CN103188594A - 一种耳机检测电路及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耳机检测电路及其检测方法，该检测电路包括：麦克风信号线；第一声道信号线；第二声道信号线；和电平整形电路，电平整形电路包括第一电阻和施密特触发器，施密特触发器的第一端和第二端连接第一电阻，第一端作为电平整形电路的输入端电连接至所述第一声道信号线，用于接收第一声道的电平信号，第二端连接至供电网络获得第一电压以驱动施密特触发器工作，施密特触发器的第三端作为电平整形电路的输出端电连接至手机主芯片的耳机检测管脚，以对手机主芯片的检测端提供稳定的高电平或低电平。本发明通过在手机主芯片采样电路前端设置波形整形电路，过滤耳机第一声道信号线上的信号振荡，以对手机主芯片检测端提供稳定可靠的电平。

Description

一种耳机检测电路及其检测方法

技术领域

本发明涉及耳机检测领域，特别涉及一种耳机检测电路及其检测方法。

背景技术

现有的电子设备，例如手机、平板电脑等超薄便携设备均设置有外接耳机接口，即耳机座。常用的检测耳机是否插入的方法是，利用耳机座中特定位置与耳机弹片的机械接触和机械断开，以此判断是否有耳机插入。图1所示为现有的标准耳机座的耳机检测电路连接方式示意图，图1的左部分为耳机座，右部分为耳机。耳机的位置M、P、Q、R分别连接耳机的左声道信号线EAR L、右声道信号线EAR R、麦克风信号线MIC以及地线GND，耳机座的TIP、RING、RING2、SLEEVE部件在耳机插入到位后分别压接到耳机的M、P、Q、R对应位置。通过位于耳机的位置M上的弹片与耳机座的DETECT部分弹开或者短接来判断是否有耳机插入。

但是随着超薄手机的出现，对耳机座的厚度要求也越来越高。耳机座厚度的降低会导致良品率降低、成本大幅提高、且导致的弹片数量减少和弹片放置位置移动，从而使终端设备在使用中产生影响用户感受的噪声和检测功能异常等缺陷。图2所示为现有的超薄耳机座的耳机检测电路连接方式示意图。与图1不同的是，由于耳机座2的厚度限制，在耳机插入到位后，通过位于耳机的位置R上的弹片与耳机座的DETECT部分弹开或者短接来判断是否有耳机插入，该结构会导致耳机未完全插入到位即可能检测切换到耳机模式。此时耳机麦克风信号线MIC有输出电压，继续插入耳机，则耳机端将出现机械位移过程中与带电弹片瞬间短接导致的POP噪音，且通话过程中会出现挂机、静音等误操作。

因此，针对由于耳机座厚度限制而导致结构上无法改良的耳机弹片位置不理想的问题，需要一种不依赖耳机座，即可进行耳机检测的电路及其检测方法。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决第一声道电路上多种复杂电平信号同时存在、高低电平不易判定的问题，达到选用任意耳机座都可匹配实现耳机检测的目的。

为达到上述目的，本发明一方面提供一种耳机检测电路，包括：麦克风信号线；第一声道信号线；第二声道信号线；和电平整形电路，所述电平整形电路包括第一电阻和施密特触发器，所述施密特触发器的第一端和第二端连接所述第一电阻，所述第一端作为所述电平整形电路的输入端电连接至所述第一声道信号线，用于接收所述第一声道的电平信号，所述第二端连接至供电网络获得第一电压以驱动所述施密特触发器工作，所述施密特触发器的第三端作为所述电平整形电路的输出端电连接至手机主芯片的耳机检测管脚，以对所述手机主芯片的检测端提供稳定的高电平或低电平。

在本发明的一个实施例中，所述第一声道是左声道，第二声道是右声道，且所述左声道位于耳机的端部接近人耳的位置。因为耳机国际设计标准均将接近人耳的耳机末端设计为左声道，故本发明实施例均基于左声道电平信号检测耳机，即将耳机左声道的电平信号处理后，输出至手机主芯片的耳机检测管脚进行判断。

