包括二极管D1，以及由电阻R33、电阻R34串联组成的、将所述二极管D1的阴极钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的分压电路；
所述分压电路连接于所述控制芯片的电源端与地之间；
所述二极管D1的阴极接所述电阻R33和电阻R34的公共连接端，所述二极管D1的阴极还接所述接口的左声道脚或所述右声道脚，所述二极管D1的阳极接所述控制芯片的耳机中断检测端。
所述电子设备包括手机、电脑、MP3、MP4。
本发明提供的耳机接口电路，耳机中断检测端连接于所述接口的右声道脚或左声道脚，所述耳机接口电路还包括连接于所述右声道脚或左声道脚、将耳机中断检测端钳制于高电平的耳机插接检测电路。当耳机未接入接口时，耳机中断检测端被钳制于高电平，控制芯片的耳机中断检测端检测到高电平，即未检测到耳机接入；当耳机接入接口时，电容C32通过耳机迅速放电，耳机迅速将耳机中断检测端拉低，控制芯片的耳机中断检测端检测到低电平，即检测到耳机接入；当耳机从接口拔出时，右声道脚或左声道脚悬空，耳机插接检测电路迅速将电容C32的电平拉高，耳机中断检测端检测到高电平，即未检测到耳机接入。由于设置的耳机插接检测电路，因此可选择容值较大的电容C32和阻值较小的电阻R32，从而在降低耳机检测延迟的同时保证了音质和音量；该耳机接口电路用于电子设备中，可保证电子设备的良好使用效果。
附图说明
图1为现有技术中提供的一种基本耳机接口电路原理图；
图2为四段式耳机接头的机构示意图；
图3为现有技术提供的另外一种耳机接口电路原理图；
图4为本发明实施例提供的耳机接口电路原理图；
图5为本发明实施例提供的耳机接口电路与现有技术中提供的耳机接口电路的耳机检测时间的对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种耳机接口电路，耳机中断检测端连接于接口的右声道脚或左声道脚，耳机接口电路还包括连接于右声道脚或左声道脚、将耳机中断检测端钳制于高电平的耳机插接检测电路。
参照图4，本发明实施例提供的耳机接口电路原理图。一种耳机接口电路，与控制芯片100连接，该耳机接口电路包括插接如图2所示的耳机接头JT1的接口JK1。接口JK1的右声道脚2通过串联的电容C31和电阻R31接控制芯片100的右声道音频输出端Earphone_R，接口JK1的左声道脚3通过串联的电容C32和电阻R32接控制芯片100的左声道音频输出端Earphone_L。
耳机接口电路还包括连接于右声道脚2或左声道脚3与控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET之间的，将耳机中断检测端EINT_HEADSET钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的耳机插接检测电路200。由于耳机插入接口JK1后，右声道脚2和左声道脚3均通过耳机的扬声器接地，因此该耳机插接检测电路200连接于右声道脚2或左声道脚3均可实现本发明的技术效果。本实施例中，该耳机插接检测电路200连接于左声道脚3。
该耳机插接检测电路200包括二极管D1，以及由电阻R33、电阻R34串联组成的、将二极管D1的阴极钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的分压电路201；
分压电路201连接于控制芯片100的电源端VDD与地之间；
二极管D1的阴极接电阻R33和电阻R34的公共连接端，二极管D1的阴极还接接口JK1的左声道脚3或右声道脚2，二极管D1的阳极接控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET。鉴于以上所述的，该耳机插接检测电路200连接于左声道脚3，故本实施例中，二极管D1的阴极接左声道脚3。
以下对本发明提供的耳机接口电路的原理作进一步的分析：
电阻R31和电容C31，电阻R32和电容C32分别组成RC滤波电路，通过改变R31、R32的阻值或者C31、C32的容值，可以调节RC滤波电路的带宽，从而实现调节耳机低音效果（Bass）。另一方面，电容C32还起到了隔直流的作用，当耳机信号由Class-D音频功率放大器输出时，可有效保证耳机中断检测端EINT_HEADSET的检测。假设电阻R31和电阻R32的阻值均等于R1，电容C31和电容C32的容值均等于C，耳机扬声器的直流电阻为R2，则此RC滤波电路的带宽fc可通过以下公式得到：
