CN203434657U - 有源手麦及配置有所述有源手麦的移动终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种有源手麦及配置有所述有源手麦的移动终端，包括用于连接移动终端主机的手麦接口、麦克风电路和扬声器电路，在所述有源手麦中还设置有电池，输出工作电压传输至所述的扬声器电路。本实用新型通过在手麦中设计电池和供电回路，形成具有自供电功能的有源手麦，从而在将其配置于移动终端产品上使用时，无需耗费移动终端的电池电量，在满足大音量对讲通话需求的同时，支持移动终端长时间的对讲通话要求。此外，通过在有源手麦中设计手麦插入检测电路，通过控制手麦中的扬声器电路仅在手麦插入到移动终端主机上时开启运行，由此达到了节约手麦中电池电量的设计目的，进一步延长了手麦以及移动终端的对讲通话时间。

Description

有源手麦及配置有所述有源手麦的移动终端

技术领域

本实用新型属于移动通信技术领域，具体地说，是涉及一种针对具有对讲功能的移动终端而设计的手麦电路以及配置有所述手麦的移动终端产品。 

背景技术

当前，手机等移动通信设备不断向超薄化方向发展，行业对讲用手机的尺寸也在逐渐缩小。随着手机尺寸的不断缩小，手机中所使用的电池，其体积也在逐渐减小，电池容量也因手机尺寸的限制而大幅降低。 

对于行业对讲用手机来说，出于使用方便的考虑，用户经常会使用一个手麦插接到手机上，一方面利用手麦上的喇叭播放对方的通话语音，另一方面利用手麦上的麦克风接收本机用户的语音，并通过手机传送给对方手机，从而无需手持手机，即可进行对讲通话。 

由于行业对讲用手机，其使用环境相对较为复杂，经常需要工作在嘈杂的公共场所中。为了能够在嘈杂的工作场合下清楚地接听到对方的通话语音，一般需要在手麦中配置大功率的喇叭，以实现通话语音的大音量播放。但是，目前的手麦都是无源手麦，手麦内部电子部件所需的工作电压都是由与其连接的手机电池提供的。在使用过程中，手麦中的大功率喇叭会消耗掉手机中电池的大量电量，在这种情况下，手机自身的电池容量难以维持长时间的对讲通话，从而造成手机续航时间的大大缩短，需要用户频繁充电，由此导致用户使用体验的大幅降低。 

发明内容

本实用新型为了解决现有手麦在使用过程中大量消耗手机电池容量，导致手机续航时间大幅缩短的问题，提供了一种可自行供电的有源手麦，降低或者避免了对主机电池容量的消耗，大大延长了主机设备的对讲通话时间。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现： 

一种有源手麦，包括用于连接移动终端主机的手麦接口、麦克风电路和扬声器电路，在所述有源手麦中还设置有电池，输出工作电压传输至所述的扬声器电路；在所述有源手麦中还设置有低电报警电路，在所述低电报警电路中包含有电池低电检测电路和报警器件，所述电池低电检测电路连接电池，在检测到电池的剩余电量低于设定的下限值时，输出控制信号至报警器件，控制报警器件进行报警提醒。

优选的，所述电池为充电电池，在所述有源手麦中还设置有充电器接口和充电控制电路，所述充电控制电路连接充电器接口，接收外部的供电电源，并传输至所述的充电电池，为充电电池充电。 

作为所述电池低电检测电路的一种优选设计方案，在所述电池低电检测电路中设置有运算放大器和分压电路，所述分压电路连接电池，对电池输出的工作电压进行分压后，通过分压电路的分压节点输出至运算放大器的其中一个输入端，运算放大器的另外一个输入端连接第一参考电源，输出端输出控制信号至所述的报警器件。 

