CN111512647B - 插座监测 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于监测插座(101)以检测对接插头(102)的连接状态的方法和装置，例如监测用于连接音频插孔插头的音频插孔插座。监测器(115、305)被配置为监测监测节点(114)处的电压(VM)，该监测节点(114)被耦合至电压上拉元件(113)和插座的插孔检测触点(112)。对照一个阈值(Vthv)来监测监测节点(114)处的电压(VM)，且阈值模块(302)被配置为依赖于用于第一插座触点(103)的信号路径的信号活动(SACT)的指示来改变所述阈值，第一插座触点在插头被插入插座时将被电气连接至插孔检测触点。

Description

插座监测
本公开内容的代表性实施方案的领域涉及与插座(socket)的监测有关或相关的方法、装置和/或实施方式，尤其涉及监测插座以检测连接状态，例如检测合适的对接插头(mating plug)的连接或断开。
许多当代电子设备具有与附件装置(诸如，外围音频装置)相连接的设施。例如，移动电话、平板计算机、膝上型计算机等是可与附件装置(诸如，头戴式受送话器(headset))一起操作的电子设备的实施例，所述附件装置例如在该电子设备外部且与该电子设备不同。头戴式受送话器通常包括用于音频回放的单声道扬声器或立体声扬声器且包括用于语音通信的麦克风。
在使用中，这样的外部附件装置可以经由对接连接器(诸如，插头和插座布置)被物理地连接至电子设备。例如，许多头戴式受送话器具有用于连接至主机电子设备上的合适的插孔插座(jack socket)的插孔插头(jack plug)。用于插孔插头及其相关联的插座的一种公知布置是3.5mm TRRS(尖端-环-环-套)，该布置具有用于左音频、右音频、麦克风和接地回路的四个触点。在一种已知布置中，尖端(T)和第一环(R1)分别被用于左(L)音频和右(R)音频(例如，左扬声器和右扬声器)，其中第二环(R2)和套(S)分别被用于接地(G)和麦克风(M)。将理解，用于左音频触点和右音频触点、麦克风触点和接地触点的不同布置也是可能的。
有利地，电子设备应能够自动地检测是否连接了诸如外围音频设备的附件。因此，通常该设备将包括与插座相关联的插座监测布置，以检测合适的对接插头是否被正确地插入插座中。
在一些情况下，插座监测布置可以包括机械开关，该机械开关通过将插头从插座插入或从插座移除而被激活。例如，机械开关可以位于插座的端部处，如果插头未被完全地插入，则该机械开关被偏置至第一状态(例如，打开)，但是当插头被完全地插入时，则该机械开关被移动至另一状态(例如，关闭)。然而，机械开关在使用中会经受磨损，且随着时间的推移会失效，或者开关的动作可能被积聚在插座中的灰尘等阻塞。
作为一种替代方案，在一些情况下，当正确地插入独立的第一插座触点和第二插座触点且监测第一插座触点和第二插座触点的电气特性时，可以将独立的第一插座触点和第二插座触点布置成接触插头的一个极，通常是尖端。当插头被完全地插入时，第一插座触点和第二插座触点经由插头的尖端所提供的低电阻路径而被有效地短接在一起。当插头被移除时，第一插座触点和第二插座触点是开路的。可以监测第一插座触点和第二插座触点的电气特性，以检测两个触点何时电气连接，作为插头的对接状态的指示。然而，第一插座触点和第二插座触点之间的距离相对较小，且插座内的湿气或者一些灰尘或异物可能在触点之间提供导电路径。
本发明的实施方案涉及用于监测插座以确定连接状态的改进的方法和装置，尤其涉及检测对接插头是连接的还是已经断开的。
根据一些实施方案，提供了一种插座监测电路，包括：
监测器，被配置为对照一个可变阈值来监测监测节点处的电压；
其中所述监测节点在使用中被耦合至电压上拉元件以及所述插座的插孔检测触点；以及
阈值模块，被配置为依赖于用于第一插座触点的信号路径的信号活动的指示来改变所述可变阈值，所述监测节点可以经由插头在被插入所述插座时的一个极而被电气连接至所述第一插座触点。
在一些实施方案中，所述阈值模块可以被配置为当所述信号活动的指示指示第一活动电平时将所述可变阈值设置为第一值，且当所述信号活动的指示指示第二更大活动电平时将所述可变阈值设置为高于所述第一值的第二值。
在一些实施方式中，所述信号活动的指示可以是用于音频信号路径的活动的指示，所述音频信号路径向所述插座的所述第一插座触点供应音频驱动信号。
所述第一插座触点可以是所述插座的尖端触点，用于接触插头在被完全地插入所述插座时的尖端极。
在一些实施方式中，所述信号活动的指示可以包括输出信号电平的指示，所述输出信号电平用于在使用中被耦合至所述第一插座触点的第一驱动电路的输出。所述阈值模块可以被配置为从所述第一驱动电路接收所述输出信号电平的指示，或者可以被配置为从所述第一驱动电路上游的处理模块接收所述输出信号电平的指示。在一些实施方式中，所述信号活动的指示可以附加地或替代地包括是否启用驱动电路的驱动器部件的指示，所述驱动器部件用于向所述第一插座触点提供驱动信号。所述驱动电路的所述驱动器部件可以包括放大器。在一些实施方式中，所述信号活动的指示可以附加地或替代地包括是否启用钳位开关的指示，所述钳位开关用于将所述第一插座触点的信号路径钳位至接地。在一些实施方式中，所述信号活动的指示可以附加地或替代地包括音量控制信号的指示。
在一些实施方式中，所述上拉元件的参数是可变的，从而在所述插孔检测触点被电气连接至所述第一插座触点的情况下，改变所述上拉元件与所述插座的所述插孔检测触点之间的预期电流流动的幅度。所述监测电路可以被配置为基于所述信号活动的指示来改变所述上拉元件的参数。所述监测电路可以被配置为改变所述上拉元件的参数，从而与当所述信号活动的指示指示所述第一插座触点处基本上不存在信号活动时相比，当所述信号活动的指示指示所述第一插座触点处存在某一信号活动时提供更高幅度的预期电流流动。在一些实施方式中，所述阈值模块可以被配置为当改变所述可变阈值时，改变所述上拉元件的参数。所述上拉元件的参数可以包括在使用中被耦合在第一电压和所述监测节点之间的电阻值。所述上拉元件的参数可以包括可编程电流源布置的输出电流。