在本发明的一个实施例中，当所述手机主芯片未检测到耳机插入时，所述第一电阻在所述第一电压的作用下对所述第一声道信号线提供高电平。

在本发明的一个实施例中，所述第一电阻设置有接地的第一电容，用于稳定所述第一电压，滤除所述供电网络的纹波。

在本发明的一个实施例中，所述第一声道信号线、第二声道信号线、麦克风信号线分别连接有磁珠，用于抑制所述耳机检测电路通过耳机线对耳机产生的辐射干扰。

在本发明的一个实施例中，所述第一声道信号线、第二声道信号线、麦克风信号线分别连接有接地的瞬变电压抑制二极管，用于防止静电对所述耳机检测电路的损坏。

在本发明的一个实施例中，所述第一声道信号线和第二声道信号线分别连接有接地的第二电容和第三电容，用于滤除所述第一声道和第二声道的电平信号的高频噪声。

在本发明的一个实施例中，所述麦克风信号线连接有麦克风偏压电阻，所述麦克风偏压电阻连接至所述供电网络获得第二电压以对所述麦克风提供偏压。麦克风偏压电阻是耳机麦克风供电的上拉电阻，调整麦克风偏压电阻的阻值用以配置麦克风的静态工作点，并且该阻值的改变会导致麦克风工作灵敏度的改变。

在本发明的一个实施例中，所述麦克风偏压电阻连接有接地的一个或多个第四电容，用于稳定所述第二电压。第四电容与麦克风偏压电阻构成供电网络的噪声滤波网络，滤除时分类型的移动通信网络上麦克风容易出现的TDMA Noise(分时多址噪声)。在本发明的优选实施例中，设置多个第四电容，目的在于针对不同频段的干扰以采用不同的电容。

本发明另一方面提供一种上述耳机检测电路的检测方法，该检测方法包括：当所述手机主芯片未检测到耳机插入时，所述第一电阻在所述第一电压的作用下对所述第一声道信号线提供高电平，从所述施密特触发器的第三端输出稳定的低电平；当所述手机主芯片检测到耳机插入且未播放任何音频信号时，所述第一声道通过与所述耳机的第二电阻接地而得到稳定的低电平，从所述施密特触发器的第三端输出稳定的高电平；当所述手机主芯片检测到耳机插入且播放音频信号时，所述第一声道的不稳定电平信号经过所述电平整形电路整形后，从所述施密特触发器的第三端输出稳定的高电平。

在本发明的一个实施例中，所述第二电阻为所述耳机的32Ω电阻。

在本发明的一个实施例中，所述第一声道是左声道，所述第二声道是右声道，且所述左声道位于所述耳机的端部。因为耳机国际设计标准均将接近人耳的耳机末端设计为左声道，故本发明实施例均基于左声道电平信号检测耳机，即将耳机左声道的电平信号处理后，输出至手机主芯片的耳机检测管脚进行判断。

本发明提供一种不依赖耳机座，基于耳机第一声道的电平判断的耳机检测电路及其检测方法，通过在手机主芯片采集耳机声道信号的采样电路前端设置波形整形电路，过滤耳机第一声道信号线上的信号振荡，以对手机主芯片检测端提供稳定可靠的电平供其判断，本发明的耳机检测电路及其检测方法可以适用于任何耳机座，可以消除误检测，减少检测软件中断和切换负担，降低耳机及其终端的使用异常。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有的标准耳机座的耳机检测电路连接方式示意图；

