CN210742928U - 具有兼容功能的接口电路、接口芯片及智能电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有兼容功能的接口电路、接口芯片及智能电子设备，接口电路包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和双单刀双掷开关；第一单刀双掷开关包括第一静端、第一动端和第一选择端，第一静端与麦克风输入信号引脚电连接，第一选择端与GPIO引脚电连接；第二单刀双掷开关包括第二静端、第二动端和第二选择端，第二静端与耳机中断信号输入引脚电连接，第二选择端与第一引脚电连接；单刀双掷开关包括第三静端、第四静端、第三动端、第四动端和第三选择端；第三选择端与第一引脚电连接；第三静端与第四引脚电连接，第四静端与第三引脚电连接；第一电流输入引脚与第一引脚电连接。本实用新型实现了将耳机音频和USB2.0功能合并在一个插座上。

Description

具有兼容功能的接口电路、接口芯片及智能电子设备

技术领域

本实用新型涉及电路领域，特别涉及一种具有兼容功能的接口电路、接口芯片及智能电子设备。

背景技术

目前智能手表等小型智能电子设备广泛应用，用户要求尺寸越小越好，声音越大越好，射频支持的模式频段越多越好。而耳机音频、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)传输和充电是该类小型智能电子设备必备功能，缺一不可。如果使用TYPE-C(C型USB接口)插座是可以同时兼容音频和USB功能，但是插座太大无法在智能手表智能电子设备等空间紧张的小型电子设备上使用，分开又需要两个插座，更占用空间较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中空间有限的小型智能电子设备中实现USB2.0功能和耳机音频功能所占用的空间较大的缺陷，提供一种能够将USB2.0功能兼容到耳机音频接口中进而合并在一个插座上，从而减小电子设备的外部接口的具有兼容功能的接口电路、接口芯片及智能电子设备。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型第一方面提供了一种具有兼容功能的接口电路，所述接口电路用于智能电子设备，所述智能电子设备包括控制器、音频编解码系统、电源管理单元和耳机的母头；

所述母头包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；所述第一引脚兼容所述耳机的MIC(Microphone缩写而来的词语，指麦克风)信号和USB2.0的VBUS(USB电源)信号，所述第二引脚兼容所述耳机的GND(地)信号和USB2.0的GND信号；所述第三引脚兼容所述耳机的右声道信号和USB2.0的DP(差分数据正)信号或DM(差分数据负)信号中的一个；所述第四引脚兼容所述耳机的左声道信号、所述耳机的中断信号，所述第四引脚还兼容USB2.0的DP信号或DM信号中的另一个；

所述控制器包括GPIO(General-purpose input/output，通用型之输入输出)引脚以及USB2.0接口的两个数据引脚；所述音频编解码系统包括所述耳机的左声道输出引脚、右声道输出引脚、麦克风输入信号引脚以及耳机中断信号输入引脚；所述电源管理单元包括第一电流输入引脚；

所述接口电路包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和双单刀双掷开关；

所述第一单刀双掷开关包括第一静端、第一动端和第一选择端，所述第一静端与所述麦克风输入信号引脚电连接，所述第一选择端与所述GPIO引脚电连接，当所述第一选择端为第一电平时，所述第一动端用于与所述第一引脚电连接；当所述第一选择端为第二电平时，所述第一动端悬空；

所述第二单刀双掷开关包括第二静端、第二动端和第二选择端，所述第二静端与所述耳机中断信号输入引脚电连接，所述第二选择端用于与所述第一引脚电连接；当所述第二选择端为第三电平时，所述第二动端悬空；当所述第二选择端为第四电平时，所述第二动端用于与所述第四引脚电连接；

所述双单刀双掷开关包括第三静端、第四静端、第三动端、第四动端和第三选择端；所述第三选择端用于与所述第一引脚电连接；所述第三静端用于与所述第四引脚电连接，所述第四静端用于与所述第三引脚电连接；当所述第三选择端为第三电平时，所述第三动端与两个所述数据引脚中的一个电连接，所述第四动端与两个所述数据引脚中的另一个电连接；当所述第三选择端为第二电平时，所述第三动端用于接入所述左声道输出引脚，所述第四动端用于接入右声道输出引脚；