在一些实施方式中，所述上拉元件可以包括至少第一电阻器，该第一电阻器在使用中被耦合在第一电压和所述监测节点之间。在一些实施方式中，所述上拉元件可以包括电流源。
所述监测器可以包括至少一个比较器，用于将所述监测节点处的电压与所述可变阈值进行比较。
所述插座监测电路可以进一步包括控制器，该控制器响应于所述监测器且被配置为基于所述监测器的输出来确定插头的连接状态。所述控制器可以被配置为基于所确定的连接状态来控制通向所述插座触点中的一个插座触点的至少一个信号路径的操作。所述控制器可以附加地或可替代地被配置为在所述监测器的输出改变状态以指示所述监测节点处的电压已经从低于所述可变阈值增加至高于所述可变阈值的情况下，确定插头与所述插座断开。在所述控制器确定插头与所述插座断开的情况下，所述控制器可以被配置为生成控制信号以禁止将麦克风偏置施加至所述插座的插座触点，和/或所述控制器可以被配置为生成控制信号以启用钳位开关从而将用于麦克风偏置的路径钳位至接地。
所述插座监测电路可以被实施为集成电路的至少一部分。在一些实施方案中，所述集成电路可以包括音频编解码器。
实施方案还涉及一种装置，该装置包括如在本文的任何变型中所描述的插座监测电路和用于接收附件装置的对接插头的插座，所述插座包括插孔检测触点和第一插座触点，所述插孔检测触点和所述第一插座触点被布置为在对接插头被插入所述插座中时接触所述对接插头的相同极。在一些情况下，所述插座可以是3.5mm TRRS插座。
实施方案还涉及包括该装置的电子设备。该设备可以是以下中的至少一个：便携式设备；电池供电设备；通信设备；移动电话或蜂窝电话或智能电话；计算设备；膝上型计算设备、笔记本计算设备或平板计算设备；语音控制设备或语音激活设备；可穿戴设备；家用电器。
多个方面还涉及一种装置，包括：
插座，用于接收附件装置的对接插头，
第一音频驱动器，用于将音频驱动信号输出至所述插座的第一触点；
插孔检测触点，被配置为使得在对接插头被插入时，所述插孔检测触点和第一插座触点接触所述对接插头的相同极；
电压上拉元件，被耦合至所述插孔检测触点；以及
监测器，用于用由阈值模块所控制的阈值来监测所述插孔检测触点处的电压；
其中所述阈值模块被配置为基于所述第一音频驱动器的输出活动的指示来可控制地改变所述阈值。
多个方面还涉及一种插座监测电路，该插座监测电路包括：监测器，该监测器被配置为对照一个阈值来监测监测节点处的电压；其中所述阈值是基于从音频电路输出至所述插座的信号电平的指示而可变的。
为了更好地理解本公开内容的实施例，且为了更清楚地示出如何实施所述实施例，现在将仅通过实施例的方式参考以下附图，在附图中：
图1a例示了具有插座监测电路系统的插座布置的一个实施例，且图1b例示了附件装置的音频装置的一个实施例；
图2例示了对于不同的上拉电阻值，监测节点处的电压可如何随时间而变化的曲线图；
图3例示了根据一个实施方案的具有插座监测电路系统的插座布置的一个实施例；
图4例示了对监测节点处的电压施加不同阈值的原理；
图5例示了用于监测监测节点处的电压的监测器的一个实施例；
图6例示了根据另一实施方案的插座监测电路系统；以及
图7例示了根据一个实施方案的设备。
下面的描述阐述了根据此公开内容的示例实施方案。对于本领域普通技术人员而言，其他示例实施方案和实施方式将是显而易见的。此外，本领域普通技术人员将认识到，可以代替下面所讨论的实施方案或与下面所讨论的实施方案结合地应用多种等同技术，且所有这样的等同物应被认为是本公开内容所涵盖的。
本公开内容的实施方案涉及用于监测设备的插座以确定连接状态(即，确定何时对接插头被完全地插入插座中)的方法和装置。
图1a总体例示了用于监测设备的插座101的电路布置100的一个实施例。在此实施例中，插座101是适于接收4极插孔插头(例如，公知的用于传递音频信号的3.5mm TRRS插孔插头)的插孔插座。如本领域技术人员将理解的，这种插头具有四个极，T(尖端)、R1(环1)、R2(环2)和S(套)。
四个插座触点103-106被布置在插座101内，从而在插头102完全地插入插座101中时接触插头102的对应T极、R1极、R2极和S极。在使用中，多种信号可以被传递至插座触点103-106且从插座触点103-106传递，以用于操作所连接的附件装置。图1例示了与具有立体声扬声器和麦克风的音频附件一起使用的一种配置。第一音频驱动器电路107和第二音频驱动器电路108(例如，包括头戴式受话器(headphone)驱动器放大器等)被连接，以将音频驱动信号分别供应至插座触点103和104。通常，进行连接以用左音频驱动信号VDL来驱动T极，且用右音频驱动信号VDR来驱动R1极。
一个插座触点(在此所例示的实施例中为触点105)被连接，以提供通向插头102的极(在此实施例中为R2极)的接地回路路径，且使用另一插座触点(在此实施例中为触点106)用于麦克风。麦克风偏置电路109向插座触点105提供偏置电压VBIAS以偏置附件装置的麦克风，且麦克风输入电路110监测插座触点106，以检测任何输入麦克风信号。
图1b例示了附件装置内的相应连接，且例示了插头102的T极和R1极可以被连接至用于左音频L和右音频R的对应扬声器，且S极可以被连接至麦克风M，其中扬声器和麦克风还被连接至R2极，以提供接地回路路径G。
本领域技术人员将理解，图1a和图1b中所例示的布置对应于一种可能的配置，且其他配置是已知的，例如一些附件使用R2极用于麦克风，且使用S极用于接地。插座电路系统还可配置用于与不具有麦克风且使用3极插孔插头的设备一起使用，和/或可配置用于与可以是非音频附件的其他附件一起使用。
为了提供插孔检测监测(即，检测插孔插头102是否被插入至插孔插座101中)，监测电路系统111可以被耦合至插座101的插孔检测触点112。插孔检测触点112被布置成当插孔插头102完全地插入时接触插孔插头102的一个极，使得插孔检测触点112与另外的插座触点103-106中的一个触点接触插头102的相同极，通常是用于连接尖端T极的第一插座触点103，如上所讨论的，该第一插座触点103可以在使用中被耦合至第一音频驱动器电路107。
