CN102778918A - 便携式电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种便携式电子装置，包括音频接口、USB电路、音频电路以及自动切换电路，所述自动切换电路连接至音频接口，并选择连接至USB电路或者音频电路，所述自动切换电路判断接入音频接口的电子装置种类，当接入音频接口的是音频装置，自动切换电路连接至音频电路，使音频接口实现语音信号的传送；当接入音频接口的是USB装置时，自动切换电路连接至USB电路，并输送电压至音频接口，使音频接口具备USB接口的数据交互功能。

Description

便携式电子装置
技术领域
本发明涉及一种便携式电子装置，尤其涉及一种可扩充USB接口数量的便携式电子装置。
背景技术
现有的便携式电子装置通常设置有USB接口、耳机接口以及话筒接口等多种接口。考虑到便携式电子装置的小型化，其接口的数量一般都设置得较少。以笔记本电脑为例，其通常仅设置有两个USB接口、一个耳机接口与一个话筒接口，而且其中一个USB接口一般都需要连接至鼠标，仅剩一个USB接口用于连接其他各类电子装置。显然，现有设计难以将该笔记本电脑同时与多个电子装置以USB接口相互连接，使用较为不便。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可扩充USB接口数量的便携式电子装置。
一种便携式电子装置，包括音频接口、USB电路、音频电路以及自动切换电路，所述自动切换电路连接至音频接口，并选择连接至USB电路或者音频电路，所述自动切换电路判断接入音频接口的电子装置种类，当接入音频接口的是音频装置，自动切换电路连接至音频电路，使音频接口实现语音信号的传送；当接入音频接口的是USB装置时，自动切换电路连接至USB电路，并输送电压至音频接口，使音频接口具备USB接口的数据交互功能。
本发明便携式电子装置内设自动切换电路，以根据接入音频接口的语音设备(话筒或者耳机等)或者USB装置(通过USB连接线接入的电子装置等)选择将该音频接口连接至USB电路或者音频电路，且当接入音频接口的为USB装置时，该自动切换电路还可通过音频接口提供一5V电源至接入的USB装置，以建立接入的USB装置与便携式电子装置的USB电路的连接，并实现数据的交换，使音频接口也具备USB接口的功能。如此，所述音频接口在空闲时可根据需要实现USB接口的功能，在无需设置更多USB接口的前提下有效缓解便携式电子装置USB接口紧缺的问题，使用更为方便，有利于便携式电子装置轻薄的发展需求。
附图说明
图1为本发明便携式电子装置的立体组装图。
图2为图1所示便携式电子装置的原理框图。
图3为图2所示便携式电子装置的自动侦测电路的电路原理图。
主要元件符号说明
便携式电子装置 100
音频接口 10
第一引脚 Pin1
第二引脚 Pin2
第三引脚 Pin3
第四引脚 Pin4
自动切换电路 30
上拉电路 31
上拉电阻 R1
二极管 D1
控制器 33
第一编程引脚 GPIO1
第二编程引脚 GPIO2
选择器 35
供电电路 37
场效应管 Q
采样电阻 R2
热插拔芯片 371
升压电路 3711
采样引脚 Samp1、Samp2
开启引脚 On/Off
状态引脚 Status
USB电路 50
音频电路 70
转接口 80
音频接口公头 81
USB接口母头 83
机体 90
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明的便携式电子装置100包括设于机体90内的音频接口10、自动切换电路30、USB电路50、音频电路70以及可插拔于音频接口10的转接口80。所述转接口80用以将现有的USB装置连接至音频接口10。所述音频接口10、USB电路50以及音频电路70均连接至自动切换电路30，所述自动切换电路30检测接入至音频接口10的元件种类，例如判断其属于耳机、话筒还是USB装置，并根据接入的元件种类对应连接至音频电路70或者USB电路50而实现语音功能或者数据交换功能。