图2为现有的超薄耳机座的耳机检测电路连接方式示意图；

图3为本发明实施例的耳机检测电路的电路图；

图4为现有的耳机检测电路的电路图；

图5为图4所示的耳机检测电路的工作电平曲线图；

图6为本发明实施例的耳机检测电路的工作电平曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

需要说明的是，此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图3所示为本发明实施例的耳机检测电路的电路图。如图3所示，该耳机检测电路包括：麦克风信号线MIC2_P；第一声道信号线HST_L；第二声道信号线HST_R；和电平整形电路100(如图1实线框所示)，电平整形电路100包括第一电阻R952和施密特触发器U901，第一电阻R952用于在第一电压V1的作用下对第一声道信号线HST_L提供高电平，施密特触发器U901的第一端和第二端连接第一电阻R952，第一端作为电平整形电路100的输入端电连接至第一声道信号线HST_L，用于接收第一声道的电平信号，所述第二端连接至供电网络获得第一电压以驱动所述施密特触发器工作，施密特触发器U901的第三端作为电平整形电路100的输出端电连接至手机主芯片的耳机检测管脚，以对手机主芯片的检测端HEADSET DET提供稳定的高电平或低电平。

需要说明的是，耳机一般包括左右两个声道，由于耳机国际设计标准均将接近人耳的耳机末端设计为左声道，故本发明实施例均基于左声道电平信号检测耳机，即将耳机左声道的电平信号处理后，输出至手机主芯片的耳机检测管脚进行判断，即本发明实施例的第一声道为左声道，第二声道为右声道。

耳机左声道信号线包括三种状态。第一种是未插入耳机时悬空，第二种是插入耳机后通过左声道的32Ω电阻接地，第三种是耳机播放音频时手机主芯片输出电平信号至左声道信号线。以手机主芯片Marvell PXA920配合国标四段式耳机为例，耳机左声道上输出信号功率最大值可达40mW，对应信号电平峰值可达±1.6V。手机主芯片的耳机检测管脚允许输入较宽的识别高电平值为2.8V±30％，低电平值0V±30％。对于第一种(或第二种)状态，手机主芯片的耳机检测管脚的电平可以保持稳定的低(或高)判定电平状态，而对于第三种状态，由于左声道信号线上多种复杂电平同时存在，导致手机主芯片的耳机检测管脚上的电平频繁地进入电平判断盲区(例如0.85-2V)，从而影响检测的稳定性，并且可能导致检测软件每秒高达数千次的中断和切换，极大的增加了软件负担。为解决该问题，本发明实施例在手机主芯片前端设置电平整形电路100，在手机主芯片对左声道信号采样判断之前，通过具有滞后电压功能的施密特触发器U901对左声道的电平波形进行整形，过滤掉耳机左声道信号线上的信号振荡，以对手机主芯片检测端提供稳定可靠的电平，从而消除误检测，减少软件负担，降低耳机及其终端的使用异常。

施密特触发器U901具有电压迟滞功能，并具有突变输入-输出特性。施密特触发器内部由两个非门电路及其正反馈电阻实现输入-输出阈值突变。由低到高的正向阈值电位不等于由高到低的负向阈值电压，两者差值称为回差电压，回差电压是可调节的，并可非常接近高(或低)电平。阈值电压选择需要参考左声道信号线HST_L上电平大小。施密特触发器U901的第一端输入来自左声道信号线HST_L的不稳定信号，工作时只要不超过正向阈值电压，施密特触发器U901的迟滞功能使输出保持为不受音频信号干扰的稳定高电平。突变输入-输出特性可以使输入电平值达到阈值时迅速改变输出状态。

在本发明实施例中，当手机主芯片未检测到耳机插入时，第一电阻R952在第一电压的作用下对左声道信号线HST_L提供高电平，即第一电阻R952实际上是耳机检测判定电平上拉电阻，工作时对耳机左声道信号线HST_L(例如阻抗为32ohm)分压。在本发明优选的实施例中，为了减低待机电流，第一电阻R952的阻值可以较大。在本发明实施例中，施密特触发器U901的第一端连接有接地的第一电容C980，，用于稳定第一电压V1，滤除供电网络的纹波。

在本发明实施例中，左声道信号线HST_L、右声道信号线HST_R、麦克风信号线MIC2_P分别连接有磁珠B907、B906、B911，用于抑制耳机检测电路通过耳机线对耳机产生的辐射干扰。在本发明一个优选的实施例中，左声道信号线HST_L、右声道信号线HST_R、麦克风信号线MIC2_P可以分别连接有接地的瞬变电压抑制二极管D901、D903、D909，用于防止静电对耳机检测电路的损坏。