监测电路系统111包括上拉元件113，该上拉元件113在此实施例中包括耦合在第一电压V1和监测节点114之间的电阻器。监测节点114在使用中被电气耦合至插孔检测触点112。监测节点114还被耦合至监测器115，在此实施例中，该监测器115包括比较器，用于将监测节点114处的电压与阈值电压Vth进行比较。
在使用中，如果插孔插座102中不存在插孔插头101，则插孔检测触点112应当与第一插座触点103电气隔离，即相关的两个触点是开路的。因此，在此状态下，上拉元件113导致监测节点114处的电压VM被拉高至基本上第一电压V1。
当插头102被完全地插入插座中时，插头102的尖端T极将插孔检测触点112电气连接至第一插座触点103。第一插座触点103被连接至音频驱动器电路107，该音频驱动器电路107具有的输出通常在不使用音频驱动器电路107时被钳位至接地，且其他情况下是接地参考。这为在插孔检测触点112和第一插座触点103之间的电流流动提供了电路路径，且当插头102被正确地插入插座101中时，导致监测节点114处的电压VM下拉至第一电压V1以下。
常规地，阈值电压Vth被设置为使得在存在插头102的情况下，监测节点114处的电压VM下降至阈值Vth以下，但是如果不存在插头102，则监测节点114处的电压VM将高于阈值Vth。例如，在一些情况下，第一电压V1可以是可用于音频驱动器电路系统(例如，头戴式受话器放大器电路107)的电压，且第一电压V1例如可以是约1.5V-2V范围内的电压。常规地，电压阈值Vth可以被设置为第一电压V1的约70％-90％。上拉电阻器113的电阻可以被选择，以提供充分的上拉作用，用于清晰地检测何时插入了插头102，但是不会在插头插入或移除时导致生成任何大幅度的可听伪像(audible artefact)。例如，在一些常规实施方式中，可以使用兆欧量级左右的电阻。
比较器115对照阈值Vth监测监测节点114处的电压VM。比较器115的输出指示所监测的电压是否高于阈值Vth，且可以被用作是否插入了插孔插头102的指示。
这样的布置避免了对于用于插孔检测的任何机械开关的需求及其相关联的问题。
然而，如果插座101内存在湿气，则可能出现问题。插座101内的湿气可以在插孔检测触点112和第一插座触点103之间提供导电路径。由于湿气所引起的任何大幅度的电流流动都是不利的，且可能导致触点的损坏或腐蚀，例如通过氧化。
为了减少当插座101中存在湿气时可能出现的任何电流流动的程度，上拉元件113可以被布置为在使用中提供相对有限的电流。例如，电阻器113可以是相对高值的电阻器。例如，在一些实施方式中，比如几十兆欧量级左右的电阻可以将由于湿气所引起的任何电流的程度限制至可接受的限值。
然而，使用高电阻值的上拉电阻器113，或者以其他方式限制由上拉元件所提供的电流，会将时滞(time lag)引入至连接和/或断开的检测中。在实践中，将存在某一与监测电路的监测节点114和相应的导电路径以及通向插孔检测触点112的路径相关联的杂散或寄生电容CP。上拉电阻器113与这样的寄生电容CP一起有效地充当低通滤波器，该低通滤波器具有与电阻值成比例的时间常数。因此，用于上拉电阻器113的高电阻值可能导致监测节点处的电压VM仅相对缓慢地变化。
例如，考虑在插座101中存在插头102，使得插孔检测插座触点112经由插头的T极与第一插座触点103电气连接。如果第一插座触点103处于接地，且插头102已经存在相对长的时间段，则监测节点114处的电压VM将已经被下拉至处于基本上接地。在这种情况下，比较器115的输出将指示监测节点114处的电压VM低于阈值Vth，从而指示插入了插头102。
如果插头102随后被移除，则插孔检测触点112将与第一插座触点103电气断开，即与接地电气断开，且监测节点处的电压VM将随时间而上升，如图2中所例示的。图2示出了监测节点114处的电压VM如何随时间而增大的曲线图201，从插头102的极T首次与插孔检测触点112和/或第一插座触点103断开时刻的接地开始，在时刻T1上升至阈值电压Vth。在时刻T1，比较器115的输出将改变状态，从而指示插头102已经被移除。
达到阈值所花费的时间将取决于上拉电阻器113的电阻，或更一般地取决于上拉元件113所输送的电流(简单地，为寄生电容CP充电所花费的时间)。上拉电阻器113的电阻越高，监测节点114处的电压VM达到阈值Vth所花费的时间越长。图2还例示了在断开插头102之后，电压VM如何随时间而上升的曲线图202，但是是针对上拉电阻器113的第二高电阻值。在这种情况下，插头102与插孔检测触点112和/或第一插座触点103断开与电压VM达到阈值Vth的时刻T2之间的时间更长，其中对应的周期与上拉电阻器113的电阻值成比例。
因此，上拉电阻器113的高电阻值可能导致监测电路系统111花费相对长的时间来登记插孔检测触点112已经与第一插座触点103断开，指示插头102的移除。
通常，可能期望的是，相对快地登记插孔检测触点112与第一插座触点103的电气断开。特别地，可能期望的是，检测何时插头102处于从插座101移除的过程中，从而控制施加至另外的插座触点104-106中的至少一个的信号/电压以降低不想要的可听伪像的可能性。
如上面所讨论的，插孔插头102可以包括线性布置的极，且插孔插头102的尖端T极和第一环R1极可以被耦合至附件装置的扬声器，例如如图1b中所例示的。还如所讨论的，在使用中，可能形成用于附件装置的麦克风的偏置电压VBIAS，且将该偏置电压VBIAS供应至插座触点106(或在一些配置中，插座触点105)。在将插孔插头102从插座101移除时，插头的多个极可能会移动经过通常不与它们连接的插座触点。这会导致电流传送通过附接至这些极的扬声器，且产生可听伪像。例如，如果将图1a中所例示的插头相对于插座触点向右拉动一步，则插头触点R2(如图1b中所例示的，从附件被接线至接地回路路径)将接触插座触点S，该插座触点S被连接至麦克风偏置电路系统109。同时，插头触点R1(被接线至右扬声器)将被连接至插座触点R2(被连接至接地)。因此，如果麦克风偏置电路系统仍是活跃的，则右扬声器将经受一个端子处所施加的麦克风偏置VBIAS和另一端子处所施加的接地，且将传送所得到的电流，从而产生可听的且不期望的卡嗒声或重击声。