请一并参阅图3，所述音频接口10包括至少一组现有的耳机接口与话筒接口，用以将外界的语言信号输入至便携式电子装置100内，或者将便携式电子装置100发出的语音信号传送至使用者收听。该音频接口10包括第一引脚Pin1、第二引脚Pin2、第三引脚Pin3以及第四引脚Pin4。所述第一引脚Pin1、第二引脚Pin2以及第三引脚Pin3分别对应耳机或者话筒的左声道引脚、右声道引脚以及接地引脚，且当所述音频接口10接入耳机接口或者话筒接口时，第一引脚Pin1与第二引脚Pin2分别连接至对应的左声道引脚与右声道引脚，第三引脚Pin3与第四引脚Pin4被接地引脚短路而使得该第三引脚Pin3与第四引脚Pin4均接地。所述第一引脚Pin1、第二引脚Pin2、第三引脚Pin3以及第四引脚Pin4还分别对应USB接口的第一数据引脚、第二数据引脚、接地引脚以及电源引脚，且当所述音频接口10通过转接口80接入USB装置时，第一引脚Pin1、第二引脚Pin2、第三引脚Pin3以及第四引脚Pin4分别连接至对应的第一数据引脚、第二数据引脚、接地引脚以及电源引脚。
自动切换电路30包括上拉电路31、控制器33、选择器35以及供电电路37。所述上拉电路31连接至控制器33与第四引脚Pin4之间，用以输入一高电平或者低电平的信号至控制器33，所述控制器33连接至选择器35以及供电电路37，用以根据上拉电路31发送的电平信号相应的控制选择器35连接至USB电路50或者音频电路70，同时控制供电电路37输出一5V电源至音频接口10。
所述上拉电路31用以上拉控制器33输入的电压，以输入一高电平或者低电平信号至控制器33。该上拉电路31包括一5V电源、一上拉电阻R1以及一二极管D1，所述上拉电阻R1连接至5V电源以及二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接至第四引脚Pin4，阳极还连接至所述控制器33。当音频接口10接入耳机或者话筒时，第三引脚Pin3与第四引脚Pin4被短路而接地，二极管D1导通，使得连接至二极管D1的阳极端处于低电位，以发送一低电平信号至控制器33。当音频接口10接入USB装置或者处于闲置状态时，所述第四引脚Pin4并未接地，二极管D1截止，使得连接至二极管D1的阳极端处于高电位，将发送一高电平信号至控制器33。
所述控制器33为一单片机，其具有第一编程引脚GPIO1以及第二编程引脚GPIO2。所述第一编程引脚GPIO1以及第二编程引脚GPIO2均为一通用输入/输出(General Purpose Input Output, GPIO)引脚，可通过上述软件的编程实现对上述两个引脚的控制。于本发明实施方式中，通过软件的编程实现，当第一编程引脚GPIO1高电位时，第二编程引脚GPIO2也将高电位，当第一编程引脚GPIO1低电位时，第二编程引脚GPIO2也将低电位。所述第一编程引脚GPIO1连接至二极管D1的阳极。第二编程引脚GPIO2连接至选择器35，使得当上拉电路31通过第一编程引脚GPIO1输入一高电平信号时，所述第二编程引脚GPIO2也将输出一高电平信号，触发选择器35连接至USB电路50，并控制供电电路37对音频接口10供电。于本发明实施方式中，所述控制器33接收到上拉电路31发送的高电平信号时，将控制供电电路37输出一5V电压至音频接口10。
选择器35为一模拟双路选择器，用以将音频接口10选择连接至USB电路50或者音频电路70。于本发明实施方式中，当所述选择器35接收到控制器33的第二编程引脚GPIO2发送的低电平信号时，该选择器35将连接至音频电路70；当所述选择器35接收到控制器33的第二编程引脚GPIO2发送的高电平信号时，该选择器35将连接至USB电路50。
供电电路37包括一5V电源、热插拔芯片371、采样电阻R2以及场效应管Q，所述5V电源、采样电阻R2以及场效应管Q依次电性连接，并连接至音频接口10的第四引脚Pin4，用以对音频接口10供电。所述热插拔芯片371连接至控制器33、采样电阻R2以及场效应管Q，所述热插拔芯片371通过采样电阻R2上的电流检测该供电电路37的电流，并相应控制场效应管Q的导通，以防止所述供电电路37上的电流过大而烧损所述供电电路37以及音频接口10。
于本发明实施方式中，所述热插拔芯片371包括一升压电路3711、状态引脚Status、开启引脚On/Off以及采样引脚Samp1、Samp2。所述升压电路3711连接至场效应管Q，用以控制场效应管Q的导通。
所述采样引脚Samp1、Samp2分别连接至采样电阻R2的相对两端，用以检测采样电阻R2上的电流。当热插拔芯片371检测到采样电阻R2上的电流过大时(通过检测采样电阻R2上的压降来确定)，所述升压电路3711将截止场效应管Q，状态引脚Status同时发送一低电平信号至控制器33，使控制器33发送一关闭信号至开启引脚On/Off，以关闭该热插拔芯片371。当热插拔芯片371检测到采样电阻R2上的电流正常时,所述升压电路3711将导通场效应管Q，状态引脚同时发送一高电平信号至控制器33，以告知该供电电路37线路正常，该控制器33将保持该热插拔芯片371的正常运行。