所述第一电流输入引脚用于与所述第一引脚电连接。

较佳地，所述GPIO引脚默认输出所述第二电平，当所述母头被接入耳机功能的公头时，所述控制器驱动所述GPIO引脚输出所述第一电平；所述第一电平为高电平，所述第二电平为低电平。

较佳地，所述第三电平为高电平，所述第四电平为低电平。

较佳地，所述第二选择端默认为所述第四电平。

较佳地，所述智能电子设备为智能手表。

较佳地，所述母头为3.5寸接口或2.5寸接口。

较佳地，所述双单刀双掷开关的阻抗配置符合USB2.0的DM信号和DP信号的差分阻抗要求。

较佳地，所述双单刀双掷开关的型号为DIO3202A(帝奥微电子有限公司的一款开关的型号)。

本实用新型第二方面提供了一种具有兼容功能的接口芯片，所述接口芯片集成了如第一方面所述的具有兼容功能的接口电路。

本实用新型第三方面提供了一种智能电子设备，所述智能电子设备包括如第一方面所述的具有兼容功能的接口电路。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型提供的具有兼容功能的接口电路、接口芯片及智能电子设备，通过三个开关实现了将耳机音频和USB2.0功能合并在一个插座上，将耳机的MIC信号和USB2.0的VBUS信号兼容到同一个引脚上，并解决了相互干扰和VBUS直接串入音频编解码系统烧毁芯片的问题，进一步减小了智能电子设备的外部接口，使得有更多空间给天线和喇叭音腔，使电子产品的天线性能和音频性能更好。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的具有兼容功能的接口电路具体应用时的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供了一种具有兼容功能的接口电路，如图1所示，该接口电路1用于智能电子设备2，该智能电子设备2包括CPU(控制器)、CODEC(音频编解码系统)、PMU(电源管理单元)和耳机的母头(图中未示出)；本实施例中，智能电子设备2为智能手表。

其中耳机的母头在使用时用于接入耳机的公头3，该耳机的公头3兼容USB2.0功能和耳机功能的信号。该母头包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；第一引脚兼容耳机的MIC信号和USB2.0的VBUS信号，第二引脚兼容耳机的GND信号和USB2.0的GND信号；第三引脚兼容该机的右声道信号R和USB2.0的DP信号或DM信号中的一个；第四引脚兼容耳机的左声道信号L、耳机的中断信号DET，第四引脚还兼容USB2.0的DP信号或DM信号中的另一个。本实施例中，第三引脚兼容DP信号，第四引脚兼容DM信号，其它实施方式中，第三引脚也可以兼容DM信号，而第四引脚兼容DP信号，兼容的信号不同会导致内部开关和控制器CPU、音频编解码系统CODEC具体的信号的对应关系稍有不同，此为本领域公知常识，在此不再赘述。

控制器CPU包括GPIO引脚以及USB2.0接口的两个数据引脚DM’和DP’；音频编解码系统CODEC包括耳机的左声道输出引脚L’、右声道输出引脚R’、麦克风输入信号引脚MIC’以及耳机中断信号输入引脚DET’；电源管理单元PMU包括第一电流输入引脚VBUS’，该第一电流输入引脚VBUS’用于与第一引脚电连接。

接口电路1包括第一单刀双掷开关11、第二单刀双掷开关12和双单刀双掷开关13。

第一单刀双掷开关11包括第一静端1101、第一动端1102和第一选择端SEL1，第一静端1101与麦克风输入信号引脚MIC’电连接，第一选择端SEL1与GPIO引脚电连接，当第一选择端SEL1为第一电平时，第一动端1102用于与第一引脚电连接；当第一选择端SEL1为第二电平时，该第一动端1102悬空，即NC(不连接)。

第二单刀双掷开关12包括第二静端1201、第二动端1202和第二选择端SEL2，第二静端1201与耳机中断信号输入引脚DET’电连接，第二选择端SEL2用于与第一引脚电连接；当第二选择端SEL2为第三电平时，第二动端1202悬空；当第二选择端SEL2为第四电平时，第二动端1202用于与第四引脚电连接。

