JP5290944B2

JP5290944B2 - プラグの種別を判定する方法及びプラグ判定回路

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Publication number: JP5290944B2
Application number: JP2009270059A
Authority: JP
Inventors: 直孝斎藤
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: JP2011114660A; US8558562B2; US20110128019A1

Description

本発明は、ヘッドフォンプラグ及びライン出力プラグを兼用使用できるオーディオ信号出力用ジャック端子に、ヘッドフォンプラグ又はライン出力プラグのいずれか一方が接続されていることを判定する方法及びプラグ判定回路に関する。

従来において、携帯オーディオプレーヤー、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の携帯電子機器には、ヘッドフォン用ジャック端子が設けられていた。更に、近年においては、当該携帯電子気器の高機能化及び普及に伴い、当該携帯電子機器にはステレオ端子であるライン出力用ジャック端子も設けられるようになってきた。

しかしながら、ヘッドフォン用ジャック端子及びライン出力用ジャック端子を独立して別個に設けると、当該携帯電子機器の小型化及び軽量化を図ることが困難になってしまう問題があった。かかる問題を解決する方法として、ヘッドフォンプラグ又はライン出力プラグが接続された状態において、ヘッドフォンプラグ又はライン出力プラグの負荷抵抗に所定の電圧を印加し、当該電圧の印加時の電流値を測定して、算出される負荷抵抗よりヘッドフォンプラグ又はライン出力プラグが接続されているかを判定する方法がある。例えば、特許文献１には、プラグ接続時に電流を流し、得られた電圧値に基づいてプラグの種別を行う信号系切替制御装置が記載されている。

特開２００２−１４１９８０

しかしながら、プラグ接続時に信号電圧を印加すると、印加電圧によりヘッドフォン又はスピーカ等が動作し、ポップノイズが発生する問題がある。

本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、ヘッドフォンプラグ又はライン出力プラグの接続時において、ポップノイズの低減及び除去を図りつついずれかのプラグが接続されているかを判別することができる方法及びプラグ判定回路を提供する。

上述した課題を解決するために、本発明のプラグの種別を判定する方法は、ジャック端子に接続されたプラグの負荷抵抗の大きさに応じてプラグの種別を判定する方法であって、負荷抵抗に第１方向の電流を供給する第１方向電流供給ステップと、負荷抵抗に生じた電圧を所定の参照電圧と比較して、プラグの種別を判定するステップと、負荷抵抗に第１方向とは異なる第２方向の電流を供給する第２方向電流供給ステップと、を有する。

また、上述した課題を解決するために、本発明のプラグ判定回路は、ジャック端子に接続されたプラグの負荷抵抗の大きさに応じてプラグの種別を判定するプラグ判定回路であって、負荷抵抗に対して正負に振幅する電圧を供給する電圧供給回路と、負荷抵抗の大きさに応じた電圧を出力する比較回路と、比較回路の出力電圧に応じてプラグの種別を判定する判定部と、負荷抵抗に対して正電圧を供給する期間及び負電圧を供給する期間を制御する制御部と、を有する。

本発明においては、負荷抵抗に対して異なる方向に流れる電流を供給することで、第１方向電流供給時における出力電圧の波形と第２方向電流供給時における出力電圧の波形の変化量を相殺することができる。これにより、負荷抵抗の抵抗値の測定期間におけるポップノイズの低減及び除去を図ることができる。

本発明のプラグ判定回路を備える信号出力装置の概略ブロック図である。本発明のプラグ判定回路を備える信号出力装置の動作フローである。本発明のプラグ判定回路を備える信号出力装置における各スイッチのオンオフ状態を示すタイムチャートである。各スイッチのオンオフ状態におけるコンパレータの正入力端子及びジャック端子に供給される電圧値の変化を示したものである。本発明のプラグ判定回路を備える信号出力装置におけるコンパレータの正入力端子及びジャック端子に供給される電圧値の時間変化の比較を示したものである。

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

先ず、図１を参照しつつ本発明のプラグ判定回路、及び当該プラグ判定回路を含む信号出力装置の構成について説明する。図１は、信号出力装置の概略ブロック図である。なお、信号出力装置は、携帯オーディオプレーヤー、デジタルカメラ及びデジタルビデオカメラ等の携帯電子機器の内部に設けられる。