作为所述第一参考电源的一种优选获取方式，将所述运算放大器的另外一个输入端通过限流电阻连接所述的电池，并通过稳压元件接地，通过稳压元件稳压生成所述的第一参考电源。 

优选的，所述报警器件优选采用LED指示灯，所述LED指示灯的阳极通过限流电阻连接所述的电池，阴极连接所述的电池低电检测电路，在电池低电检测电路输出的控制信号的作用下点亮或者熄灭，进行低电报警。 

为了达到节约手麦电池电量的设计目的，在所述有源手麦中还设置有手麦插入检测电路，在所述手麦插入检测电路中设置有运算放大器，所述运算放大器的其中一个输入端连接手麦接口中的麦克风信号端子，另一输入端连接第二参考电源，输出端输出使能信号至扬声器电路，对扬声器电路中的音频功率放大器进行使能控制；所述音频功率放大器的音频输入端连接手麦接口中的左声道音频端子或者右声道音频端子，对接收到的音频信号进行放大处理后，驱动手麦上的扬声器输出。利用手麦插入检测电路控制手麦中的扬声器电路仅在手麦插入到移动终端主机上时才进入使能工作状态，由此可以避免浪费手麦中的电池电量，延长手麦的续航时间。 

作为所述第二参考电源的一种优选获取方式，将所述运算放大器的另一输入端通过限流电阻连接所述的电池，并通过稳压元件接地，通过稳压元件稳压生成所述的第二参考电源。 

进一步的，在所述麦克风电路中设置有两个电阻，其中一个电阻连接在手麦接口的麦克风信号端子与地之间，另一电阻与手麦按键串联后，连接在手麦接口的麦克风信号端子与地之间；所述手麦接口的麦克风信号端子连接麦克风的正极，麦克风的负极接地。 

基于上述有源手麦，本实用新型还提供了一种配置有所述有源手麦的移动终端，包括移动终端主机和作为主机附件的手麦；其中，所述手麦为有源手麦，包括用于连接移动终端主机的手麦接口、麦克风电路、扬声器电路、电池和低电报警电路，所述电池输出工作电压传输至所述的扬声器电路；在所述低电报警电路中包含有电池低电检测电路和报警器件，所述电池低电检测电路连接电池，在检测到电池的剩余电量低于设定的下限值时，输出控制信号至报警器件，控制报警器件进行报警提醒；在所述移动终端主机上设置有用于连接手麦接口的插口，所述插口的麦克风信号引脚通过上拉电阻连接直流电源，并分别与主机内部的主芯片的ADC接口和麦克风信号接口对应连接。 

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过在手麦中设计电池和供电回路，形成具有自供电功能的有源手麦，从而在将其配置于移动终端产品上使用时，无需耗费移动终端的电池电量，延长了移动终端中电池电量的使用时长，在满足大音量对讲通话需求的同时，实现了移动终端长时间的对讲通话功能。此外，通过在有源手麦中设计手麦插入检测电路，通过控制手麦中的扬声器电路仅在手麦插入到移动终端主机上时开启运行，由此达到了节约手麦中电池电量的设计目的，进一步延长了手麦以及移动终端的对讲通话时间。 

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其它特点和优点将变得更加清楚。 

附图说明

图1是本实用新型所提出的有源手麦的一种实施例的电路结构框图； 

图2是有源手麦中低电报警电路的一种实施例的电路原理图；

图3是有源手麦中扬声器电路和麦克风电路的一种实施例的电路原理图；

图4是移动终端内部用于插接有源手麦的插口电路的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。 

现有技术中的手麦大多为无源手麦，即无法实现自身供电的手麦。这种无源手麦在配置到移动终端上使用时，会对移动终端的电池电量产生大量的消耗，从而加快了移动终端的耗电速度，缩短了移动终端的续航时间。 

