CN103414042A - 四段式耳机接口及具有该接口的笔记本电脑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四段式耳机接口，用于连接四段式耳机插头，所述的四段式耳机插头包括从顶部到底部相互间隔设置的左声道L接触段、右声道R接触段、麦克M接触段以及接地G接触段，包括用于与耳机左声道L接触段相接触的L引脚、用于与所述的右声道R接触段接触的R引脚、用于与所述的麦克M接触段接触的M引脚、用于与所述的接地G接触段接触的G引脚、用于感应耳机是否插入的S引脚和D引脚，所述的D引脚与所述的L引脚、R引脚或G引脚之一共用同一引脚。本发明的有益效果是减小耳机接口的尺寸，减小笔记本电脑的厚度。

Description

四段式耳机接口及具有该接口的笔记本电脑

技术领域

本发明涉及接口技术领域。

背景技术

目前，市面上常见的耳机（公头）包括下面的2种类型。如附图1所示，第一种类型为：左声道L/右声道R/接地G/麦克M，例如对于三星Galaxy系列来说，M4=L，M1=R，M6=G，M5=M；第二种类型为：左声道L/右声道R//麦克M /接地G，例如对于诺基亚/摩托罗拉手机系列来说，M4=L，M1=R，M6=M，M5=G。

现有耳机座（母头）包括有六个引脚，分别为用于与耳机左声道L接触段相接触的L引脚、用于与所述的右声道R接触段接触的R引脚、用于与所述的麦克M接触段接触的M引脚、用于与所述的接地G接触段接触的G引脚、用于检测耳机是否插入的D引脚和S引脚。

随着超薄笔记本的普及，如何减小笔记本的厚度变成需要急需解决的问题，笔记本电脑的底座上需要设置有用于耳机（公头）插入的耳机座（母头），耳机座（母头）模块的尺寸对笔记本厚度造成影响，减小耳机座（母头）即可减小笔记本厚度。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耳机噪音消除系统，其能够彻底消除在耳机插入、拔出或者使用过程中产生的“Pop”噪音。

为达到以上目的，本发明提供了一种四段式耳机接口, 用于连接四段式耳机插头，所述的四段式耳机插头包括从顶部到底部相互间隔设置的左声道L接触段、右声道R接触段、麦克M接触段以及接地G接触段，其特征在于：包括用于与耳机左声道L接触段相接触的L引脚、用于与所述的右声道R接触段接触的R引脚、用于与所述的麦克M接触段接触的M引脚、用于与所述的接地G接触段接触的G引脚、用于感应耳机是否插入的S引脚和D引脚，所述的D引脚与所述的L引脚、R引脚或G引脚之一共用同一引脚。