図１に示されているように、信号出力装置１０は、プラグ判定回路１１、出力制御回路１２、ジャック端子１３、プラグ検出部１４から構成されている。

プラグ判定回路１１は、第１電源２１、第２電源２２、第１スイッチ２３、第２スイッチ２４、抵抗Ｒ０、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、コンパレータ（比較回路）２５及び制御部２６から構成されている。第１スイッチ２２及び第２スイッチ２３は、接続（オン）状態及び遮断（オフ）状態の間の切替をなすオンオフスイッチである。制御部２６は、プラグの種別を判定する判定部２６ａを含んでいる。第１電源２１、第２電源２２、第１スイッチ２３、第２スイッチ２４及び抵抗Ｒ０から電圧供給回路が形成されている。

より具体的には、第１電源２１は接続点Ｔ１を介して第２電源２２と直列に接続され、第１電源２１と第２電源２２との中間点（すなわち、接続点Ｔ１）は接地電位（例えば、アース電位）に接続されている。第１電源２１の正端子は、接続点Ｔ２及び接続点Ｔ３を介して第１スイッチ２３に接続されている。更に、第１電源２１の正端子は、接続点Ｔ２を介して抵抗Ｒ１にも接続されている。第２電源２２の負端子は、接続点Ｔ４を介して第２スイッチ２４に接続されている。ここで、第１電源２１の電圧はＶddであり、第２電源２２の電圧はＶssであり、第１電源２１及び第２電源２２の電圧は等しい（Ｖdd＝Ｖss）。

また、第１スイッチ２３及び第２スイッチ２４の一端は、接続点Ｔ５を介して抵抗Ｒ０に接続されている。抵抗Ｒ０の一端は、接続点Ｔ６を介してコンパレータ２５の正入力端子に接続されている。コンパレータ２５の負入力端子は、接続点Ｔ７を介して抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２に接続されている。かかる構成により、コンパレータ２５の負入力端子には、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２によって決定される参照電圧Ｖrefが供給される。すなわち、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２は、第１電源２１の電圧を分圧する分圧回路を形成している。更に、コンパレータ２５の出力端子は、制御部２６に接続されている。これにより、コンパレータ２５は、抵抗Ｒ０とジャック端子１３に接続されたプラグの抵抗とによる分圧から参照電圧Ｖrefを差し引いた電圧を制御部２６に供給する。ここで、抵抗Ｒ０及び後述するプラグの負荷抵抗Ｒ_Ｌは分圧回路を形成する。抵抗Ｒ０の抵抗値を変更することで、コンパレータ２５の正入力端子に供給される電圧を変化させることができる。すなわち、抵抗Ｒ０の抵抗値を適宜変更することにより、所望の電圧をコンパレータ２５の正入力端子に供給することが可能になる。

また、抵抗Ｒ２の一端は接続点Ｔ７を介して抵抗Ｒ１に接続され、抵抗Ｒ２の他端は接地電位（例えば、アース電位）に接続されている。制御部２６は、第１スイッチ２３及び第２スイッチ２４に接続されている。制御部２６は、第１スイッチ２３及び第２スイッチ２４にオン信号（接続信号）又はオフ信号（遮断信号）を供給する。

出力制御回路１２は、アンプ３１及び切替回路３２から構成されている。より具体的には、アンプ３１の入力端子には、携帯電子機器のオーディオ出力部（図示せず）に接続されている。すなわちアンプ３１の入力端子には、オーディオ出力信号が供給される。また、アンプ３１の出力端子は切替回路３２に接続されている。アンプ３１の電源端子は、接続点Ｔ２、Ｔ３を介して第１電源２１の正端子に接続され、且つ、接続点Ｔ４を介して第２電源２２の負端子に接続されている。

また、切替回路３２は、第３スイッチ３３、ライン出力用回路３４及びヘッドフォン用回路３５から構成されている。第３スイッチ３３の一端はアンプ３１の出力端子に接続され、他端はライン出力用回路３４及びヘッドフォン用回路３５のいずれかと選択的に接続可能な状態になっている。ライン出力用回路３４及びヘッドフォン用回路３５の一端は、ジャック端子１３に接続されている。更に、切替回路３２は制御部２６に接続されている。制御部２６は、ライン出力用回路３４若しくはヘッドフォン用回路３５のいずれかを選択する信号、又はいずれにも接続しない（すなわちオフ状態）ことを示す信号を切替回路３２に供給する。

