CN115442730A - 用于音频接口的状态检测装置 - Google Patents

Abstract

一种用于音频接口中的状态检测装置及状态检测方法，该状态检测装置包含：一第一电压检测电路、一第二电压检测电路以及一状态判断电路。该第一电压检测电路耦接于一音频接头母座的一第一接点与一第二接点，用以检测该第一接点与该第二接点之间的跨压，从而产生一第一检测值。该第二电压检测电路耦接于该音频接头母座的一第三接点，用以检测该第三接点上的电压，从而产生一第二检测值。该状态判断电路用以根据该第一检测值判断该音频接头母座的一进水状态，以及根据该第二检测值判断插入该音频接头母座的一音频接头的一接头类型。

Description

用于音频接口的状态检测装置

技术领域

本发明关于音频接口，特别涉及一种用于检测音频周边装置的接头类型以及音频接口中的接头母座的进水状态的状态检测电路。

背景技术

许多电子装置都具有与外部的音频周边设备连接的功能。例如，移动电话、平板电脑、笔记本电脑等，可与诸如耳机、喇叭、耳麦之类的音频周边设备连接。这样的音频周边设备与电子装置之间通常经由接头和母座之类的连接器元件连接。例如，许多耳机都有3.5mm音频接头，用于连接到电子装置上的3.5mm音频接头母座。

一般在使用上，电子装置通常会通过一些检测机制，检测音频接头是否已插入音频接头母座之中。据此，电子装置可以做出一些相应的控制，例如中断或启动音频播放、将音频播放装置由内建扬声器切换成外部的音频周边设备，又或者是避免音频接头插拔时造成的爆音。另一方面，当音频接头母座中有水分进入时，则音频接头母座的接点之间可能导通，这将进一步导致电子装置对音频接头的插入造成误判，从而让电子装置无法在音频接头插入或拔出时，正确地控制音频播放，或者在内建扬声器与外部音频周边设备之间切换。

另外一方面，3.5mm的音频接头通常有二环三极式(TRS式)与三环四极式(TRRS式)两者类型。二环三极式的3.5mm音频接头可用于传送双声道(例如，左右声道)的模拟音频信号，而三环四极式的3.5mm音频接头除了可以传送双声道的模拟音频信号，还可额外传送一个单声道的麦克风信号。此外，三环四极式的3.5mm音频接头还随着电极定义的不同，还区分为CTIA类型和OMTP类型。由于这些不同类型的3.5mm音频接头在使用上都相当普遍，因此电子装置也需要正确地判别出具体的接头类型，从而对外部的音频周边设备做出正确的控制，辨识出音频接头的每个电极所对应的信号。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于音频接口中，检测音频周边装置的接头类型，以及音频接口中的接头母座的进水状态的状态检测电路。本发明实施例通过检测母座上与音频接头第一极相连的两个接点之间的跨压，判断音频接头母座是否进水；若判断未进水，则判断目前进入接头母座的导体为音频接头。据此，本发明实施例将通过检测母座上与音频接头第四极相连的接点上的电压，判断出音频接头类型，以及其所属的音频周边设备。由于本发明并没有使用额外的接点来进行状态检测，因此适用于既有的音频接头母座，并且还可以同时提供多种接头类型与母座进水状态的检测。

本发明的一实施例提供一种用于音频接口中的状态检测装置。该状态检测装置包含：一第一电压检测电路、一第二电压检测电路以及一状态判断电路。该第一电压检测电路耦接于一音频接头母座的一第一接点与一第二接点，用以检测该第一接点与该第二接点之间的跨压，从而产生一第一检测值。该第二电压检测电路耦接于该音频接头母座的一第三接点，用以检测该第三接点上的电压，从而产生一第二检测值。该状态判断电路耦接于该第一电压检测电路以及该第二电压检测电路，用以根据该第一检测值判断该音频接头母座的一进水状态，以及根据该第二检测值至少插入该音频接头母座的一音频接头的一接头类型。

本发明的一实施例提供一种用于音频接口中的状态检测方法。该方法包含：检测一音频接头母座的一第一接点与一第二接点之间的跨压，从而产生一第一检测值；检测该音频接头母座的一第三接点上的电压，从而产生一第二检测值；根据该第一检测值判断该音频接头母座的一进水状态；以及根据该第二检测值判断插入该音频接头母座的一音频接头的一接头类型。