针对这一问题，本实施例提出了一种可实现自行供电的有源手麦，由于无需耗费移动终端的电池电量，从而延长了移动终端中电池电量的使用时长，改善了用户的使用体验。 

下面本实施例以手机产品作为所述的移动终端为例，对与移动终端配合使用的有源手麦的具体电路组建结构及其工作原理进行详细地阐述。 

参见图1所示，本实施例的有源手麦为了实现自行供电的功能，在手麦中内置电池8，利用电池8输出手麦中扬声器电路5所需的工作电压，为手麦中大功率扬声器SPK的大音量播放提供电力供应，避免对手机中的电池电量产生过多的消耗。而对于手麦中的麦克风电路4，由于功耗较低，则可以沿用传统无源手麦的设计方式，通过手麦接口6从与其连接的手机中取电，满足麦克风MIC的供电需求。 

在本实施例中，所述电池8即可以是普通的一次性电池，也可以是充电电池。当选用充电电池设计所述的有源手麦时，还需要在手麦中进一步设计充电控制电路1和充电器接口7，以实现对电池8的快速充电功能。具体来讲，可以将充电控制电路1连接充电器接口7，通过充电器接口7连接外部的充电器，接收充电器转换输出的充电电源，并在充电控制电路1的控制下，实现对电池8的快速充电。在充电完毕后，可以利用充电器上或者专门设置在手麦上的指示灯进行工作状态的指示，以实现对用户的提醒。 

作为本实施例的一种优选设计方案，所述充电控制电路1优选采用一颗专门的充电控制芯片配合简单的外围电路设计实现，对电池8的充放电过程进行自动控制和智能化管理。 

为了在手麦中的电池8电量过低时，能够提醒用户及时地对手麦进行充电，本实施例在有源手麦中还设计了低电报警电路。参见图1所示，本实施例的低电报警电路主要由电池低电检测电路2和报警器件组成。将电池低电检测电路2连接电池8，对电池8中的剩余电量进行检测；当在检测到电池8的剩余电量低于设定的下限值时，通过电池低电检测电路2输出控制信号，传输至报警器件，通过控制报警器件发出警示信号，以实现对用户的报警提醒。 

在本实施例中，所述报警器件可以选用LED指示灯等发光元件进行指示提醒，也可以选用蜂鸣器等发音部件进行警音提醒。本实施例以选用LED指示灯D3作为所述的报警器件为例进行具体说明。 

图2示出了一种所述电池低电检测电路2的具体电路组建结构，包括运算放大器U3、分压电路、稳压元件D2等主要组成部分。其中，运算放大器U3在这里作为比较器使用，即利用运算放大器的开环增益为无穷大的原理来实现比较的功能。将运算放大器U3的其中一个输入端连接分压电路的分压节点，接收分压电路对电池8所输出的电池电压VBAT的分压值，另一个输入端连接第一参考电源，通过将电池电压VBAT的分压值与第一参考电源进行比较，进而在检测到电池电压VBAT的分压值低于第一参考电源时，认为电池8的剩余电量过低，通过运算放大器U3的输出端输出控制信号，控制LED指示灯D3点亮，向用户进行低电报警。 

作为本实施例的一种优选设计方案，所述分压电路采用两个分压电阻R5、R6连接而成；第一参考电源通过稳压元件D2稳压生成。如图2所示，将两个分压电阻R5、R6串联后，连接在电池8与地之间，对电池电压VBAT进行分压后，通过两个分压电阻R5、R6的中间节点（即分压电路的分压节点）传输至运算放大器U3的同相输入端+。所述运算放大器U3的反相输入端-通过限流电阻R8连接电池8，并通过稳压元件D2接地。通过电池8输出的电池电压VBAT经限流电阻R8作用于稳压元件D2，在稳压元件D2的稳压作用下，形成稳定的第一参考电源。 

作为所述的稳压元件D2，可以选用同向串联的二极管对或者稳压管等器件稳压生成所述的第一参考电源。当然，也可以直接采用恒压源提供所述的第一参考电源，本实施例对此不进行具体限制。 