于本发明实施方式中，所述采样电阻R2为一阻值较小(毫欧姆级)的电阻，使得所述5V电源经过该采样电阻R2以及场效应管Q的压降也较小。
于本发明实施方式中，所述场效应管Q为一NMOS管，包括二极管、源极S、漏极D以及栅极G。所述二极管的正极朝向源极S，负极朝向漏极D，漏极D通过采样电阻R2连接至5V电源，源极S通过一电容C接地，并连接至第四引脚Pin4，栅极G连接至热插拔芯片371的升压电路3711。于本发明实施方式中，所述场效应管Q在升压电路3711的作用下使得该场效应管Q的VGS＞0而导通，在升压电路3711的作用下使该场效应管Q的VGS＜0而截止。
所述USB电路50以及音频电路70为便携式电子装置100内设的现有的电路模块，用以分别实现数据交换功能以及语音功能。当选择器35连接至音频电路70时，所述音频电路70将连接至音频接口10的第一引脚Pin1与第二引脚Pin2，以通过第一引脚Pin1与第二引脚Pin2连接至对应耳机或者话筒的左声道与右声道，此时，该音频接口10实现现有语音信号的传送的功能。当选择器35连接至USB电路50时，该选择器35将所述音频接口10连接至USB电路50，所述USB电路50将连接至音频接口10的第一引脚Pin1与第二引脚Pin2，以通过第一引脚Pin1与第二引脚Pin2连接至对应USB传输线的第一数据引脚与第二数据引脚，即可使所述音频接口10具备USB接口的功能。
所述转接口80为一现有的音频转接口，用以将音频接口10转换成一USB接口，即可实现该便携式电子装置100通过音频接口10接入USB装置。于本发明实施方式中，该转接口80的一端为一与音频接口10相匹配的音频接口公头81，另一端为一USB接口母头83，且所述音频接口公头81设置有与USB接口母头83相对应的第一数据引脚、第二数据引脚、接地引脚以及电源引脚，使得USB装置通过该转接口80连接至音频接口10时，所述音频接口10的第一引脚Pin1、第二引脚Pin2、第三引脚Pin3与第四引脚Pin4能够通过转接口80与USB装置的第一数据引脚、第二数据引脚、接地引脚以及电源引脚对应连接，即可实现数据交换功能。
该便携式电子装置100的工作原理如下：
当所述音频接口10闲置时，所述音频接口10的第一引脚Pin1、第二引脚Pin2、第三引脚Pin3以及第四引脚Pin4均为悬空，二极管D1截止，使连接至二极管D1的正极的第一编程引脚GPIO1高电位，第二编程引脚GPIO2也随第一编程引脚GPIO1高电位而输出一高电平信号至选择器35，以触发所述选择器35连接至USB电路50。所述控制器33第二编程引脚GPIO2高电位，该控制器33将发送一开启信号至开启引脚On/Off，以开启该热插拔芯片371监控该供电电路37上的线路是否正常。所述热插拔芯片371内的升压电路3711将导通场效应管Q，使所述5V电源经过采样电阻R2以及场效应管Q后对连接至源极S的电容C充电，采样电阻R2上流经一较小的电流。
当音频接口10接入话筒或者耳机时，音频接口10的第一引脚Pin1、第二引脚Pin2分别连接至接入的耳机或者话筒的左声道及右声道，音频接口10的第三引脚Pin3与第四引脚Pin4被接入的耳机或者话筒的接地引脚短路而接地。此时，所述供电电路37中的5V电源将通过采样电阻R2以及场效应管Q以及第四引脚Pin4接地，使该供电电路37上流经一较大的电流。热插拔芯片371检测到采样电阻R2上的大电流时，状态引脚Status发送一低电平信号至控制器33，以告知控制器33该供电电路37上的电流过大，控制器33将发送一关闭信号至开启引脚On/Off，以关闭该热插拔芯片371。此时，所述升压电路3711也将停止工作而截止所述场效应管Q，以停止5V电源输出至第四引脚Pin4，防止该供电电路37由于电流过大而烧坏。所述上拉电路31的二极管D1导通，二极管D1的正极为一低电位，即可输出一低电平信号至连接至二极管D1的正极的第一编程引脚GPIO1，第二编程引脚GPIO2也随第一编程引脚GPIO1输出一低电平信号，并触发所述选择器35连接至音频电路70。音频电路70即可通过第一引脚Pin1与第二引脚Pin2将语音信号传送至接入的耳机，或者接收接入的话筒的左声道、右声道输入的语音信号。