附图说明

图1A示出本发明实施例的状态检测电路与其应用的架构示意图。

图1B示出本发明实施例可以辨识出的音频接头类型与相关的音频周边装置。

图2A与图2B示出本发明如何检测进水状态。

图3解释本发明实施例中第一检测值与第二检测值如何随着进水状态与音频接头类型变化。

图4示出本发明如何检测进水状态。

图5示出本发明实施例中的状态检测流程图。

符号说明

10 音频接口

100 状态检测装置

110 第一电压检测电路

120 第二电压检测电路

130 状态判断电路

140 插入检测电路

200 音频接头

211～214 第一极～第四极

300 音频接头母座

311～315 接点

400 扩音设备

500 拾音设备

600 延长线

Rc1、Ra1、Ra2、Ra3 电阻

RL、RW、RH、Rm 等效阻抗

VDD1、VDD2 电压

GND 接地电压

具体实施方式

在以下内文中，描述了许多具体细节以提供阅读者对本发明实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员将能理解，如何在缺少一个或多个具体细节的情况下，或者利用其他方法或元件或材料等来实现本发明。在其他情况下，众所皆知的结构、材料或操作不会被示出或详细描述，从而避免模糊本发明的核心概念。

说明书中提到的“一实施例”意味着该实施例所描述的特定特征、结构或特性可能被包含于本发明的至少一个实施例中。因此，本说明书中各处出现的“在一实施例中”不一定意味着同一个实施例。此外，前述的特定特征、结构或特性可以以任何合适的形式在一个或多个实施例中结合。

图1A示出本发明实施例的状态检测电路100与其应用示意图。本发明的状态检测装置100可用于一音频接口10中，检测是否一音频接头(audio jack)200插入音频接头母座300、音频接头200的类型、音频接头母座300是否进水等状态。音频接口10可以是电子装置(如：手机、个人电脑、平板电脑、笔记本电脑、多媒体播放器)中的音效卡或音效处理系统等，其中，音频接口10可能还包含(未示出)功率放大器、数字/模拟转换器、数字音频处理器等。音频接头200可以是二环三极式(如，TRS式)，包含有第一极211、第二极212、第三极213；或者是三环四极式(如，TRRS式)，其包含有第一极211、第二极212、第三极213以及第四极214。如图1B所示，音频接头200属于一音频周边装置的一部分，例如二环三极式的音频接头200可通过一导线连接至耳机(如图中所示)、喇叭等扩音设备400，而三环四极式的音频接头200则可以进一步连接至如整合耳机与麦克风的拾音与扩音整合设备500；或者是，音频接头200可以是一音频延长线600的三环四极式公头。再者，一般而言，当音频接头200为二环三极式时，第一极211用于接收音频接口10产生的左声道音频信号，并传送给扩音设备400，第二极212用于接收音频接口10产生的右声道音频信号，并传送给扩音设备400，第三极213为接地端。当音频接头200为三环四极式时，第一极211用于接收音频接口10产生的左声道音频信号，并传送给拾音与扩音整合设备500中的扩音设备，第二极212用于接收音频接口100产生的右声道音频信号，并传送给拾音与扩音整合设备500中的扩音设备；第三极213与第四极214中的一者为接地端，另一者用于将拾音与扩音整合设备500中的拾音设备产生的麦克风信号传送给音频接口10。

请再次参考图1A，本发明的状态检测装置100耦接于音频接头母座300中多个导电接点，这些导电接点至少包含接点311、接点312、接点313、接点314以及接点315。其中，当音频接头200为二环三极式时，音频接头母座300中的接点311(图中示出于母座中的上端最内侧)与音频接头200的第一极211连接，用于传导左声道音频信号。接点312(图中示出于母座中的上端靠外侧)与音频接头200的第二极212连接，用于传导右声道音频信号。接点313(图中示出于母座中的下端靠外侧，但与接点312的位置错开)与音频接头200的第三极213连接，并且还耦接至一接地电压GND。接点314(图中示出于母座的最外侧环)也与音频接头200的第三极213连接。另外，当音频接头200为三环四极式时，除了音频接头母座300的接点311～313分别与音频接头200的第一至第三极211～213连接外，音频接头母座300的接点314与音频接头200的第四极214连接，用于传导麦克风信号。再者，音频接头母座300中的接点315(图中示出于音频接头母座300的下端最内侧，对应于接点311的位置)则用以与音频接头200的第一极211连接。