因此，可能期望的是，监测电路系统111充分快地检测到插孔检测触点112与第一插座触点103的电气断开，使得可以在插头的R1极和R2极可能地与施加有麦克风偏置VBIAS的插座触点106接触之前，基本上禁用(即，移除)麦克风偏置VBIAS。插孔检测触点112可以被定位为使得它在尖端的远端处或附近与插头102的T极接触，从而一旦开始从插座101移除插头102，插孔检测触点112就与第一插座触点103电气断开。
在一些实施方式中，可能期望的是，在开启从插座101移除插头102起(例如，从插孔检测触点112与第一插座触点103电气断开的时刻起)的几百微秒内，禁用麦克风偏置VBIAS。
对于诸如图1所例示的布置，在一些实施方式中，当使用约1MΩ的电阻值的上拉电阻器113时，监测电路系统111可操作，以在小于100微秒的时段内检测插孔检测触点112与第一插座触点103的断开。然而，如上所述，在一些实施方式中可能优选的是，上拉电阻器113具有大幅度更高的电阻值，以限制在湿气的情况下插座中的电流流动。然而，比如10MΩ的电阻值将导致用于检测插孔检测触点112与第一插座触点103的断开的时间为几百微秒，这可能太慢。
本公开内容的实施方案涉及改进的插座监测电路系统。在本公开内容的实施方案中，插座监测电路包括用于监测监测节点处的电压的监测器，该监测节点在使用中被耦合至电压上拉元件以及插座的插孔检测触点。监测器被配置为对照一个阈值来监测监测节点处的电压。阈值模块被配置为取决于用于第一插座触点的信号路径中的信号活动的指示来改变阈值，监测节点可以经由插头在插入至插座中时的一个极而与第一插座触点电气连接。
图3例示了根据一个实施方案的具有监测电路301的插座布置300的一个实施例，在该实施方案中，与先前所讨论的那些部件相似的部件由相同的参考数字标识。
监测电路301再次包括被耦合至插座101的插孔检测触点112的监测节点114。如上面所讨论的，插孔检测触点112被布置为当插头102存在且被完全地插入插座101中时，与另外的插座触点103-106中的一个插座触点接触插头102的相同的极。如上面所描述的，插孔检测触点112可以有利地被布置为与插头102的尖端T极接触，从而可以在插头102被完全地插入时电气连接至第一插座触点103，该第一插座触点103可以在使用中接收来自第一驱动器电路107的信号VDL，该第一驱动器电路107可以是音频驱动器电路。
监测节点114被连接至上拉元件113，在此实施例中，电阻器被连接至第一电压V1。监测器115(在此实施例中，该监测器115包括比较器)被布置为对照一个阈值来监测监测节点114处的电压VM。然而，在本公开内容的实施方案中，该阈值是可变阈值Vthv。在此实施例中，所施加的可变阈值Vthv由阈值模块302控制。
阈值模块302响应于连接至第一插座触点103的信号路径的任何信号活动的指示，即，施加至第一插座触点103的信号VDL的活动程度。特别地，对于第一插座触点103处的相对较低的信号活动电平，可变阈值Vthv可以被设置为相对低，且对于第一插座触点103处的相对较高的信号活动电平，可变阈值Vthv可以被设置为较高。
这样的布置可以有利地允许使用在使用中提供相对低电流的上拉元件113(例如，具有相对高的电阻值(例如，几兆或几十兆的量级)的上拉电阻器113)，但仍允许监测电路系统301足够快地检测插头移除，以防止不想要的可听伪像，例如通过禁用麦克风偏置VBIAS。
将可变阈值Vthv设置为较低电平意味着，在开启插头移除时在将插孔检测插座触点112与第一插座触点103断开之后，监测节点114的电压VM将更快地达到阈值电平。
图4例示了原理。图4例示了与图2相同的曲线图202，示出了在插孔检测触点112与第一插座触点103电气断开时，如果上拉电阻器113的电阻值相对高，监测节点114处的电压VM如何从接地增大。如上面所讨论的，电压VM达到相对高的阈值(在此情况下为时刻T2处的Vth2)所花费的时间可能相对长，例如几百微秒的量级。这样的检测时间段可能太慢，以至于不能在移除插头102时防止可听伪像。因此，在本公开内容的实施方案中，可变阈值Vthv可以在限定的情况下被设置为较低的值Vth1。监测节点114处的电压VM达到此较低的阈值Vth1(在时刻T1)比达到较高的阈值vth2花费更少的时间，因此可以更快地检测到插头102的断开。为了比较，图4还例示了来自图2的相同曲线图201，该曲线图201示出了对于较低电阻值的上拉电阻器113(如可能是更常规的)，电压VM可以如何变化，且例示了在一些实施方式中，较低阈值Vth2可以被设置为提供相当的时间用于检测断开，就像使用较高的阈值Vth2和较低电阻值的上拉电阻器113的情况一样。
然而，应理解，在使用中插头102被完全地插入至插座101中的情况下，通过音频驱动器电路107供应至第一插座触点103的任何驱动信号VDL可以经由插头的T极而被耦合至电压监测节点114。常规地，图2中所例示的阈值Vth将被设置为处于供应至第一插座触点103的驱动信号VDL的正常操作信号范围之外，即，大于最大预期信号驱动电压VDL-MAX，因此在使用中，仅仅在插头102被断开时，才将超过阈值Vth。
然而，在本公开内容的实施方案中，阈值模块302可以是可操作的，从而在一些情况下，将可变阈值Vthv设置为第一阈值电平Vth1，该第一阈值电平Vth1处于可被供应至第一插座触点的驱动信号VDL的可能范围内，即第一阈值电平Vth1可以低于最大可能信号驱动电压VDL-MAX。图4例示了可能的驱动信号VDL，且例示了该信号VDL可能导致监测节点114处的电压VM超过较低阈值Vth1。在大幅度的驱动信号VDL被供应至第一插座触点103的同时，可变阈值Vthv被设置为第一阈值电平Vth1，则驱动信号VDL可能导致在监测节点114处超过阈值Vth1，这可能导致插头102断开的错误指示。
阈值模块302因此被配置为基于第一插座节点103处的信号VDL的活动的指示来设置可变阈值Vthv，使得在具有第一插座节点103处的预期信号电平的知识的情况下设置可变阈值Vthv。以此方式，可变阈值Vthv可以被设置为高于驱动信号VDL的任何预期分量的适当电平。