本发明的进一步改进在于，当耳机插头插入完全后，所述的S引脚与D引脚通过耳机插头相连通。

本发明的进一步改进在于，所述的S引脚与D引脚之间设置有用于隔离信号的隔离电路。

本发明的进一步改进在于，所述的隔离电路包括一比较单元，所述的比较单元的第一输入端与S引脚相连接，第二输入端设置有一预定电压。

本发明的进一步改进在于，所述的预定电压大于耳机输出的音频电压。

本发明的进一步改进在于，S引脚位于所述的四段式耳机接口的最里面，当所述的耳机插入时耳机与所述的S引脚最后接触。

本发明的进一步改进在于，当S引脚接触导通时,打开耳机的输出，开启耳机的麦克的偏置电压。

本发明的进一步改进在于，通过调整接口内部的各个接触引脚的相对位置来调整接触导通的顺序。

本发明的进一步改进在于，通过调整接口内部的各个接触引脚的相对长短来调整接触导通的顺序。

根据本发明的另一方面，还提供了一种笔记本电脑，其具有如上所述的四段式耳机接口。

本发明的有益效果是：减小耳机接口的尺寸、减小笔记本电脑的体积。 

附图说明

附图1为现有技术中的四段式耳机的结构示意图；

附图2为根据本发明的接口的各个引脚定义图；

附图3为根据本发明的接口与耳机插头的连接状态示意图； 

附图4为根据本发明的电路接口的结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

一种四段式耳机接口, 用于连接四段式耳机插头，四段式耳机插头包括从顶部到底部相互间隔设置的左声道L接触段、右声道R接触段、麦克M接触段以及接地G接触段，包括用于与耳机左声道L接触段相接触的L引脚、用于与右声道R接触段接触的R引脚、用于与麦克M接触段接触的M引脚、用于与接地G接触段接触的G引脚、用于感应耳机是否插入的S引脚和D引脚，D引脚与L引脚、R引脚或G引脚之一共用同一引脚。在本实施例中，D引脚与L引脚共用同一引脚。

当耳机插头插入完全后，S引脚与D引脚通过耳机插头相连通。为了确保耳机插入后播放音乐，一般幅度不大于阈值的引脚不会导致耳机S引脚的误动作，S引脚与D引脚之间设置有隔离电路。隔离电路包括一比较单元，比较单元的第一输入端与S引脚相连接，第二输入端设置有一预定电压。本实施例中D引脚与L引脚同用同一引脚，为了不引起S引脚的误判，预定电压需要大于耳机输出的音频电压。

为了实现耳机的时序性，本实施例中设置有S引脚的引脚位于四段式耳机接口的最里面，当耳机插入时耳机与S引脚最后接触，当S引脚接触导通时打开耳机的输出，开启用于使耳机麦克工作的偏置电压。这样可以实现在耳机插入过程中无pop爆破声。

在本实施例中，L引脚与D引脚复用同一引脚。四段式耳机接口中S引脚、L引脚（D引脚）、R引脚、G引脚和M引脚从里到外依次设置。右声道R接触段、接地G接触段、麦克M接触段、左声道L接触段依次先后与各自对应引脚相接触导通，当S引脚也接触导通时打开耳机的输出，开启用于使耳机麦克工作的偏置电压。当然还可以进行其他的设定，如关闭喇叭的播放等。

需要进一步提及的是，在本发明中，可以通过调整接口内部的各个接触引脚的相对位置来调整接触导通的顺序。也通过调整接口内部的各个接触引脚的相对长短来调整接触导通的顺序。

本发明针对普通的4段式耳机所处在的音频系统进行改进，包括如下关键要素：4段式耳机接口重新设计，采用具有时序性的接口设计方案；音频电路配合耳机接口做相应的变更；驱动程序做相应的调整。各个方案内容如下表格方式整理：

对于有独立功能的D引脚的接口来说，插头插入时会推动S引脚与D引脚相连接，或者之前S引脚与D引脚相连接，插入后将S引脚与D引脚推开，而导致S引脚不会与D引脚相连接。由于带独立D引脚的耳机接口引脚数量相对较多，而且接口比较笨重不简洁，因而优先选用无独立D引脚的接口来做出改善。

而作为无独立D引脚的接口来说，实现感应的功能要通过联合其他的引脚，比如D引脚与L引脚或R引脚复用同一引脚，通过耳机左通道(L引脚)或者右通道（R引脚）的初始电压或者对地阻抗等来设定触发感应事件的条件，由外部电路来判断相应感应引脚上的电压或者对地阻抗来进行相应的动作设定。

有时序的接口指的是当4段式的耳机在插入耳机接口的时候，谁最先和自己的预定义的接口里面的引脚接触到，不同的接口设计，L/R/G/M这四段接触的先后顺序不一样。在本发明中，可以通过调整接口内部的各个接触引脚的相对位置来调整接触导通的顺序。也通过调整接口内部的各个接触引脚的相对长短来调整接触导通的顺序。