ジャック端子１３は、切替回路３２に接続されている。また、ジャック端子１３には、プラグ検出部１４が接続されており、ジャック端子１３にプラグが接続されている状態をプラグ検出部１４によって検出することができる。なお、図１においては、ジャック端子１３にプラグが接続されている状態を示している。すなわち、プラグがジャック端子１３に接続された状態を負荷抵抗Ｒ_Ｌが切替回路３２及び接地電位（アース電位）に接続されている状態として示している。ここで、負荷抵抗Ｒ_Ｌの抵抗値は、ジャック端子１３に接続されるプラグの種別により異なる。例えば、ヘッドフォンプラグの抵抗値は１００Ω以下であり、ライン出力プラグの抵抗値は約１０ｋΩである。また、ジャック端子１３には、出力電圧Ｖoutが供給される。

プラグ検出部１４は、ジャック端子１３及び制御部２６に接続されている。プラグ検出部１４は、ジャック端子１３にプラグが接続されたことを検出すると、その旨を示す検出信号を制御部２６に供給する。例えば、プラグ検出部１４には、接触センサ又は光センサ等の種々のセンサを用いることができる。

次に、図１乃至図４を参照しつつ信号出力装置１０にプラグが接続された場合の動作を説明する。なお、図２は、ジャック端子１３にプラグが接続された場合における信号出力装置１０の動作フローである。図３は、各スイッチのオンオフ状態を示すタイムチャートである。図４は、各スイッチのオンオフ状態におけるコンパレータ２５の正入力端子及びジャック端子１３に供給される電圧値の変化を示している。

ジャック端子１３にプラグが接続されると（ステップＳ１１）、プラグ検出部１４はプラグがジャック端子１３に接続されていることを検出し（ステップＳ１２）、プラグ検出信号を制御部２６に供給する。なお、本実施例においては、ライン出力プラグがジャック端子１３に接続されたとして、説明をする。

制御部２６は、プラグ検出信号を受信すると、第１スイッチ２３をオン状態にするためのオン信号を、第１スイッチ２３に供給する。第１スイッチ２３は当該オン信号を受信すると、オン状態に移行する（ステップＳ１３、図３、図４参照）。

第１スイッチ２３がオン状態に移行することにより、第１電源２１から接続点Ｔ３、第１スイッチ２３、接続点Ｔ５、抵抗Ｒ０、接続点Ｔ６を経由して負荷抵抗Ｒ_Ｌに電流が供給される。かかる第１電源２１から負荷抵抗Ｒ_Ｌに向かう方向を第１方向とする。これに伴い、抵抗Ｒ０及び負荷抵抗Ｒ_Ｌにより分圧された電圧がコンパレータ２５の正入力端子及びジャック端子１３に供給される。ここで、第１電源２１の負端子が接地電位に接続されているため、コンパレータ２５の正入力端子及びジャック端子１３に供給される分圧は正の値になる（図４参照）。また、コンパレータ２５の負入力端子には参照電圧Ｖrefが供給されているため、コンパレータ２５から制御部２６には当該分圧された電圧から参照電圧Ｖrefを差し引いた電圧が供給される。ここで、参照電圧Ｖrefは後述するような最適化がなされているため、ライン出力プラグが接続された場合とヘッドフォンプラグが接続された場合とでは、コンパレータ２５から出力される電圧値は異なる。制御部２６は、供給された電圧に基づき、ライン出力プラグ又はヘッドフォンプラグのいずれかが接続されていることを判定する（ステップＳ１４）。第１スイッチ２３がオン状態に移行してから制御部２６がプラグの種別を判定するまでの期間を第１期間Ｐ１とする。例えば、第１期間Ｐ１は、１μsec〜１０μsecである。

その後、制御部２６はオフ信号を第１スイッチ２３に供給すると同時に、オン信号を第２スイッチ２４に供給し、第１スイッチ２３をオフ状態に、第２スイッチをオン状態にする（ステップＳ１５、図３、図４参照）。