本公开内容的实施方案利用的事实是，如果在插头101断开的时刻，通过音频驱动电路107将大幅度的音频驱动信号VDL驱动至插头102的T极(即，如果在插头移除的时刻，正在播放比如音乐曲目)，则在任何情况下都会存在可听伪像，因为通向附件设备的扬声器的驱动信号VDL和可能的VDR突然被移除和/或音频的突然终止将倾向于掩盖由于在移除插头102时麦克风偏置VBIAS被施加至插头102的R1极和R2极所引起的任何伪像的发生。因此，如果在移除插头102时正将大幅度的音频信号VDL输出至插头102的相关扬声器极T，则在移除插头时禁用麦克风偏置VBIAS可能并不重要。在这种情况下，用于检测插头102的断开的相对长的检测时间(例如，在几百微秒的量级)是可接受的。
然而，如果在移除插头102时，没有或仅有低电平信号VDL被输出至插头102的扬声器极T(可能指示任何音频回放对应于安静或无声的时段，或者回放已暂停或停止)，则在移除插头102时施加至插头102的其他极(例如，插头102的R1极和R2极)的麦克风偏置VBIAS的影响对于附件装置的用户而言可能是值得注意的。然而，在这种情况下，供应至第一插座触点103的信号VDL将是低电平，且第一插座触点103处的电压将保持在接地附近。因此，较低阈值Vth1可以被用于可变阈值Vthv，而不存在驱动信号VDL导致监测节点处的电压VM超过阈值Vth1的风险。使用较低阈值Vth1意味着，如果在此时移除插头102，则监测器115将更快地检测到断开，例如在100μs或更少的时间内，这可以允许在足够的时间内禁用麦克风偏置VBIAS，以减小移除插头102时任何可听伪像的可能性。
在一些实施方案中，阈值模块302从而可以在第一插座触点103处的信号活动电平相对较低的任何时段期间施加第一阈值Vth1，且可以在第一插座触点103处的信号活动较高的任何时段期间施加第二较高阈值Vth2。
阈值监测器302可以以多种方式确定第一插座触点103处的信号活动电平。
在一些情况下，阈值模块302可以响应于信号HPEN，该信号HPEN启用或禁用音频驱动器电路系统107的至少一些方面，诸如驱动器放大器。通常，当音频驱动器电路系统107不被用于驱动音频信号VDL时，音频驱动器电路系统107可以至少部分地被禁用，以减少功率消耗。在一些情况下，用于启用或禁用音频驱动器电路系统107的启用信号HPEN可以被用作信号活动的指示。如果音频驱动器电路系统107未被启用，则显然将预期没有驱动信号VDL且可以使用第一低阈值Vth1。一旦启用了音频驱动器电路系统107，预期可以产生驱动信号VDL且可以使用第二较高阈值Vth2。
附加地或替代地，阈值模块302可以响应于信号HPCL，以将音频驱动器电路系统107的输出路径钳位至接地。通常，将提供钳位开关303，从而当不使用音频驱动器电路系统107时，将音频驱动器电路系统107的输出选择性地钳位至接地。当启用接地钳位时，第一插座触点103将因此被钳位至接地且可以使用较低阈值Vth1。再次，当钳位开关303被禁用时，预期音频电路可以将某一非零信号VDL驱动至第一插座触点103，且可以使用较高阈值Vth2。
在一些实施方案中，音频驱动器电路系统107可以提供信号活动的指示SACT。例如，这可以通过监测音频驱动器电路系统107的操作的某一方面来导出。例如，在一些实施方式中，音频驱动器电路系统107可以包括包络检测器或类似物(未单独示出)，用于检测音频信号的包络或峰值电平，以控制音频驱动器电路系统107的操作的某一方面(例如，音频驱动器电路系统107的放大器的电源)，且活动信号SACT的指示可以包括峰值或包络值。在这种情况下，阈值模块302可操作，以为可变阈值Vthv实施两个以上的不同阈值，其中基于音频信号的峰值或包络值的指示来选择相关阈值。在一些实施方案中，音频驱动器电路107可以包括用于检测音频信号的低电平部分的低电平检测器，且可以从低电平检测器获得信号活动Act的指示。
在一些情况下，阈值模块302可以从音频驱动器电路107上游的某一处理模块接收信号SL，该信号SL指示信号活动。例如，这可以是音频信号的数字型式，以用于产生音频驱动信号VDL或某一参数(诸如，上游所确定的包络或峰值)。
在一些实施方案中，信号活动的指示可以附加地或替代地包括指示某一用户控制或系统控制的音量设置的音量控制信号Vol。如果音量信号指示已经施加了某一音量控制增益，产生了低电平信号VDL，则可以将该低电平信号视为第一插座节点103处的信号活动的指示。
基于信号活动的指示，阈值模块302控制可变阈值Vthv。在一些实施方案中，阈值模块302可以取决于信号活动的指示而生成不同的模拟阈值电压，例如Vth1和Vth2。例如，阈值模块可以生成合适的数字阈值，该数字阈值通过数模转换器转换为模拟的，或者阈值模块可以控制来自一个或多个分压器(potential divider)的分接点等。本领域的技术人员将充分意识到可以生成不同的阈值电压的多种方式。
在一些实施方式中，阈值模块302可以输出数字阈值Vthv，且监测器115可以将监测节点处的电压VM转换为数字信号，以用于与阈值进行比较。
在一些实施方案中，监测器可以包括多个比较器元件，每个比较器元件利用相应的阈值来监测电压VM或其型式，且阈值模块302可以基于信号活动的指示来有效地选择使用哪一比较器元件。图5例示了监测器115的一个实施例，该监测器115包括比较器115-1和115-2，所述比较器115-1和115-2被布置为将电压VM分别与第一阈值Vth1和第二阈值Vth2进行比较。在此实施例中，对应的阈值是从分压器501导出的，但是阈值电压可以以其他方式导出，例如，从单独的分压器或参考电压发生器等导出。阈值模块302基于信号活动的指示来有效地选择使用哪一比较器。