状态检测装置100包含有第一电压检测电路110、第二电压检测电路120、状态判断电路130。在一实施例中，第一电压检测电路110与第二电压检测电路120可以分别是模拟至数字转换电路(analog-to-digital converter,ADC)。其中，第一电压检测电路110耦接至音频接头母座300的接点311与通过一分压电路150耦接至接点315，并且在音频接头200插入连接至音频接头母座300时，耦接至音频接头200的第一极211。而第二电压检测电路120耦接至音频接头母座300的接点314，且第二电压检测电路120的输入端选择性地通过上拉的一电阻Ra3连接至一电压VDD2。并且，在音频接头200插入连接至音频接头母座300时，耦接至音频接头200的第三极213(当音频接头200为二环三极式时)或者是第四极214(当音频接头200为三环四极式时)。

请一并参照图1A以及图2A，当音频接头200插入音频接头母座300时，接点311与接点315之间的阻抗RL约等于音频接头200的第一极211的阻抗，如扩音设备400或扩音与拾音整合设备500、或者是音频延长线600的第一极211的阻抗，通常会落在0～1.1K欧姆的范围。如图2B所示，一旦音频接头母座300进水且水充满音频接头母座300的中空空间时，则接点311与接点315之间的阻抗RL会变成是水的阻抗RW，随着盐水跟淡水的阻抗不同(盐水的阻抗会随时间变动)，阻抗RW的范围会落在2K～2M欧姆的范围。耦接于接点311与接点315的第一电压检测电路110取样到的电压值也会随之变动。因此，状态检测装置100中的状态判断电路130可以根据第一电压检测电路110所输出的第一检测值DET1来判断音频接头母座300是否有进水。如图3示出，在状态检测装置100的电压VDD1＝3.3V、电压VDD2＝3.3V、电阻Ra3＝1.2K欧姆，且分压电路150的电阻Rc1＝100K欧姆、电阻Ra1＝1M欧姆以及电阻Ra2＝850K欧姆，各种状态与音频接头200的类型，导致第一电压检测电路110所取样到的第一检测值DET1的变动，以及第二电压检测电路120所取样到的第二检测值DET2的变动。由表可知，第一检测值DET1在音频接头母座300进水时明显提高(例如，0.068～3.15V)。因此，状态判断电路130可以具有一个预设的第一临界值TH1(例如但不限于0.038～0.068V之间的数值)，当第一电压检测电路110取样到的第一检测值DET1大于临界值TH1时，判断目前音频接头母座300进水，小于临界值TH1时，则音频接头母座300未进水，且进入音频接头母座300的导体可能为音频接头200。在一个实施例中，只有在第一检测值DET1小于临界值TH1时，第二电压检测电路120才会被启动，用来判断音频接头200的接头类型。

再者，如图4所示，当音频接头200属于扩音设备400的二环三极式连接线公头时，在插入音频接头母座300后，接点313与接点314会短路(皆连接音频接头200的第三极213)，两者之间的阻抗RL极低(考虑到接触阻抗的存在)，约落在0～1.1K欧姆之间。另一方面，当音频接头200属于扩音与拾音整合设备500的三环四极式连接线公头时，则接点313与接点314(皆分别连接音频接头200的第三极213以及第四极214)之间的阻抗RL，约等于扩音与拾音整合设备500中拾音设备的阻抗Rm，落在1.35～33K欧姆之间。另一方面，若音频接头200属于三环四极式的音频延长线600的公头且音频延长线600另一端的母头未有导体连接时，接点313与接点314(皆分别连接音频接头200的第三极213以及第四极214)之间的阻抗RL为无穷大。

再者，根据图3的表可知，第二电压检测电路120在接点314上取样到的第二检测值DET2有三种类型的数值分布，当音频接头200为二环三极式时，第二检测值DET2的数值最小(例如，0～1.578V)、音频接头200为三环四极式时，第二检测值DET2的数值次之(例如，1.747V～3.184V)、音频接头200为三环四极式的延长线公头时，第二检测值DET2的数值最大(例如，3.3V)。因此，状态判断电路130可以预设两个临界值TH2(例如但不限于3.184～3.3V之间的数值)与TH3(例如但不限于1.578～1.747V之间的数值)，当第二电压检测电路所取样到的第二检测值DET2大于临界值TH2时，判断目前音频接头200为三环四极式的音频延长线600的公头，当第二检测值DET2小于临界值TH3时，判断目前音频接头200为扩音设备400的二环三极式连接线公头，而当第二检测值DET2小于临界值TH2且大于临界值TH3时，判断目前音频接头200为拾音与扩音整合设备500的三环四极式连接线公头。