在本实施例中，可以设置电池8的低电报警电压为3.3V，稳压元件D2采用一个二极管对进行电路设计，参见图2所示。所述二极管对D2的前向导通压降为0.8V，当电池电压VBAT低于3.3V时，利用分压电阻R5、R6的分压作用，加在运算放大器U3的同相输入端+的电压会小于其反相输入端-的二极管对D2的钳位电压0.8V，此时，通过运算放大器U3的输出端输出低电平的控制信号，作用于LED指示灯D3的阴极，由于LED指示灯D3的阳极通过限流电阻R7接通电池电压VBAT，因此LED指示灯D3导通发光，提示用户手麦电池电量过低，需要及时充电。反之，当电池电压VBAT高于3.3V时，通过分压电路的分压节点输出至运算放大器U3的同相输入端+的电压将大于二极管对D2的钳位电压0.8V，此时，运算放大器U3输出高电平的控制信号，作用于LED指示灯D3的阴极，使LED指示灯D3反向截止，停止报警指示。 

此外，在运算放大器U3的同相输入端+还可以进一步连接滤波电容C2，参见图2所示，以稳定通过分压电路的分压节点输出的分压值。 

对于手麦中的扬声器电路5，由于其仅在手麦与手机连接后，才有可能需要进入工作状态，因此，为了节约手麦中的电池8电量，本实施例优选在所述的有源手麦中进一步设计手麦插入检测电路3，参见图1所示，用于对手麦是否插入到手机中进行检测，并在检测到手麦插入到手机上时，输出使能信号，控制扬声器电路进入工作状态，对通过手麦接口6输入的左声道音频信号或者右声道音频信号进行功率放大处理后，驱动手麦上的扬声器SPK播放手机输出的音频信号。 

作为所述手麦插入检测电路3的一种优选电路结构设计，本实施例在手麦以及手机中分别进行了电路设计，以实现对手麦插拔状态的自动检测。在手机一侧，设计由上拉电阻R9以及直流电源V_MIC（所述直流电源V_MIC的电压幅值优选等于手麦中麦克风MIC工作所需的直流偏置电压，例如2.8V，在手麦插入到手机上时，同时为手麦中的麦克风MIC提供偏置电压）组成的电平上拉电路，参见图4所示，并在手机上设置用于插接手麦的插口，所述插口可以为手麦单独设置，也可以兼用手机上的耳机插口，以减少手机外围接口的数量。以耳机插口为例进行说明，将直流电源V_MIC通过上拉电阻R9连接耳机插口中的麦克风信号引脚MIC+，并将所述麦克风信号引脚MIC+分别与手机内部主芯片（例如基带芯片等）的ADC接口和麦克风信号接口对应连接。在有源手麦一侧，设置运算放大器U1和稳压元件D1，参加图3所示，同样利用运算放大器的开环增益为无穷大的原理，配置所述运算放大器U1作为比较器使用。将所述运算放大器U1的其中一路输入端（以同相输入端+为例进行说明）通过电阻R3和电容C1组成的滤波电路连接到手麦接口6中的麦克风信号端子MIC+，所述手麦接口6优选采用4段式的耳机插头，用于与手机上配置的耳机插口匹配插接，传输音频信号。将运算放大器U1的另外一路输入端（以反相输入端-为例进行说明）连接第二参考电源。当手麦上的耳机插头插入到手机上的耳机插口中时，运算放大器U1的同相输入端+连通手机中的电平上拉电路，使运算放大器U1的同相输入端+的电压高于施加到其反相输入端-的第二参考电源的电压值，此时，通过运算放大器U1的输出端输出高电平的使能信号，传输至扬声器电路中的音频功率放大器U2，控制音频功率放大器U2使能，进入工作状态。 

在本实施例中，所述第二参考电源优选通过稳压元件D1稳压生成，如图3所示。将运算放大器U1的反相输入端-通过限流电阻R4连接电池8，接收电池8输出的电池电压VBAT，并通过稳压元件D1接地。通过电池8输出的电池电压VBAT经限流电阻R4作用于稳压元件D1，在稳压元件D1的稳压作用下，形成稳定的第二参考电源。 