第２スイッチ２４がオン状態に移行することにより、負荷抵抗Ｒ_Ｌから抵抗Ｒ０、接続点Ｔ５、第２スイッチ２４を経由して第２電源２２に電流が流れる。すなわち、負荷抵抗Ｒ_Ｌに対して第１方向の電流とは異なる方向に流れる電流が供給されることになる。かかる負荷抵抗Ｒ_Ｌから第２電源２２に向かう方向を第２方向とする。これにより、抵抗Ｒ０及び負荷抵抗Ｒ_Ｌにより分圧された電圧がコンパレータ２５の正入力端子及びジャック端子１３に供給される。ここで、第２電源２２の正端子が接地電位に接続されているため、コンパレータ２５の正入力端子及びジャック端子１３に供給される分圧は負の値になる。更に、第１電源２１の電圧と第２電源２２の電圧が等しい（Ｖdd＝Ｖss）あるため、第１オンオフスイッチがオン状態における電圧と第２オンオフスイッチがオン状態における電圧とは、絶対値が等しく、極性が反対（すなわち、正又は負であること）になる（図４参照）。

制御部２６は、第２スイッチ２４がオン状態に移行してから第１期間Ｐ１と同一の時間が経過すると、オフ信号を第２スイッチ２４に供給すると同時に、選択信号を切替回路３２に供給し、第２スイッチをオフ状態に、第３スイッチをオン状態にする。なお、本実施例においては、ライン出力用プラグが接続されているので、第３スイッチ３３がライン出力用回路３４に接続され、アンプ３１の出力端子がライン出力用回路３４を介してジャック端子１３に接続される（ステップＳ１６、図３参照）。ここで、第２スイッチ２４がオン状態であった期間を第２期間Ｐ２とする。例えば、第２期間Ｐ１も、第１期間と同様に１μsec〜１０μsecである（すなわち、Ｐ１＝Ｐ２）。

上述したように、第１期間Ｐ１の間にジャック端子１３に供給される電圧と、第２期間Ｐ２の間にジャック端子１３に供給される電圧とは、絶対値が等しく且つ極性が反対であり、更には両電圧の供給時間も等しい。また、第１期間Ｐ１の間にジャック端子１３に供給される電流と、第２期間Ｐ２の間にジャック端子１３に供給される電流とについても、絶対値が等しくなる。これにより、正負に振幅する信号が負荷抵抗Ｒ_Ｌに対して供給される。これにより、正電圧供給時における出力電圧の波形と負電圧供給時における出力電圧の波形の変化量を相殺することができる。すなわち、このような負荷抵抗Ｒ_Ｌへの信号供給により、可周波数帯域の信号振幅を小さくすることができるため、ポップノイズの低減及び除去を図ることが可能になる。なお、第１期間Ｐ１及び第２期間Ｐ２が１０μsecより長くなると、ジャック端子１３に電圧が印加される時間が長くなり、ポップノイズを除去することが困難になる。これは、ジャック端子１３に正負に振幅する信号を供給しても、第１期間Ｐ１及び第２期間Ｐ２のそれぞれにおけるノイズが聴感上において感知されるからである。従って、第１期間Ｐ１及び第２期間Ｐ２を１０μsecより短くすることが好ましい。

その後、アンプ３１にオーディオ信号である入力電圧Ｖinが供給される限り、ジャック端子１３に出力電圧Ｖoutが供給される（図３）。

次に、参照電圧Ｖrefの最適化について、図５を参照しつつ詳細に説明する。図５は、ジャック端子１３にライン出力プラグが接続された状態又はヘッドフォンプラグが接続された状態におけるジャック端子１３及びコンパレータ２５の正入力端子に供給される電圧（すなわち、出力電圧Ｖout）の時間変化を表わしたものである。

一般に、ライン出力プラグの抵抗値はヘッドフォンプラグの抵抗値よりも大きい。例えば、ヘッドフォンプラグの抵抗値は１００Ω以下であり、ライン出力プラグの抵抗値は約１０ｋΩである。このため、ライン出力プラグがジャック端子１３に接続された場合の出力電圧の絶対値は、ヘッドフォンプラグがジャック端子１３に接続された場合の出力電圧の絶対値によりも大きくなる。