图4例示了在存在信号活动的指示的情况下，可变阈值从较低值Vth1切换至较高值Vth2。这增加了响应时间，从而增加了瞬态可听伪像的可能性。这些可能经常但不总是被存在的音频信号充分掩盖。然而，在一些实施方案中，作为信号活动的指示的结果，除了切换至较高阈值之外，上拉电阻113的值可以被切换至较低值。因此，对移除的响应可能更类似于曲线201的响应，在时刻T1或者至少在小于T2的某一时刻上升至Vth2，从而提供比曲线202更快的反应。在许多主机设备中，一旦主机系统意识到插座已被拔出，插孔触点处就不太可能存在音频信号活动，因此不太可能在选定较低电阻而插座空时存在延长的时间段，从而减轻了任何与湿气相关的腐蚀可靠性问题。上拉电阻113可以包括串联或并联的元件，所述元件可以通过开关(例如，使用MOS晶体管作为开关)来切入和切出电路。在一些实施方案中，上拉电阻可以完全地或部分地被另一类型的上拉元件(例如，可编程值的电流源)替代。
返回参考图3，监测器115的输出可以被提供至控制器304，控制器304可以基于监测器115的输出来确定插头的连接状态。特别地，如果监测器115的输出指示监测节点处的电压VM从低于阈值变为高于阈值，则控制器304可以确定插头102的断开。控制器可以被配置为控制通向插座触点103-106中的一个插座触点的至少一个信号路径的操作。控制器304可以例如生成控制信号，例如从而控制施加至另外的插座触点104-106中的至少一个插座触点的信号/电压，以避免不想要的可听伪像的可能性。
例如，在一些实施方案中，控制器304可以被配置为基于是否存在插孔插头102而生成用于启用或禁用麦克风偏置电路系统109从而启用或禁用麦克风偏置VBIAS的控制信号MEN。特别地，当监测器115的输出改变状态，以指示插孔检测触点112不再与第一插座触点103电气连接时，控制器304可以生成或控制MEN信号，以禁用麦克风偏置电路系统109，在一些实施方案中，该麦克风偏置电路系统109可以包括切换耦合至偏置路径的一个或多个电容器，以使偏置路径放电和/或与偏置路径隔离。附加地或替代地，控制器304可以激活用于将麦克风偏置路径钳位至接地的钳位开关305。
在一些实施方案中，控制器304还可以控制音频驱动器电路107和/或108的启用或禁用，和/或可以控制钳位开关(例如，钳位开关303)，以用于将音频驱动器电路107和/或108的输出钳位至接地。控制器还可以为设备的某一另外部件(例如，应用处理器等)生成插孔检测信号JDet，以采取适当的动作。
因此，本公开内容的实施方案允许使用上拉元件，相比于常规用于插孔检测插座监测的上拉元件，本公开内容的实施方案所使用的上拉元件在使用中提供更受限的电流流动，从而减少了由于插座内的湿气和可能的损坏/腐蚀所引起的不想要的电流流动的问题。当耦合至监测节点的信号路径的信号活动相对低时，通过使用低于常规阈值电压来补偿监测节点处的较慢电压变化率。
上面所描述的实施方案已经讨论了使用上拉电阻器作为上拉元件，但是可以使用另外的上拉布置，例如图6例示了用电流源作为上拉元件113的插座监测电路。
因此，实施方案提供了用于监测插座以检测何时已经插入插头的电路系统，该电路系统不需要激活机械开关且可以通过两个插座触点所产生的电气连接来检测插头的存在。在一些实施方案中，被监测的插座可以是主机设备(诸如，智能电话或平板计算机等)的插座。
图7例示了电子设备700，该电子设备700可以是任何类型的可与音频附件装置一起操作以将音频信号输出至音频附件装置(例如，用于回放)和/或接收来自音频附件装置的音频信号(例如，麦克风信号)的电子设备。因此，该设备可以包括能够输入和输出模拟音频信号的音频电路，诸如编解码器701。
在一些实施方式中，设备700可以具有插座702，诸如用于输入/输出模拟音频信号的常规3.5mm音频插座。插座702可以例如是诸如上面所描述的四极插座TRRS插座。编解码器701可以经由合适的信号路径703而被耦合至插座702。监测电路704也可以被耦合至插座702，该监测电路704可以是诸如上面参考图3、图5或图6中的任何一个所描述的监测电路，且该监测电路704可操作以检测插座内插头的存在，如上面所讨论的。在此实施例中，监测电路形成编解码器701的至少一部分。
然而，在一些情况下，由监测电路704所监测的插座可以是外部附件装置(诸如，适配器装置)的插座，该外部附件装置可以经由某一可移除连接器而被连接至设备，该可移除连接器适合用于通用数据传递且可操作用于数字数据传递。
许多电子设备可以包括适合于数字数据传递的连接接口，例如USB连接器(例如，微型USB或USB-C连接器)或Lightning连接器。因此，设备700可以包括通用连接器，例如USB-C兼容母座(receptacle)705，用于接收附件装置的对接连接器706。
经由通用连接器(即，母座705)的数据传递可以由物理层控制器PHY 707控制。PHY707可以监测母座705的状态，以确定连接状态，且还可以在检测到插入合适的插头时确定所连接的附件的类型。在一些实施方案中，编解码器701可能能够经由通用连接器(即，母座705)且经由合适的数字数据路径708来输入和输出数字音频数据。
在一些情况下，尤其是在设备700不具有自身专用的音频插座(即，不存在用于模拟音频的插孔插座)的情况下，可以经由通用连接器(即，母座705)将模拟音频传递至所连接的附件装置和传递来自所连接的附件装置的模拟音频。例如，USB Type-C规范定义了音频适配器附件模式。在此模式下，USB Type-C连接器的定义引脚被用于模拟左音频信号和模拟右音频信号、麦克风偏置/输入路径和接地，即用于TRRS模拟连接器的常规连接。这使得可以通过使用用于USB Type-C适配器的3.5mm插孔来使用传统的模拟附件设备，诸如具有3.5mm插孔插头的传统头戴式受送话器。
图7还例示了适配器装置709的一个实施例。适配器709具有插头706(例如，USB-C兼容插头)，用于与设备700的母座705对接。插座702a经由合适的信号路径而被连接至插头706，插座702a可以是常规的3.5mm三极或四极插座，例如适合于接收TRRS插头102的TRRS插座。