当音频接口10接入的为USB装置时，音频接口10的第一引脚Pin1、第二引脚Pin2、第三引脚Pin3与第四引脚Pin4分别通过转接口80连接至USB装置的第一数据引脚、第二数据引脚、接地引脚以及电源引脚。此时，所述第四引脚Pin4未接地而保持高电位，选择器35保持连接至USB电路50。供电电路37的5V电源经过采样电阻R2以及场效应管Q输出至第四引脚Pin4，以通过第四引脚Pin4供电给接入的USB装置，以建立接入的USB装置与该便携式电子装置100的连接。同时，该音频接口10通过第一引脚Pin1、第二引脚Pin2与接入的USB装置的USB连接线的第一数据引脚与第二数据引脚实现数据的交换，即可使该音频接口10也具备USB接口的功能。于此过程中，所述热插拔芯片371保持监测采样电阻R2上的电流，升压电路3711保持作动场效应管Q的导通。
显然，本发明实施方式的便携式电子装置100，其内设自动切换电路30，以根据接入音频接口10的语音设备(话筒或者耳机等)或者USB装置(通过USB连接线接入的电子装置等)选择将该音频接口10连接至USB电路50或者音频电路70，且当接入音频接口10的为USB装置时，该自动切换电路30还可通过音频接口10提供一5V电源至接入的USB装置，以建立接入的USB装置与便携式电子装置100的USB电路50的连接，使音频接口10也具备USB接口的功能。如此，所述音频接口10在空闲时还可根据需要实现USB接口的功能，在无需设置过多的USB接口的前提下有效缓解便携式电子装置USB接口紧缺的问题，使用更为方便。

Claims (10)

1.一种便携式电子装置，包括音频接口、USB电路以及音频电路，其特征在于：所述便携式电子装置还包括自动切换电路，所述自动切换电路连接至音频接口，并选择连接至USB电路或者音频电路，所述自动切换电路判断接入音频接口的电子装置种类，当接入音频接口的是音频装置，自动切换电路连接至音频电路，使音频接口实现语音信号的传送；当接入音频接口的是USB装置时，自动切换电路连接至USB电路，并输送电压至音频接口，使音频接口具备USB接口的数据交互功能。
2.如权利要求1所述的便携式电子装置，其特征在于：所述自动切换电路包括上拉电路、控制器，所述上拉电路连接至音频接口以及控制器，当音频接口连接音频装置时，上拉电路将输出一低电平信号至控制器，当音频接口连接至USB装置时，上拉电路将输出一高电平信号至控制器，所述自动切换电路即通过控制器接收到高电平信号或者低电平信号判断连接至音频接口的电子装置种类。
3.如权利要求2所述的便携式电子装置，其特征在于：所述自动切换电路还包括连接至控制器的选择器，自动切换电路通过选择器连接至音频电路或者USB电路，当控制器接收到低电平信号时，控制选择器连接至音频电路；当控制器接收高电平信号时，控制选择器连接至USB电路。
4.如权利要求3所述的便携式电子装置，其特征在于：所述自动切换电路还包括供电电路，供电电路连接至控制器以及音频接口之间，所述自动切换电路检测到音频接口连接至USB装置时，通过控制器控制供电电路输送电压至音频接口。
5.如权利要求2所述的便携式电子装置，其特征在于：所述上拉电路包括依次电性连接的电源、上拉电阻以及二极管，所述二极管的正极连接至控制器，负极连接至音频接口，当音频接口连接至音频装置时，所述二极管导通，使二极管的正极低电位而发送一低电平信号至连接至二极管的正极的控制器；当音频接口连接至USB装置时，所述二极管截止，以发送一高电平信号至连接至二极管正极的控制器。
6.如权利要求4所述的便携式电子装置，其特征在于：所述供电电路包括电源、热插拔芯片、采样电阻以及场效应管，所述电源、采样电阻以及场效应管以及电性连接，并通过场效应管连接至音频接口，所述热插拔芯片连接至场效应管，该热插拔芯片通过控制场效应管的导通控制供电电路对音频接口的供电。
7.如权利要求6所述的便携式电子装置，其特征在于：所述热插拔芯片检测采样电阻上的电流，当采样电阻上的电流突然变大时，热插拔芯片将截止场效应管而停止供电电路对音频接口供电。
8.如权利要求7所述的便携式电子装置，其特征在于：所述热插拔芯片还连接至控制器，当热插拔芯片检测到采样电阻上的电流突然增大时，控制器将关闭热插拔芯片，待控制器接收到上拉电路发送的高电平信号时，该控制器再开启热插拔芯片。
9.如权利要求3所述的便携式电子装置，其特征在于：所述选择器为一模拟双路选择器。
10.如权利要求1所述的便携式电子装置，其特征在于：所述便携式电子装置还包括转接口，用以将音频接口转换成USB接口，所述音频接口通过该转接口接入USB装置。
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