放电电路用于在耳机接口拔出来的瞬间，将MIC的偏置电压放掉，用一颗MOSFET来实现，使用MOSFET放电具有放电电阻小，放电电流大的特性，放电时间短的特点。

对于无独立D引脚的耳机接口，因为在耳机插入后S引脚会和耳机的L引脚或者R引脚相连通，考虑到在播放声音时，L引脚或者R引脚中会有不同电压的电流输出，来自L引脚或者R引脚电流输出的幅度如果达到了S引脚的触发电平，会导致接口感应电路误动作，所以可以采用隔离电路将L引脚或者R引脚的电流输出的电压与S引脚的触发电压区分开。

如附图2所示，以下我们以只有5个引脚的具有时序性的接口(母头)为例详述本发明的工作原理。该接口没有单独的D引脚，需要通过外接电路加以功能上的隔离，但是在形式上比较简洁。其各个引脚的定义如下：

#1引脚: S引脚；

#2引脚::R引脚；

#3引脚: G引脚；

#4引脚: M引脚；

#5引脚: L引脚和D引脚共用同一引脚。

从附图3可以看出，以上每个引脚的行程：G引脚、M引脚、R引脚、S引脚、L引脚（D引脚）位置不同，即在插头插入接口的连接过程中，右声道R接触段、接地G接触段、麦克M接触段、左声道L接触段依次先后与各自对应引脚相接触导通，从上图可以看出，S引脚与耳机公头是最后接触到的，当S引脚也接触导通时关闭外部喇叭的播放、开启耳机的输出，开启麦克的偏置电压，从而也就保证耳机在插入的过程中，在没有感应到之前，都是没有电流流过耳机的，所以也就可以保证耳机在插入的过程中没有爆破音。

以下描述与上述接口相配合的外部电路部分。

如附图4所示，其电路设计如下： 

未插入时S引脚和L引脚（D引脚）是分离开的；当4段式耳机从上图的右边往左边插入耳机接口的时候，可以看到耳机会将原本分离在一起的S引脚和L引脚（D引脚）连接在一起；同样，我们通过判断耳机S引脚上的电平来感知是否有插入。过程如下：

耳机未插入之前，S引脚和L引脚（D引脚）分离开，与S引脚相连接的HP_Sense#被上拉至一由VCC决定的预定电压，如3.2V，反向输入端电压（比较器的2号引脚）的电压通过电阻R1和R2决定的预定电压，本实施例中该反向输入端（比较器的2号引脚）电压为2.2V。此时比较器同相输入端（比较器的3号引脚）电压为3.2V，高于反向输入端（比较器的2号引脚）电压的2.2V，比较器输出（比较器的1号引脚）高电平，HP_Sense_CODEC的引脚无电流流过，耳机判定结果为无耳机插入。

当耳机插入的时候，S引脚和L引脚（D引脚）通过耳机相连接，HP_Sense#的引脚被拉低至与L引脚（D引脚）相同的电压值，此时同相输入端电压等于L引脚（D引脚）的电压，如该电压为1.6V，低于反向输入端电压2.2V，比较器的输出为低电平，HP_Sense_CODEC的引脚有电流流过，耳机判定结果为有耳机插入。然后驱动会做一些相应的动作，比如设定麦克的偏置电压输出，打开耳机的输出、关闭外部喇叭的播放,当然也可以为开启内部的某些功能。

从上面的图中，我们可以看到耳机S引脚是与耳机的L引脚（D引脚）连接在一起的。在耳机输出声音的过程中，会有幅度不断变化的电流通过L引脚（D引脚）传输到S引脚。如果此时我们播放一个正玄波，耳机的S引脚电流会发生变化，如果该电流的电压变化幅度超过了2.2V，此时比较器同相输入端（比较器的3号引脚）电压高于反向输入端（比较器的2号引脚）电压的2.2V，比较器输出（比较器的1号引脚）高电平，HP_Sense_CODEC的引脚无电流流过，耳机判定结果为无耳机插入。即在耳机声音输出的过程中会不断导致耳机状态在有耳机插入和无耳机插入中切换，造成误判。所以本实施例中使用一个比较器进行隔离耳机的S引脚和L引脚（D引脚），比较器反向输入端的预定电压应该大于声音输出时电压幅度的变动。如播放为1V的正弦波，则声音输出的电压均大于反向输出端的电压，确保耳机插入后播放音乐，一般幅度不大于预定电压的引脚不会导致耳机S引脚的误判断。