在使用中，适配器的通用连接器(例如，USB-C兼容插头706)可移除地连接至设备700的母座705。监测母座705的PHY 707将检测插头706的插入。PHY 707还将例如在插头被对接时从耦合至定义的引脚的某些定义电阻值中检测到所连接的附件是模拟音频传输所需要的附件。因此，对于USB-C连接器，PHY 707将母座(例如，USB母座705)配置成例如根据USB type-C规范的附件A以模拟适配器附件模式操作，且将在编解码器701与外部插座702a之间建立用于模拟音频的信号路径710。然后，主机设备700将能够从/向连接至外部插座702a的模拟音频附件设备传递模拟音频信号。
在使用中，PHY 707监测母座705是否存在对接插头706。当连接适配器装置709时，PHY 707将确定适当的插头被插入且相应地配置母座705的接口。然而，可能仍然期望的是，确定外部插座702a中是否存在插头。
在一些实施方案中，外部插座702a可以具有位于插座中的触点，所述触点被布置为在以与上面所讨论的类似方式完全插入插头时接触插头的相同极，即，外部插座可以布置有两个触点，所述两个触点将在插入插头时被插头的多个极中的一个极短接在一起。在这样的实施方案中，PHY 707可以被布置为使得在模拟模式下所使用的信号路径710包括至少一个插孔检测路径，例如，返回参考图3，模拟信号路径710可以包括从监测电路704的监测节点114至外部插座702a的尖端触点的路径，以及通向尖端触点的正常音频路径。在此情况下，编解码器701的监测电路704可以以与上面针对主机设备自身的插座所讨论的相同方式来监测外部插座。通过编解码器701将生成用于外部插座的相关左音频极和右音频极的音频信号，且将所述音频信号供应至母座705的相关触点，且监测电路系统可以以与上面所讨论的相同方式获得信号活动的指示。
技术人员将认识到，上文所描述的装置和方法的一些方面(例如，发现和配置方法)可以具体化为例如位于非易失性载体介质(诸如，磁盘、CD-ROM或DVD-ROM、程序化存储器诸如只读存储器(固件))上或位于数据载体(诸如，光学信号载体或电信号载体)上的处理器控制代码。对于许多应用，实施方案将被实施在DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)上。因此，代码可以包括常规程序代码或微代码或例如用于设置或控制ASIC或FPGA的代码。代码还可以包括用于动态地配置可重新配置的装置(诸如，可重新编程逻辑门阵列)的代码。类似地，代码可以包括用于硬件描述语言(诸如VerilogTM或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。如本领域技术人员将理解，代码可以被分布在彼此通信的多个经耦合的部件之间。在适当的情况下，还可以使用在现场可(重新)编程模拟阵列或类似的设备上运行以配置模拟硬件的代码来实施所述实施方案。
至少一些实施方案可以在主机设备中实施，尤其是便携式主机设备和/或电池供电主机设备。一些实施方案可以在电子设备中实施，所述电子设备包括以下中的至少一个：通信设备、移动电话或蜂窝电话、智能电话；计算设备；膝上型计算设备、笔记本计算设备或平板计算设备；媒体播放器；游戏设备；可穿戴设备；智能手表；语音控制设备。
应注意，上文所提及的实施方案例示而非限制本发明，且在不偏离随附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多替代实施方案。词语“包括”不排除除了在权利要求中所列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一”或“一个”不排除多个，且单个特征或其他单元可以实现权利要求中所记载的若干单元的功能。权利要求中的任何参考数字或参考标注不应被解释为对所述权利要求范围的限制。

Claims (44)

1.一种插座监测电路，包括：
监测器，被配置为对照一个可变阈值来监测监测节点处的电压；
其中所述监测节点在使用中被耦合至电压上拉元件和所述插座的插孔检测触点；以及
阈值模块，被配置为依赖于用于第一插座触点的信号路径的信号活动的指示来改变所述可变阈值，所述监测节点能够经由插头在被插入所述插座时的一个极而被电气连接至所述第一插座触点。
2.根据权利要求1所述的插座监测电路，其中所述阈值模块被配置为当所述信号活动的指示指示第一活动电平时，将所述可变阈值设置为第一值，且当所述信号活动的指示指示第二更大活动电平时，将所述可变阈值设置为第二更高的值。
3.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述信号活动的指示是音频信号路径的活动的指示，所述音频信号路径用于向所述插座的所述第一插座触点供应音频驱动信号。
4.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述第一插座触点是所述插座的尖端触点，用于接触插头在被完全地插入所述插座时的尖端极。
5.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述信号活动的指示包括输出信号电平的指示，所述输出信号电平用于在使用中被耦合至所述第一插座触点的第一驱动电路的输出。
6.根据权利要求5所述的插座监测电路，其中所述阈值模块被配置为从所述第一驱动电路接收所述输出信号电平的指示。
7.根据权利要求5所述的插座监测电路，其中所述阈值模块被配置为从所述第一驱动电路上游的处理模块接收所述输出信号电平的指示。
8.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述信号活动的指示包括是否启用驱动电路的驱动器部件的指示，所述驱动器部件用于向所述第一插座触点提供驱动信号。
9.根据权利要求8所述的插座监测电路，其中所述驱动电路的所述驱动器部件包括放大器。
10.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述信号活动的指示包括是否启用钳位开关的指示，所述钳位开关将用于所述第一插座触点的信号路径钳位至接地。
11.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述信号活动的指示包括音量控制信号的指示。
