CN106604182A - 一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路及方法 - Google Patents

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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路及方法，该电路包括：麦克风线路正极MIC+、麦克风线路负极MIC‑、微控制器MCU、电路的地GND、阻抗调节装置A，所述的阻抗调节装置A串联在麦克风线路正极MIC+与麦克风线路负极MIC‑之间；所述的阻抗调节装置A的控制管脚接到微控制器MCU上；所述的麦克风线路负极MIC‑接地GND。该方法通过阻抗调节装置A切换麦克风线路正极MIC+与麦克风线路负极MIC‑之间的阻抗来让麦克风偏压变化产生波形。本电路只要变化的阻抗在耳机麦克风阻抗的允许范围内，数据传输过程中就不会出现由于波形变化导致误检测到耳机拔出的情况。

Description

一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路及方法
技术领域
本发明涉及一种麦克风信号转换电路及方法，具体是指一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路及方法。
背景技术
现在市面上已经有许多透过手机耳机接口进行数据传输的设备，由于手机的耳机接口只能传输音频信号，左右声道用于播放声音，麦克风用于录音。因此耳机接口设备把自己这边的耳机电路做成带麦克风的耳机，插入手机耳机孔时需要被手机识别成一个真正的耳机，让手机把音频通道切换到耳机上。然后设备发送数据时需要把要数据调制成模拟音频信号，透过耳机接口的麦克风线路传给手机，手机通过录音采集下来声音进行解调还原。为了音频接口设备做的精致小巧，需要尽可能降低该设备的功耗。而目前常见的做法有两种，方案1是直接音频设备接口内部的微控制器用DAC(数模转换)单元发出模拟的正弦波，这样功耗很高，方案2是微控制器输出方波信号，通过隔直电容叠加到耳机接口的麦克风线路上，这样功耗稍低一些，但有一个问题，叠加后的波形是以偏压为横轴上下震荡，不同手机内部电路会有差异导致相同的波形叠加到麦克风偏压后的波形幅度不一致，而麦克风偏压变化超过一定幅度会导致部分手机识别到耳机拔出，因此本方案会增加手机适配的难度，甚至导致部分机型无法适配。
基于上述现有技术的缺陷，本发明的发明人经过不断的试验研究，终于制造出一款比上述两种方案的功耗还要低、适配性更好的电路，以及利用该电路处理数字信号转模拟信号的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，以及利用该电路处理数字信号转模拟信号的方法。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，该电路包括：麦克风线路正极MIC+、麦克风线路负极MIC-、微控制器MCU、电路的地GND、阻抗调节装置A，所述的阻抗调节装置A串联在麦克风线路正极MIC+与麦克风线路负极MIC-之间；所述的阻抗调节装置A的控制管脚接到微控制器MCU上；所述的麦克风线路负极MIC-接地GND。
所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，所述的阻抗调节装置A包括MOS管Q1、第一阻抗Z1和第二阻抗Z2。
所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，所述的阻抗调节装置A包括模拟开关芯片U1、第一阻抗Z1和第二阻抗Z2。
所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，所述的控制阻抗调节装置A的整体阻抗为第一阻抗Z1或第二阻抗Z2或第一阻抗Z1与第二阻抗Z2并联。
所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，所述的MOS管Q1的控制1脚接微控制器MCU，所述的MOS管Q1的控制2脚接并联第二阻抗Z2一端接地GND，所述的MOS管Q1的控制3脚接第一阻抗Z1的一端，所述的第一阻抗Z1与第二阻抗Z2并联接麦克风线路正极MIC+。
所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，所述的模拟开关芯片U1的控制1脚与控制3脚并联第一阻抗Z1与第二阻抗Z2，所述的第一阻抗Z1与第二阻抗Z2另一端接地；所述的模拟开关芯片U1的控制6脚接微控制器MCU；所述的模拟开关芯片U1的控制5脚接电源VCC，所述的模拟开关芯片U1的控制4脚接麦克风线路正极MIC+；所述的模拟开关芯片U1的控制2脚接地GND。