同样地，所述稳压元件D1也可以选用同向串联的二极管对或者稳压管等压降恒定的电子器件，将运算放大器U1的反相输入端-的电压钳位在恒定的参考电压值上。当然，也可以直接采用恒压源提供所述的第二参考电源，为运算放大器U1提供稳定的参考电源，本实施例对此不进行具体限制。 

在本实施例中，优选采用二极管对D1连接在运算放大器U1的反相输入端-与地之间，正向导通压降为0.8V。当手麦未与手机连接时，耳机插头的麦克风信号端子MIC+悬空，此时，运算放大器U1的同相输入端+的电压为低（即0V），而其反相输入端-的电压被二极管对D1钳位在0.8V，由于运算放大器U1的反相电压高于同相电压，因此输出低电平信号，传输至音频功率放大器U2的使能端。由于音频功率放大器U2的使能端高电平有效，因此音频功率放大器U2处于不工作状态，避免消耗手麦中的电池电量，达到节能的设计目的。 

在将手麦的耳机插头插入到手机的耳机插口中时，手机内部的直流电源V_MIC通过上拉电阻R9施加到手麦中运算放大器U1的同相输入端+，由于手机端的上拉电阻R9以及手麦端连接麦克风信号端子MIC+的麦克风MIC本身阻抗的分压作用，使麦克风信号线上的直流电压大约在1.4V左右，即施加到运算放大器U1的同相输入端+的电压大约为1.4V，高于其反相输入端-的0.8V参考电压，因此，运算放大器U1输出高电平的使能信号，传输至音频功率放大器U2的使能端，控制音频功率放大器U2进入工作状态。所述音频功率放大器U2工作所需的直流电源取自手麦中的电池电压VBAT，将其音频输入端连接耳机插头的左声道音频端子或者右声道音频端子，接收手机传送过来的左声道音频信号或者右声道音频信号，并对接收到的音频信号进行功率放大处理后，驱动手麦上的扬声器SPK外放对方的通话语音或者手机中保存的音频文件。 

由于在对讲通话时，只有当用户按下手麦上的按键K1，麦克风MIC才开始采集本机用户的通话语音。为了实现按键检测功能，本实施例在手麦中的麦克风电路4中设计了两个电阻R1、R2，参见图3所示。将电阻R1连接在耳机插头的麦克风信号端子MIC+与地之间；将电阻R2与按键K1串联后，连接在耳机插头的麦克风信号端子MIC+与地之间；麦克风MIC的正极连接耳机插头的麦克风信号端子MIC+，负极接地。当按键K1未按下时，通过手机主芯片的ADC接口采集到的电压值为直流电源V_MIC通过电阻R9以及电阻R1和麦克风MIC自身阻抗产生的分压值；而当按键K1按下时，通过手机主芯片的ADC接口采集到的电压值则变成直流电源V_MIC通过电阻R9以及电阻R1、R2和麦克风MIC自身阻抗产生的分压值，小于按键K1未按下时ADC接口采集到的电压值。手机端通过检测主芯片ADC接口的电压值大小，即可判断出手麦上的按键K1是否被按下，从而决定是否开启主芯片的麦克风信号接口，经由隔直电容C4接收手麦中麦克风MIC采集输出的音频信号。 

本实施例通过在麦克风MIC的两端并联电阻R1、R2，在防止按键K1闭合导致麦克风MIC短路问题出现的同时，还可以改变施加到麦克风MIC的直流偏置电压的大小，从而保证了麦克风MIC的音频信号有足够的动态范围，使得通过麦克风MIC发送的音量不会出现破音失真的问题。 