f c = 1 2 π ( R 1 + R 2 ) C
振幅衰减可通过以下公式得到：
Amplitude = 20 log R 2 R 1 + R 2 dB
从公式不难看出：电容C值越大，fc越小，耳机的低音效果越好，电阻R1（耳机扬声器电阻R2一般远小于R1且为定值）越大，fc越小，耳机的低音效果越好，振幅衰减越大，音量越小。为了得到较好的低音效果和音量，势必要选择较大的电容C和较小的电阻R1。这样就带来了新的问题：电容C32充放电时间太久，延缓了二极管D1阴极电平的变化速度，造成耳机插拔检测的延迟。
而本发明设置的分压电路201，电阻R34下拉到地，电阻R33上拉到电源端VDD，该电源端VDD的电压与耳机中断检测端EINT_HEADSET默认为高电平电压一致。电阻R33、电阻R34的阻值选取有如下两个要求：
1）为保证左声道脚悬空时二极管D1截止，该分压电路201通过电阻R34将二极管D1的阴极的电平钳制于与所述耳机中断检测端EINT_HEADSET同等电平，电阻R34的阻值要远大于电阻R33，要求：
R 33 R 33 + R 34 &times; VDD < U on ,
其中Uon为二极管D1的正向导通电压；
2）为保证该耳机插拔检测电路200处于低功耗状态，分压电路201漏电流足够小，可参考范围：
VDD R 33 + R 34 &le; 0.1 mA .
当耳机未插入时，分压电路201将二极管D1的阴极钳制于与所述耳机中断检测端EINT_HEADSET同等电平，此时二极管D1处于截止状态，耳机中断检测端EINT_HEADSET为默认高电平，耳机中断检测端不受外界信号干扰，同时电容C32通过电阻R33快速充满电。此时控制芯片100未检测到耳机接入，不产生中断。
当耳机插入时，电阻R34与接入接口JK1的耳机的左声道扬声器SPL并联接地，电阻R34与耳机的左声道扬声器SPL并联后的电阻极小，此时二极管D1的阴极相当于接地，电容C32通过耳机快速放电，二极管D1的阴极电平迅速降为0V左右而导通，将控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET电平拉低，此时控制芯片100检测到耳机接入，控制芯片100产生中断，提示耳机接入。
当耳机从接口JK1拔出时，接口JK1的左声道脚3悬空，分压电路201迅速通过电阻R33将电容C32的电平拉高至与所述耳机中断检测端EINT_HEADSET同等电平，二极管D1截止，控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET恢复为默认高电平，控制芯片100提示耳机已拔出。
由于设置的分压电路201，因此电容C32可选择较大的容值，从而在降低耳机检测延迟的同时保证了音质和音量。
参照图5，本发明实施例提供的耳机接口电路与现有技术中提供的耳机接口电路的耳机检测时间的对比图。所选取的元器件值为，电容C32的容值为220uf，电阻R32的阻值为100ohm。未设置分压电路201时，耳机插拔检测延迟为T1；设置分压电路201时，耳机插拔延迟为T2。很明显，T1>>T2，设置分压电路201后，耳机插拔延迟T2很小，基本可以忽略。
本发明实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括控制芯片100，该电子设备还包括与控制芯片100连接的耳机接口电路，该耳机接口电路包括插接如图2所示的耳机接头JT1的接口JK1。
接口JK1的右声道脚2通过串联的电容C31和电阻R31接控制芯片100的右声道音频输出端Earphone_R，接口JK1的左声道脚3通过串联的电容C32和电阻R32接控制芯片100的左声道音频输出端Earphone_L。
耳机接口电路还包括连接于右声道脚2或左声道脚3与控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET之间的，将耳机中断检测端EINT_HEADSET钳制于所述耳机中断检测端同等电平的耳机插接检测电路200。
该耳机插接检测电路200包括二极管D1，以及由电阻R33、电阻R34串联组成的、将二极管D1的阴极钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的分压电路201；