12.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述上拉元件的参数是可变的，从而在所述插孔检测触点被电气连接至所述第一插座触点的情况下，改变所述上拉元件与所述插座的插孔检测触点之间的预期电流流动的幅度，以及其中所述监测电路被配置为基于所述信号活动的指示来改变所述上拉元件的所述参数。
13.根据权利要求12所述的插座监测电路，其中所述监测电路被配置为改变所述上拉元件的参数，从而与当所述信号活动的指示指示所述第一插座触点处不存在信号活动时相比，当所述信号活动的指示指示所述第一插座触点处存在信号活动时提供更高幅度的预期电流流动。
14.根据权利要求12所述的插座监测电路，其中所述阈值模块被配置为当改变所述可变阈值时，改变所述上拉元件的所述参数。
15.根据权利要求12所述的插座监测电路，其中所述上拉元件的所述参数包括在使用中被耦合在第一电压和所述监测节点之间的电阻值。
16.根据权利要求12所述的插座监测电路，其中所述上拉元件的所述参数包括可编程电流源布置的输出电流。
17.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述上拉元件包括至少第一电阻器，该至少第一电阻器在使用中被耦合在第一电压与所述监测节点之间。
18.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述上拉元件包括电流源。
19.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，其中所述监测器包括至少一个比较器，用于将所述监测节点处的电压与所述可变阈值进行比较。
20.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，还包括控制器，所述控制器响应于所述监测器且被配置为基于所述监测器的输出来确定插头的连接状态。
21.根据权利要求20所述的插座监测电路，其中所述控制器被配置为基于所确定的连接状态来控制通向所述插座触点中的一个插座触点的至少一个信号路径的操作。
22.根据权利要求20所述的插座监测电路，其中所述控制器被配置为在所述监测器的输出改变状态以指示所述监测节点处的电压已经从低于所述可变阈值增加至高于所述可变阈值的情况下，确定插头从所述插座断开。
23.根据权利要求22所述的插座监测电路，其中在所述控制器确定插头与所述插座断开的情况下，所述控制器被配置为生成控制信号，以禁止将麦克风偏置施加至所述插座的插座触点。
24.根据权利要求22所述的插座监测电路，其中在所述控制器确定插头从所述插座断开的情况下，所述控制器被配置为生成控制信号，以启用钳位开关从而将用于麦克风偏置的路径钳位至接地。
25.根据权利要求1或2所述的插座监测电路，所述插座监测电路被实施为集成电路的至少一部分。
26.根据权利要求25所述的插座监测电路，其中所述集成电路包括音频编解码器。
27.一种插座监测装置，包括：
如任一项前述权利要求所述的插座监测电路；
用于接收附件装置的对接插头的插座，所述插座包括所述插孔检测触点和所述第一插座触点，所述插孔检测触点和所述第一插座触点被布置为在所述对接插头被插入所述插座时接触所述对接插头的相同极。
28.根据权利要求27所述的插座监测装置，其中所述插座是3.5mm的TRRS插座。
29.一种电子设备，包括权利要求27或权利要求28所述的插座监测装置。
30.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是便携式设备。
31.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是电池供电设备。
32.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是通信设备。
33.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是移动电话。
34.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是蜂窝电话。
35.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是智能电话。
36.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是计算设备。
37.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是膝上型计算设备。
38.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是笔记本计算设备。
39.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是平板计算设备。
40.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是语音控制设备。
41.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是语音激活设备。
42.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是可穿戴设备。
43.根据权利要求29所述的电子设备，其中所述设备是家用电器。
44.一种音频装置，包括：
插座，用于接收附件装置的对接插头；
第一音频驱动器，用于将音频驱动信号输出至所述插座的第一触点；
插孔检测触点，被配置为使得在所述对接插头被插入时，所述插孔检测触点和第一插座触点接触所述对接插头的相同极；
电压上拉元件，被耦合至所述插孔检测触点；
监测器，用于用由阈值模块所控制的阈值来监测插孔检测触点处的电压；
其中所述阈值模块被配置为基于所述第一音频驱动器的输出活动的指示来可控制地改变所述阈值。
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