双单刀双掷开关13包括第三静端1301、第四静端1302、第三动端1303、第四动端1304和第三选择端SEL3；第三选择端SEL3用于与第一引脚电连接；第三静端1301用于与第四引脚电连接，第四静端1302用于与第三引脚电连接；当第三选择端SEL3为第三电平时，第三动端1303与两个数据引脚中的一个电连接，本实施例中采用数据引脚DM’；第四动端1304与两个数据引脚中的另一个电连接，本实施例中采用数据引脚DP’；当第三选择端SEL3为第二电平时，第三动端1303用于接入左声道输出引脚L’，第四动端1304用于接入右声道输出引脚R’。

本实施例中，第二选择端SEL2默认为第四电平。GPIO引脚默认输出第二电平，当母头被接入耳机功能的公头3时，控制器CPU驱动GPIO引脚输出第一电平。其中，第一电平为高电平，第二电平为低电平；第三电平为高电平，第四电平为低电平。

本实施例中，母头采用的是市面通用的3.5寸耳机的母头，在其他可选实施例中，母头也可以是其它尺寸的4引脚接口，例如2.5寸接口。

本实施例中，双单刀双掷开关13的阻抗配置需要符合USB2.0的DM信号和DP信号的差分阻抗要求，以免影响USB2.0的眼图及影响数据传输。本实施例中双单刀双掷开关选用的是型号为DIO3202A的开关。

本实施例中，耳机的左右声道L/R与USB2.0的DP/DM信号相关的开关电路采用双单刀双掷开关13实现，默认状态下第三选择端SEL3为低电平，L/R信号接通。只有当充电或者下载数据的时候，由VBUS信号提供高电平，第三选择端SEL3变为高电平，才切换到DM/DP信号。此开关电路需要注意保证DM/DP信号的90欧姆的差分阻抗要求，以免影响USB2.0的眼图及影响数据传输。

本实施例中，通过第一单刀双掷开关11控制MIC信号的断开和接入，防止VBUS信号烧坏音频编解码系统芯片。第一单刀双掷开关11默认切换到NC，MIC信号是断开的，DET信号默认为高电平。只有当耳机的公头插入时，耳机的中断信号DET和耳机的左声道信号L短接在一起，DET信号变为低电平，控制器CPU检测到低电平，控制器CPU通过GPIO引脚给出高电平信号，第一单刀双掷开关11切换到与耳机的MIC信号连通。

本实施例中，通过第二单刀双掷开关12实现耳机的中断信号DET连接与断开。防止在USB2.0功能的时候，耳机的中断信号DET连接和DM信号短接在一起，导致DM信号有很长的分叉，影响USB2.0眼图和数据信号传输不良。默认DET信号是连接，只有当USB2.0的VBUS信号接入的时候，第二单刀双掷开关12才切换到高电平断开耳机的中断信号DET的线路连接。

本实施例中，VBUS信号直接接到电源管理单元PMU，这里不用简单的开关实现耳机的MIC信号和USB2.0的VBUS信号的切换，其主要原因是VBUS信号属于大电流信号，一般的开关都有压降从而影响充电电流和充电性能。

本实施例在硬件电路上实现了耳机音频功能和USB2.0功能合二为一。软件上也需要配合调试，USB2.0的识别和耳机检测识别都受开关影响时序，需要软件上进行优化，其中软件的实现方式不是本实用新型要保护的内容，本领域技术人员根据公知常识能够实现的，在此不再赘述。

本实施例提供的具有兼容功能的接口电路通过三个开关实现了将耳机音频和USB2.0功能合并在一个插座上，将耳机的MIC信号和USB2.0的VBUS信号兼容到同一个引脚上，并解决了相互干扰和VBUS直接串入音频编解码系统烧毁芯片的问题，进一步减小了智能电子设备的外部接口，使得有更多空间给天线和喇叭音腔，使电子产品的天线性能和音频性能更好。

实施例2

本实施例提供了一种具有兼容功能的接口芯片，该接口芯片集成了实施例1提供的具有兼容功能的接口电路。

本实施例提供的具有兼容功能的接口芯片通过三个开关实现了将耳机音频和USB2.0功能合并在一个插座上，将耳机的MIC信号和USB2.0的VBUS信号兼容到同一个引脚上，并解决了相互干扰和VBUS直接串入音频编解码系统烧毁芯片的问题，进一步减小了智能电子设备的外部接口，使得有更多空间给天线和喇叭音腔，使电子产品的天线性能和音频性能更好。