在一个实施例中，状态检测装置100还包含有一插入检测电路140与一分压电路150。在一个实施例中，状态检测装置100的插入检测电路140会检测是否有导体进入音频接头母座300。一旦插入检测电路140的检测结果指出有导体进入音频接头母座300，第一电压检测电路110与第二电压检测电路120才会被启动。其中，在检测到有导体进入音频接头母座300之后，第一电压检测电路110被启动，并且根据第一电压检测电路110提供的第一检测值DET1，状态判断电路130判断进入音频接头母座300的导体是音频接头200或者是水。再者，当判断出进入音频接头母座300的导体是音频接头200后，第二电压检测电路200才会被启动，并且根据第二电压检测电路120提供的第二检测值DET2，进行接头类型的判断。请注意，在某些实施例中，插入检测电路140也可以被省略，而是直接通过第一电压检测电路110所输出的第一检测值DET1来进行插入检测。

再者，分压电路150包含有电阻Rc1、Ra1与Ra2。其中，电阻Rc1的作用在于调节给第一电压检测电路110的分压，使得第一电压检测电路110可以更好地检测出接点311与接点315之间的跨压(耦接到电压VDD2的电阻Ra3的作用亦同)。再者，电阻Ra1与Ra2的作用则在于避免音频接口10输出的音频信号对插入检测电路140造成干扰，使其作出误动作。

在状态检测电路100产生出检测结果后，可让音频接口10对所接入的音频周边装置进行正确地控制，如：通过接点传送正确的对应信号给音频周边装置、开启或中断音频播放、切换音频播放设备(如内建扬声器切换成外部音频周边设备)，又或者是可以通知电子装置目前有进水现象发生。

图5示出了本发明实施例中，状态检测装置100的检测流程图。首先，在步骤S510中，利用插入检测电路140，判断是否有导体进入音频接头母座300；若是，进入步骤S520；若否，则停留在步骤S510，继续判断是否有导体进入音频接头母座300。在步骤S520中，第一电压检测电路110被启动，此时，根据第一电压检测电路110取样到的第一检测值DET1(即，音频接头母座300的接点311与接点315之间的跨压值)，以及第一临界值TH1，判断是否为进水状态；若是，则流程停到步骤S520，持续启动第一电压检测电路100，等待音频接头200的插入。若步骤S520判断的结果为否，则进入步骤S530，关闭启动第一电压检测电路110，并且启动第二电压检测电路120。根据第二电压检测电路120取样到的第二检测值DET2(即，音频接头母座300的接点311对地的电压值)，以及第二临界值TH2和第三临界值TH3，判断接头类型为：三环四极式的延长线公头、扩音设备400的二环三极式连接线公头、或者是拾音与扩音整合设备500的三环四极式连接线公头。一旦判断出接头类型为三环四极式的延长线公头时，第二电压检测电路120会持续启动，直到检测到接头类型为扩音设备400的二环三极式连接线公头，或者是拾音与扩音整合设备500的三环四极式连接线公头才会结束检测。之后，流程进入步骤S540，由插入检测电路140监控插入状态，从而检测是否音频接头200从音频接头母座中移除。若被移除，则流程结束。

综上所述，本发明提供一种用于音频接口中，可对音频周边装置的接头类型，以及音频接口中的接头母座的进水状态进行检测的电路与相关方法。在本发明之中，通过检测音频接头母座300上与音频接头200第一极211相连的两个接点(接点311与接点315)之间的跨压，判断音频接头母座300是否进水，或者是有音频接头插入。本发明的一个特点在于，本发明的进水检测，不论是盐水或是淡水进入音频接头母座300都可以正确地检测出来，而且仅凭第一电压检测电路110便可实现。另外，本发明也通过检测音频接头母座300上与音频接头200第四极214相连的接点(接点314)上的电压，判断出音频接头类型，以及其所属的音频周边设备。由于本发明并没有使用额外的接点来进行状态检测，因此适合于既有的接头母座，并且可以同时提供多种接头类型与母座进水状态的检测。

本发明的实施例可使用硬件、软件、固件以及其相关结合来完成。通过适当的一指令执行系统，可使用存储于一存储器中的软件或固件来实作本发明的实施例。就硬件而言，则是可应用下列任一技术或其相关结合来完成：具有可根据数据信号执行逻辑功能的逻辑门的一个别运算逻辑、具有合适的组合逻辑门的一特定应用集成电路(applicationspecific integrated circuit,ASIC)、可程序门阵列(programmable gate array,PGA)或一现场可程序门阵列(field programmable gate array,FPGA)等。