在本发明实施例中，左声道信号线HST_L和右声道信号线HST_R分别连接有接地的第二电容C958和第三电容C957，用于滤除左声道和右声道的电平信号的高频噪声。

在本发明实施例中，所述麦克风信号线MIC2_P连接有麦克风偏压电阻R926，在第二电压V2(麦克风偏压)的作用下对麦克风提供偏压。优选地，麦克风偏压电阻R926连接有接地的一个或多个第四电容，用于稳定麦克风偏压。第四电容与麦克风偏压电阻构成供电网络的噪声滤波网络，滤除时分类型的移动通信网络上麦克风容易出现的TDMA Noise。在本发明的优选实施例中，设置多个第四电容，目的在于针对不同频段的干扰以采用不同的电容。例如，如图3所示，设置有两个并联的第四电容C956和C954。

需要说明的是，图3、图4中的J901为耳机座信号线，根据本发明实施例的耳机检测电路可以适用于标准耳机座、超薄耳机座等任何类型的耳机座。图4所示为现有的与图1所示的标准耳机座相匹配的耳机检测电路的电路图。其中，图4与图3中的相同符号表示相同的器件，且图4中的实线框部分为与图3的电平整形电路100相对应的检测电路200。将图3和图4对照可知：现有技术中的耳机检测电路包含的器件较多，从而占用较大的布件和走线面积，成本较高；图3中的施密特触发器U901在图4中由器件U903代替，U903可以是常用的MOS晶体管，可以将部分不需要的信号振荡消除，实现简单的反向输出。但是MOS管只有一个阈值电压，一般无法达到较高电平。U903也可以是电压比较器，可以达到比较理想的输出状态，但是电压比较器电路复杂、体积较大，而且成本相当高。

图4所示的耳机检测电路的工作电平曲线图如图5所示，以施加在左声道的音频信号为纯音频信号为例，曲线L’代表左声道上叠加的音频信号，曲线D’代表输出至手机主芯片的检测端HEADSET_DET的检测电平信号。由于MOS晶体管的特性限制，当施加在左声道的电平在一定范围(如±1.6V)内振荡，会导致检测端HEADSET_DET的检测电平信号不稳定(对应图5中的200＜t＜500部分，t为横轴所代表的时间)，产生波动。如图5所示，当左声道电平过高(曲线L’的波峰)时，检测高电平出现下陷(曲线D’的波谷)。

图6所示为本发明实施例的耳机检测电路的工作电平曲线图。下面参考图6描述根据本发明实施例的耳机检测电路的检测方法。与图5相同，图6中的横轴为时间轴t，纵轴为电平，曲线L代表左声道上叠加的音频信号，曲线D代表输出至手机主芯片的检测端HEADSET_DET的检测电平信号。对应前述的耳机左声道的三种状态，耳机检测电路的工作电平也包括以下三个状态(阶段)：

当手机主芯片未检测到耳机插入时，即左声道信号线悬空，第一电阻R952在第一电压V1的作用下将左声道信号线的电平拉为高电平，对应输出至手机主芯片的检测端HEADSET_DET的电平为稳定的低电平，参见图6中t＜0部分的波形；

当手机主芯片检测到耳机插入且未播放任何音频信号时，左声道通过与耳机的第二电阻接地而得到稳定的低电平，对应输出至手机主芯片的检测端HEADSET_DET的电平为稳定的高电平，参见图6中0＜t＜200部分波形；

当手机主芯片检测到耳机插入且播放音频信号时(在本实施例中以1KHz的纯音信号为例)，左声道上是不稳定的电平信号，经过电平整形电路100整形后，输出至手机主芯片的检测端HEADSET_DET的电平为稳定的高电平，，参见图6中200＜t＜500部分的波形。