采用本实施例所提出的麦克风电路设计方式，当用户将手麦当作耳机使用时，手机端可以通过判断手麦上的按键K1是否按下，来执行接听和挂断电话的相应操作。 

当然，作为手麦上的耳机插头，也可以采用普通的3段式耳机插头进行产品设计。此时，只需对耳机插头的3段管脚进行重新定义，将其中定义为右声道音频端子（或者左声道音频端子）的管脚定义为麦克风信号端子，连接图3所示的麦克风电路和运算放大器U1，即可完成本实施例的电路设计。 

本实施例的有源手麦不仅适合与手机插接使用，对于平板电脑等其他移动终端产品，只需在移动终端主机中配置如图4所示的插口电路，即可与本实施例所提出的有源手麦配合使用，实现对讲通话或者耳机功能，本实施例对此不进行具体限制。 

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (9)

1.一种有源手麦，包括用于连接移动终端主机的手麦接口、麦克风电路和扬声器电路，其特征在于：在所述有源手麦中还设置有电池，输出工作电压传输至所述的扬声器电路；在所述有源手麦中还设置有低电报警电路，在所述低电报警电路中包含有电池低电检测电路和报警器件，所述电池低电检测电路连接电池，在检测到电池的剩余电量低于设定的下限值时，输出控制信号至报警器件，控制报警器件报警。

2.根据权利要求1所述的有源手麦，其特征在于：所述电池为充电电池，在所述有源手麦中还设置有充电器接口和充电控制电路，所述充电控制电路连接充电器接口，接收外部的供电电源，并传输至所述的充电电池，为充电电池充电。

3.根据权利要求1或2所述的有源手麦，其特征在于：在所述电池低电检测电路中设置有运算放大器和分压电路，所述分压电路连接电池，对电池输出的工作电压进行分压后，通过分压电路的分压节点输出至运算放大器的其中一个输入端，运算放大器的另外一个输入端连接第一参考电源，输出端输出控制信号至所述的报警器件。

4.根据权利要求3所述的有源手麦，其特征在于：所述运算放大器的另外一个输入端通过限流电阻连接所述的电池，并通过稳压元件接地，通过稳压元件稳压生成所述的第一参考电源。

5.根据权利要求1或2所述的有源手麦，其特征在于：所述报警器件为LED指示灯，所述LED指示灯的阳极通过限流电阻连接所述的电池，阴极连接所述的电池低电检测电路。

6.根据权利要求1或2所述的有源手麦，其特征在于：在所述有源手麦中还设置有手麦插入检测电路，在所述手麦插入检测电路中设置有运算放大器，所述运算放大器的其中一个输入端连接手麦接口中的麦克风信号端子，另一输入端连接第二参考电源，输出端输出使能信号至扬声器电路，对扬声器电路中的音频功率放大器进行使能控制；所述音频功率放大器的音频输入端连接手麦接口中的左声道音频端子或者右声道音频端子，对接收到的音频信号进行放大处理后，驱动手麦上的扬声器输出。

7.根据权利要求6所述的有源手麦，其特征在于：所述运算放大器的另一输入端通过限流电阻连接所述的电池，并通过稳压元件接地，通过稳压元件稳压生成所述的第二参考电源。

8.根据权利要求1或2所述的有源手麦，其特征在于：在所述麦克风电路中设置有两个电阻，其中一个电阻连接在手麦接口的麦克风信号端子与地之间，另一电阻与手麦按键串联后，连接在手麦接口的麦克风信号端子与地之间；所述手麦接口的麦克风信号端子连接麦克风的正极，麦克风的负极接地。

9.一种移动终端，包括移动终端主机和作为主机附件的手麦，其特征在于：所述手麦是如权利要求1至8中任一项权利要求所述的有源手麦，在所述移动终端主机上设置有用于连接手麦接口的插口，所述插口的麦克风信号引脚通过上拉电阻连接直流电源，并分别与主机内部的主芯片的ADC接口和麦克风信号接口对应连接。

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