当D引脚与G引脚复用同一引脚时，因为G引脚电压恒定，所以就不需要设置比较器作为隔离电路，直接将HP_Sense信号和HP_Sense_CODEC信号相连接即可。当耳机插入前，HP_Sense电压为高电平，HP_Sense_CODEC信号为高电平，HP_Sense_CODEC的引脚无电流流过，耳机判定结果为无耳机插入。当耳机插入时，HP_Sense电压为低电平，HP_Sense_CODEC信号为低电平，HP_Sense_CODEC的引脚电流流过，耳机判定结果为有耳机插入。

当然需要特别提及的是，HP_Sense_CODEC是高电平或是低电平判定为耳机插入，是电路的常规选择结果，不应当限定本发明的保护范围。

经过测试，该电路在耳机拔出来的时候，也有一连串的爆破音，这是由于此时麦克风偏置打开后，在耳机拔出之前蓝色框中的引脚上的电荷没有释放干净，再拔出的过程中，当耳机的左、右划过M引脚时，其M引脚的电荷会通过耳机的左，右放出来，导致耳机里面可以听到一连串的爆破音。为了将这个爆破音消除，本发明增加一个放电的MOSFET，在短时间内将电荷放掉。该MOSFET放电原理如下，当耳机被拔出的过程中，耳机的S引脚与L引脚分离开的瞬间，HP_Sense回复到高电平（本实施例中为3.2V），该MOSFET的栅极(与HP_Sense相连接)被拉到高电平，MOSFET的D极（与MIC_BIAS相连接）和S极(与地连接)在约350ns的时间内短接，将MIC_BIAS电荷放完。此时耳机在划过M引脚时也就不会有爆破音了。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种四段式耳机接口, 用于连接四段式耳机插头，所述的四段式耳机插头包括从顶部到底部相互间隔设置的左声道L接触段、右声道R接触段、麦克M接触段以及接地G接触段，其特征在于：包括用于与耳机左声道L接触段相接触的L引脚、用于与所述的右声道R接触段接触的R引脚、用于与所述的麦克M接触段接触的M引脚、用于与所述的接地G接触段接触的G引脚、用于感应耳机是否插入的S引脚和D引脚，所述的D引脚与所述的L引脚、R引脚或G引脚之一共用同一引脚。

2.根据权利要求1所述的四段式耳机接口，其特征在于：当耳机插头插入完全后，所述的S引脚与D引脚通过耳机插头相连通。

3.根据权利要求2所述的四段式耳机接口，其特征在于：所述的S引脚与D引脚之间设置有用于隔离信号的隔离电路。

4.根据权利要求3所述的四段式耳机接口，其特征在于：所述的隔离电路包括一比较单元，所述的比较单元的第一输入端与S引脚相连接，第二输入端设置有一预定电压。

5.根据权利要求4所述的四段式耳机接口，其特征在于：所述的预定电压大于耳机输出的音频电压。

6.根据权利要求1所述的四段式耳机接口，其特征在于： S引脚位于所述的四段式耳机接口的最里面，当所述的耳机插入时耳机与所述的S引脚最后接触。

7.根据权利要求1所述的四段式耳机接口，其特征在于：当S引脚接触导通时,打开耳机的输出，开启耳机的麦克的偏置电压。

8.根据权利要求1所述的四段式耳机接口，其特征在于：通过调整接口内部的各个接触引脚的相对位置来调整接触导通的顺序。

9.根据权利要求1所述的四段式耳机接口，其特征在于：通过调整接口内部的各个接触引脚的相对长短来调整接触导通的顺序。

10.一种笔记本电脑，其特征在于：具有如上任一权利要求所述的四段式耳机接口。

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