图6中t＞500部分为手机主芯片检测到耳机移除后的工作电平状态。

图5和图6相对照可知，本发明实施例提供的耳机检测电路，在手机主芯片对左声道信号采样判断之前对左声道的电平波形进行整形，过滤掉耳机左声道信号线上的信号振荡，从而对手机主芯片检测端提供稳定可靠的电平。

本发明提供一种不依赖耳机座，基于耳机第一声道的电平判断的耳机检测电路及其检测方法，通过在手机主芯片采集耳机声道信号的采样电路前端设置波形整形电路，过滤耳机第一声道信号线上的信号振荡，以对手机主芯片检测端提供稳定可靠的电平供其判断，本发明的耳机检测电路及其检测方法可以适用于任何类型的耳机座，可以消除误检测，减少检测软件中断和切换负担，降低耳机及其终端的使用异常。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (12)

1.一种耳机检测电路，包括：

麦克风信号线；

第一声道信号线；

第二声道信号线；和

电平整形电路，所述电平整形电路包括第一电阻和施密特触发器，所述施密特触发器的第一端和第二端连接所述第一电阻，所述第一端作为所述电平整形电路的输入端电连接至所述第一声道信号线，用于接收所述第一声道的电平信号，所述第二端连接至供电网络获得第一电压以驱动所述施密特触发器工作，所述施密特触发器的第三端作为所述电平整形电路的输出端电连接至手机主芯片的耳机检测管脚，以对所述手机主芯片的检测端提供稳定的高电平或低电平。

2.如权利要求1所述的耳机检测电路，其特征在于，所述第一声道是左声道，第二声道是右声道，且所述左声道位于耳机的端部。

3.如权利要求1所述的耳机检测电路，其特征在于，当所述手机主芯片未检测到耳机插入时，所述第一电阻在所述第一电压的作用下对所述第一声道信号线提供高电平。

4.如权利要求3所述的耳机检测电路，其特征在于，所述施密特触发器的第一端连接有接地的第一电容，用于稳定所述第一电压。

5.如权利要求1所述的耳机检测电路，其特征在于，所述第一声道信号线、第二声道信号线、麦克风信号线分别连接有磁珠，用于抑制所述耳机检测电路通过耳机线对耳机产生的辐射干扰。

6.如权利要求1所述的耳机检测电路，其特征在于，所述第一声道信号线、第二声道信号线、麦克风信号线分别连接有接地的瞬变电压抑制二极管，用于防止静电对所述耳机检测电路的损坏。

7.如权利要求1所述的耳机检测电路，其特征在于，所述第一声道信号线和第二声道信号线分别连接有接地的第二电容和第三电容，用于滤除所述第一声道和第二声道的电平信号的高频噪声。

8.如权利要求1所述的耳机检测电路，其特征在于，所述麦克风信号线连接有麦克风偏压电阻，所述麦克风偏压电阻连接至所述供电网络获得第二电压以对所述麦克风提供偏压。

9.如权利要求8所述的耳机检测电路，其特征在于，所述麦克风偏压电阻连接有接地的一个或多个第四电容，用于稳定所述第二电压。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的耳机检测电路的检测方法，包括：

当所述手机主芯片未检测到耳机插入时，所述第一电阻在所述第一电压的作用下对所述第一声道信号线提供高电平，从所述施密特触发器的第三端输出稳定的低电平；

当所述手机主芯片检测到耳机插入且未播放任何音频信号时，所述第一声道通过与所述耳机的第二电阻接地而得到稳定的低电平，从所述施密特触发器的第三端输出稳定的高电平；

当所述手机主芯片检测到耳机插入且播放音频信号时，所述第一声道的不稳定电平信号经过所述电平整形电路整形后，从所述施密特触发器的第三端输出稳定的高电平。

11.如权利要求10所述的耳机检测电路的检测方法，其特征在于，所述第二电阻为所述耳机的32Ω电阻。

12.如权利要求10所述的耳机检测电路的检测方法，其特征在于，所述第一声道是左声道，所述第二声道是右声道，且所述左声道位于所述耳机的端部。

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