实施例3

本实施例提供了一种智能电子设备，该智能电子设备包括实施例1提供的具有兼容功能的接口电路。

本实施例通过使用将耳机音频和USB2.0功能合并在一个插座上的接口电路，减小了智能电子设备的外部接口的尺寸，使得有更多空间给天线和喇叭音腔，使智能电子设备的天线性能和音频性能更好。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有兼容功能的接口电路，其特征在于，所述接口电路用于智能电子设备，所述智能电子设备包括控制器、音频编解码系统、电源管理单元和耳机的母头；

所述母头包括第一引脚、第二引脚、第三引脚和第四引脚；所述第一引脚兼容所述耳机的MIC信号和USB2.0的VBUS信号，所述第二引脚兼容所述耳机的GND信号和USB2.0的GND信号；所述第三引脚兼容所述耳机的右声道信号和USB2.0的DP信号或DM信号中的一个；所述第四引脚兼容所述耳机的左声道信号、所述耳机的中断信号，所述第四引脚还兼容USB2.0的DP信号或DM信号中的另一个；

所述控制器包括GPIO引脚以及USB2.0接口的两个数据引脚；所述音频编解码系统包括所述耳机的左声道输出引脚、右声道输出引脚、麦克风输入信号引脚以及耳机中断信号输入引脚；所述电源管理单元包括第一电流输入引脚；

所述接口电路包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和双单刀双掷开关；

所述第一单刀双掷开关包括第一静端、第一动端和第一选择端，所述第一静端与所述麦克风输入信号引脚电连接，所述第一选择端与所述GPIO引脚电连接，当所述第一选择端为第一电平时，所述第一动端用于与所述第一引脚电连接；当所述第一选择端为第二电平时，所述第一动端悬空；

所述第二单刀双掷开关包括第二静端、第二动端和第二选择端，所述第二静端与所述耳机中断信号输入引脚电连接，所述第二选择端用于与所述第一引脚电连接；当所述第二选择端为第三电平时，所述第二动端悬空；当所述第二选择端为第四电平时，所述第二动端用于与所述第四引脚电连接；

所述双单刀双掷开关包括第三静端、第四静端、第三动端、第四动端和第三选择端；所述第三选择端用于与所述第一引脚电连接；所述第三静端用于与所述第四引脚电连接，所述第四静端用于与所述第三引脚电连接；当所述第三选择端为第三电平时，所述第三动端与两个所述数据引脚中的一个电连接，所述第四动端与两个所述数据引脚中的另一个电连接；当所述第三选择端为第二电平时，所述第三动端用于接入所述左声道输出引脚，所述第四动端用于接入右声道输出引脚；

所述第一电流输入引脚用于与所述第一引脚电连接。

2.如权利要求1所述的具有兼容功能的接口电路，其特征在于，所述GPIO引脚默认输出所述第二电平，当所述母头被接入耳机功能的公头时，所述控制器驱动所述GPIO引脚输出所述第一电平；所述第一电平为高电平，所述第二电平为低电平。

3.如权利要求1所述的具有兼容功能的接口电路，其特征在于，所述第三电平为高电平，所述第四电平为低电平。

4.如权利要求1所述的具有兼容功能的接口电路，其特征在于，所述第二选择端默认为所述第四电平。

5.如权利要求1所述的具有兼容功能的接口电路，其特征在于，所述智能电子设备为智能手表。

6.如权利要求1所述的具有兼容功能的接口电路，其特征在于，所述母头为3.5寸接口或2.5寸接口。

7.如权利要求1至6任一项所述的具有兼容功能的接口电路，其特征在于，所述双单刀双掷开关的阻抗配置符合USB2.0的DM信号和DP信号的差分阻抗要求。

8.如权利要求7所述的具有兼容功能的接口电路，其特征在于，所述双单刀双掷开关的型号为DIO3202A。

9.一种具有兼容功能的接口芯片，其特征在于，所述接口芯片集成了如权利要求1至8任一项所述的具有兼容功能的接口电路。

10.一种智能电子设备，其特征在于，所述智能电子设备包括如权利要求1至8任一项所述的具有兼容功能的接口电路。

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