分压电路201连接于控制芯片100的电源端VDD与地之间；
二极管D1的阴极接电阻R33和电阻R34的公共连接端，二极管D1的阴极还接接口的左声道脚3或右声道脚2，二极管D1的阳极接控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET。
该电子设备包括手机、电脑、MP3、MP4。
本发明提供的耳机接口电路，通过电阻R33和电阻R34组成的分压电路201将二极管D1的阴极钳制于与所述耳机中断检测端同等电平，当耳机未接入接口JK1时，二极管D1截止，控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET检测到高电平，即未检测到耳机接入；当耳机接入接口JK1时，电容C32通过耳机迅速放电，耳机迅速将二极管D1的阴极拉低，二极管D1导通，控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET检测到低电平，即检测到耳机接入；当耳机从接口JK1拔出时，左声道脚3悬空，分压电路201迅速将电容C32的电平拉高，二极管D1截止，控制芯片100的耳机中断检测端EINT_HEADSET检测到高电平，即未检测到耳机接入。由于设置的分压电路201，因此可选择容值较大的电容C32和阻值较小的电阻R32，从而在降低耳机检测延迟的同时保证了音质和音量；该耳机接口电路用于电子设备中，保证了电子设备的良好使用效果。
以上所述仅为本发明优选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (5)

1.一种耳机接口电路，与控制芯片连接，其特征在于，所述耳机接口电路包括插接耳机接头的接口，所述接口的右声道脚通过串联的电容C31和电阻R31接所述控制芯片的右声道音频输出端，所述接口的左声道脚通过串联的电容C32和电阻R32接所述控制芯片的左声道音频输出端；
所述耳机接口电路还包括连接于所述右声道脚或左声道脚与所述控制芯片的耳机中断检测端之间的，将所述耳机中断检测端钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的耳机插接检测电路。
2.如权利要求1所述的耳机接口电路，其特征在于，所述耳机插接检测电路包括二极管D1，以及由电阻R33、电阻R34串联组成的、将所述二极管D1的阴极钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的分压电路；
所述分压电路连接于所述控制芯片的电源端与地之间；
所述二极管D1的阴极接所述电阻R33和电阻R34的公共连接端，所述二极管D1的阴极还接所述接口的左声道脚或所述右声道脚，所述二极管D1的阳极接所述控制芯片的耳机中断检测端。
3.一种电子设备，包括控制芯片，其特征在于，所述电子设备还包括与所述控制芯片连接的耳机接口电路，所述耳机接口电路包括插接耳机接头的接口，所述接口的右声道脚通过串联的电容C31和电阻R31接所述控制芯片的右声道音频输出端，所述接口的左声道脚通过串联的电容C32和电阻R32接所述控制芯片的左声道音频输出端；
所述耳机接口电路还包括连接于所述右声道脚或左声道脚与所述控制芯片的耳机中断检测端之间的，将所述耳机中断检测端钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的耳机插接检测电路。
4.如权利要求1所述的耳机接口电路，其特征在于，所述耳机插接检测电路包括二极管D1，以及由电阻R33、电阻R34串联组成的、将所述二极管D1的阴极钳制于与所述耳机中断检测端同等电平的分压电路；
所述分压电路连接于所述控制芯片的电源端与地之间；
所述二极管D1的阴极接所述电阻R33和电阻R34的公共连接端，所述二极管D1的阴极还接所述接口的左声道脚或所述右声道脚，所述二极管D1的阳极接所述控制芯片的耳机中断检测端。
5.如权利要求3所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括手机、电脑、MP3、MP4。
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