一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路的方法，该方法通过阻抗调节装置A切换麦克风线路正极MIC+与麦克风线路负极MIC-之间的阻抗来让麦克风偏压变化产生波形。
所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的方法，所述的微控制器MCU输出方波，通过阻抗调节装置A接收，控制麦克风线路正极MIC+与麦克风线路负极MIC-之间的阻抗变化，让手机麦克风线路正极MIC+的偏压由于阻抗变化产生跟输出方波频率一样的波形。
所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的方法，所述的阻抗调节装置A采用MOS管Q1时，微控制器MCU输出方波，通过MOS管Q1控制麦克风线路正极MIC+与麦克风线路负极MIC-之间的阻抗变化，方波的高电平会打开MOS管Q1，降低麦克风阻抗，拉低偏压，方波的低电平会关断MOS管Q1，偏压升高,这样就让麦克风线路正极MIC+的偏压由于阻抗变化产生跟微控制器MCU输出方波频率一样的波形。
所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的方法，所述的阻抗调节装置A采用模拟开关管U1时，微控制器MCU输出方波，通过模拟开关管U1控制麦克风线路正极MIC+与麦克风线路负极MIC-之间的阻抗变化，方波的高电平会导通第二阻抗Z2这一路，拉低偏压，方波的低电平会导通第一阻抗Z1这一路，偏压升高,这样就让麦克风线路正极MIC+的偏压由于阻抗变化产生跟微控制器MCU输出方波频率一样的波形。
使用本发明的有益效果在于：超低功耗、超高适配率在耳机音频接口的麦克风线路上传输数据。只要变化的阻抗在耳机麦克风阻抗的允许范围内，数据传输过程中就不会出现由于波形变化导致误检测到耳机拔出的情况。
附图说明
图1为本发明一实施例的电路原理示意图；
图2为本发明另一实施例的电路原理示意图；
图3为本发明电路处理波形图；
图4为本发明电路处理波形图；
其中：
MIC+～耳机电路中的麦克风线路正极
MIC-～耳机电路中的麦克风线路负极
GND～电路的地，也是MCU输出波形的低电平
Z1～第一电阻 Z2～第二电阻
Q1～NMOS管， U1～模拟开关管，
MCU～微控制器，
VDD～MCU的输出波形的高电平
VMIC1～麦克风偏压在阻抗为仅R2时的电平
VMIC2～麦克风偏压在阻抗为R1与R2并联时的电平
具体实施方式
下面通过具体实施例加以附图，对本发明进行详细说明。
如图1、图2所示，一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，该电路包括：麦克风线路正极MIC+、麦克风线路负极MIC-、微控制器MCU、电路的地GND、阻抗调节装置A，所述的阻抗调节装置A串联在麦克风线路正极MIC+与麦克风线路负极MIC-之间；所述的阻抗调节装置A的控制管脚接到微控制器MCU上；所述的麦克风线路负极MIC-接地GND。所述的阻抗调节装置A包括MOS管Q1、第一阻抗Z1和第二阻抗Z2。所述的阻抗调节装置A包括模拟开关芯片U1、第一阻抗Z1和第二阻抗Z2。所述的控制阻抗调节装置A的整体阻抗为第一阻抗Z1或第二阻抗Z2或第一阻抗Z1与第二阻抗Z2并联。所述的MOS管Q1的控制1脚接微控制器MCU，所述的MOS管Q1的控制2脚接并联第二阻抗Z2一端接地GND，所述的MOS管Q1的控制3脚接第一阻抗Z1的一端，所述的第一阻抗Z1与第二阻抗Z2并联接麦克风线路正极MIC+。所述的模拟开关芯片U1的控制1脚与控制3脚并联第一阻抗Z1与第二阻抗Z2，所述的第一阻抗Z1与第二阻抗Z2另一端接地；所述的模拟开关芯片U1的控制6脚接微控制器MCU；所述的模拟开关芯片U1的控制5脚接电源VCC，所述的模拟开关芯片U1的控制4脚接麦克风线路正极MIC+；所述的模拟开关芯片U1的控制2脚接地GND。
本发明中NMOS管Q1采用罗姆(Rohm)公司生产的型号为RE1C002UNTL的NMOS管；模拟开关管U1采用安森美半导体(OnSemi)公司生产的型号为NLASB3157的模拟开关管；微控制器MCU采用飞思卡尔半导体(Freescale)公司生产的型号为MKL05Z16VFM4的微控制器。
如附图1、附图3、附图4所示，微控制器MCU输出方波信号，低电平时NMOS管Q1关闭，麦克风阻抗为Z2，此时麦克风偏压处于VMIC1，高电平时打开NMOS管Q1，麦克风阻抗为Z1和Z2并联，电阻变小，麦克风偏压拉低到VMIC2，这样方波的周期性变化，就会导致麦克风阻抗周期性变化，从而让麦克风偏压产生周期性变化。这样就很简单地把音频接口设备这边的频率信号传递到手机上。