说明书内的流程图中的流程和方块示出了基于本发明的各种实施例的系统、方法和电脑软件产品所能实现的架构，功能和操作。在这方面，流程图或功能方框图中的每个方块可以代表程序码的模块、区段或者是部分，其包括用于实现指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。另外，功能方框图以及/或流程图中的每个方块，以及方块的组合，基本上可以由执行指定功能或动作的专用硬件系统来实现，或专用硬件和电脑程序指令的组合来实现。这些电脑程序指令还可以存储在电脑可读媒体中，该媒体可以使电脑或其他可编程数据处理装置以特定方式工作，使得存储在电脑可读媒体中的指令，实现流程图以及/或功能方框图中的方块所指定的功能/动作。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种用于音频接口中的状态检测装置，包含：

一第一电压检测电路，耦接于一音频接头母座的一第一接点与一第二接点，用以检测该第一接点与该第二接点之间的跨压，从而产生一第一检测值；

一第二电压检测电路，耦接于该音频接头母座的一第三接点，用以检测该第三接点上的电压，从而产生一第二检测值；

一状态判断电路，耦接于该第一电压检测电路以及该第二电压检测电路，用以根据该第一检测值判断该音频接头母座的一进水状态，以及根据该第二检测值判断插入该音频接头母座的一音频接头的一接头类型。

2.如权利要求1所述的状态检测装置，还包含：

一插入检测电路，耦接该第二接点，用以检测该第二接点上的电压，从而决定一插入状态；以及当该插入状态有导体进入该音频接头母座时，该第一电压检测电路与该第二电压检测电路才会被启动。

3.如权利要求2所述的状态检测装置，还包含：

一分压电路，耦接于该第二接点、该第一电压检测电路以及该插入检测电路之间，用以提供分压给该第一电压检测电路以及该插入检测电路。

4.如权利要求1所述的状态检测装置，其中该第一电压检测电路与该第二电压检测电路为模拟至数字转换器。

5.如权利要求1所述的状态检测装置，其中该状态判断电路根据该第一检测值与一第一临界值来判断该进水状态；当该第一检测值大于该第一临界值时，该状态判断电路判断该音频接头母座进水，以及当该第一检测值小于该第一临界值时，该状态判断电路判断该音频接头未进水，并且判断该音频接头插入该音频接头母座；当该状态判断电路判断该音频接头未进水时，该第二电压检测电路才会被启动。

6.如权利要求1所述的状态检测装置，其中该状态判断电路根据该第二检测值、一第二临界值与一第三临界值来判断该接头类型，当该第二检测值大于该第二临界值时，该状态判断电路判断该音频接头属于一音频延长线的三环四极式公头，当该第二检测值小于该第二临界值且大于该第三临界值时，该状态判断电路判断该音频接头属于一扩音与拾音整合设备的三环四极式连接线公头；以及当该第二检测值小于该第三临界值时，该状态判断电路判断该音频接头属于一扩音设备的二环三极式连接线公头。

7.如权利要求1所述的状态检测装置，其中该音频接头母座还具有一第四接点以及一第五接点，其中该第一接点以及该第二接点用于当一音频接头插入该音频接头母座时，连接该音频接头的一第一极；该第四接点用于连接该音频接头的一第二极；该第五接点用于连接该音频接头的一第三极；以及该第三接点用于连接该音频接头的该第三极或一第四极。

8.如权利要求7所述的状态检测装置，其中该音频接头的该第一极用于传导音频接口的左声道音频信号、该第二极用于传导音频接口的右声道音频信号、该第三极或该第四极用于传导音频接口的麦克风信号。

9.一种用于音频接口中的状态检测方法，包含：

检测一音频接头母座的一第一接点与一第二接点之间的跨压，从而产生一第一检测值；

检测该音频接头母座的一第三接点上的电压，从而产生一第二检测值；

根据该第一检测值判断该音频接头母座的一进水状态；以及

根据该第二检测值判断插入该音频接头母座的一音频接头的一接头类型。

10.如权利要求9所述的状态检测方法，还包含：

检测该音频接头母座的该第二接点的电压，从而决定一插入状态；以及

当该插入状态指出有导体进入该音频接头母座时，才进行产生该第一检测值与该第二检测值的操作。

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