如附图2、附图3、附图4所示，微控制器MCU输出方波信号，低电平时模拟开关管U1的管脚3和管脚4导通，麦克风阻抗为Z1，此时麦克风偏压处于VMIC1，高电平时打开模拟开关管U1的管脚1和管脚4导通，麦克风阻抗为Z2，电阻变小，麦克风偏压拉低到VMIC2，这样方波的周期性变化，就会导致麦克风阻抗周期性变化，从而让麦克风偏压产生周期性变化。这样就很简单地把音频接口设备这边的频率信号传递到手机上。
通过控制麦克风阻抗的变化，让偏压产生变化。偏压变化频率跟麦克风阻抗变化频率一致，这样就可以实现微控制MCU输出波形无缝的传导到麦克风线路上，还低功耗，高适配性。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，其特征在于：该电路包括：麦克风线路正极(MIC+)、麦克风线路负极(MIC-)、微控制器(MCU)、电路的地(GND)、阻抗调节装置(A)，所述的阻抗调节装置(A)串联在麦克风线路正极(MIC+)与麦克风线路负极(MIC-)之间；所述的阻抗调节装置(A)的控制管脚接到微控制器(MCU)上；所述的麦克风线路负极(MIC-)接地(GND)。
2.根据权利要求1所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，其特征在于：所述的阻抗调节装置(A)包括MOS管(Q1)、第一阻抗(Z1)和第二阻抗(Z2)。
3.根据权利要求1所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，其特征在于：所述的阻抗调节装置(A)包括模拟开关芯片(U1)、第一阻抗(Z1)和第二阻抗(Z2)。
4.根据权利要求2或3所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，其特征在于：所述的控制阻抗调节装置(A)的整体阻抗为第一阻抗(Z1)或第二阻抗(Z2)或第一阻抗(Z1)与第二阻抗(Z2)并联。
5.根据权利要求2所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，其特征在于：所述的MOS管(Q1)的控制1脚接微控制器(MCU)，所述的MOS管(Q1)的控制2脚接并联第二阻抗(Z2)一端接地(GND)，所述的MOS管(Q1)的控制3脚接第一阻抗(Z1)的一端，所述的第一阻抗(Z1)与第二阻抗(Z2)并联接麦克风线路正极(MIC+)。
6.根据权利要求3所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路，其特征在于：所述的模拟开关芯片(U1)的控制1脚与控制3脚并联第一阻抗(Z1)与第二阻抗(Z2)，所述的第一阻抗(Z1)与第二阻抗(Z2)另一端接地；所述的模拟开关芯片(U1)的控制6脚接微控制器(MCU)；所述的模拟开关芯片(U1)的控制5脚接电源VCC，所述的模拟开关芯片(U1)的控制4脚接麦克风线路正极(MIC+)；所述的模拟开关芯片(U1)的控制2脚接地(GND)。
7.一种低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的电路的方法，其特征在于：该方法通过阻抗调节装置(A)切换麦克风线路正极(MIC+)与麦克风线路负极(MIC-)之间的阻抗来让麦克风偏压变化产生波形。
8.根据权利要求7所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的方法，其特征在于：所述的微控制器(MCU)输出方波，通过阻抗调节装置(A)接收，控制麦克风线路正极(MIC+)与麦克风线路负极(MIC-)之间的阻抗变化，让手机麦克风线路正极(MIC+)的偏压由于阻抗变化产生跟输出方波频率一样的波形。
9.根据权利要求7所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的方法，其特征在于：所述的阻抗调节装置(A)采用MOS管(Q1)时，微控制器(MCU)输出方波，通过MOS管(Q1)控制麦克风线路正极(MIC+)与麦克风线路负极(MIC-)之间的阻抗变化，方波的高电平会打开MOS管(Q1)，降低麦克风阻抗，拉低偏压，方波的低电平会关断MOS管(Q1)，偏压升高,这样就让麦克风线路正极(MIC+)的偏压由于阻抗变化产生跟微控制器(MCU)输出方波频率一样的波形。
10.根据权利要求7所述的低功耗通过麦克风数字信号转模拟信号的方法，其特征在于：所述的阻抗调节装置(A)采用模拟开关管(U1)时，微控制器(MCU)输出方波，通过模拟开关管(U1)控制麦克风线路正极(MIC+)与麦克风线路负极(MIC-)之间的阻抗变化，方波的高电平会导通第二阻抗(Z2)这一路，拉低偏压，方波的低电平会导通第一阻抗(Z1)这一路，偏压升高,这样就让麦克风线路正极(MIC+)的偏压由于阻抗变化产生跟微控制器(MCU)输出方波频率一样的波形。
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