このことから、コンパレータ２５の負入力端子に供給される参照電圧Ｖrefをライン出力プラグがジャック端子１３に接続された場合の電圧値とヘッドフォンプラグがジャック端子１３に接続された場合の電圧値との間に設定すれば、コンパレータ２５によりヘッドフォンプラグ又はライン出力プラグのいずれかが接続されているかを判定することが可能になる。すなわち、上述したように参照電圧Ｖrefを設定することで、コンパレータ２５から出力される電圧値によってプラグの種別を判別することができる。なお、かかる参照電圧Ｖrefの設定は、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ２の抵抗値を変更することで実施することができる。

このように、参照電圧Ｖrefを予め決定することにより、コンパレータ２５から出力される電圧値が正の場合には、ライン出力プラグが接続されていること、コンパレータ２５から出力される電圧値が負の場合には、ヘッドフォンプラグが接続されていることが判る。なお、本実施例においてはライン出力プラグが接続されているので、正の電圧値がコンパレータ２５から出力される。逆に、ヘッドフォンプラグが接続されている状態では、負の電圧値がコンパレータ２５から出力される。

本発明においては、負荷抵抗に対して異なる方向に流れる電流を供給することを特徴としている。このため、第１方向電流供給時における出力電圧の波形と第２方向電流供給時における出力電圧の波形の変化量を相殺することができる。これにより、負荷抵抗の抵抗値の測定期間におけるポップノイズの低減及び除去を図ることができる。

なお、上述した実施例おいては、第１期間Ｐ１と第２期間Ｐ２とが同一であったが、ポップノイズを低減することができる範囲内であれば、第１期間Ｐ１と第２期間Ｐ２とを異なる長さにしても良い。また、上述した実施例においては、正の電圧を供給した後に、負の電圧を供給していたが、負の電圧を供給した後に正の電圧を供給しても良い。

１０信号出力装置
１１プラグ判定回路
１２出力制御回路
１３ジャック端子
１４プラグ検出部
２１第１電源
２２第２電源
２３第１オンオフスイッチ
２４第２オンオフスイッチ
２５コンパレータ
２６制御部
３１アンプ
３２切替回路
Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２抵抗
Ｒ_Ｌ負荷抵抗

Claims

ジャック端子に接続されたプラグの負荷抵抗の大きさに応じて前記プラグの種別を判定する方法であって、
前記負荷抵抗に第１方向の電流を供給する第１方向電流供給ステップと、
前記負荷抵抗に生じた電圧を所定の参照電圧と比較して、前記プラグの種別を判定するステップと、
前記負荷抵抗に前記第１方向とは異なる第２方向の電流を供給する第２方向電流供給ステップと、を有することを特徴とする方法。
前記第１方向電流供給ステップ及び前記第２方向電流供給ステップにおける電流供給時間は同一であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
第１方向電流供給ステップ及び前記第２方向電流供給ステップにおける電流供給時間は、１０μｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記第１方向の電流及び前記第２方向の電流の絶対値は等しいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の方法。
ジャック端子に接続されたプラグの負荷抵抗の大きさに応じて前記プラグの種別を判定するプラグ判定回路であって、
前記負荷抵抗に対して正負に振幅する電圧を供給する電圧供給回路と、
前記負荷抵抗の大きさに応じた電圧を出力する比較回路と、
前記比較回路の出力電圧に応じて前記プラグの種別を判定する判定部と、
前記負荷抵抗に対して正電圧を供給する期間及び負電圧を供給する期間を制御する制御部と、を有することを特徴とするプラグ判定回路。
前記制御部は、前記正電圧が供給される期間と、前記負電圧が供給される期間とを同一であるように制御することを特徴とする請求項５に記載のプラグ判定回路。
前記電圧供給回路は、前記正電圧を供給する第１電源と、前記負電圧を供給する第２電源と、前記第１電源に接続された第１スイッチと、前記第２電源に接続された第２スイッチと、前記第１電源及び前記第２電源の電圧を前記負荷抵抗とともに分圧する抵抗と、を有することを特徴とする請求項６に記載のプラグ判定回路。
前記正電圧の供給期間及び前記負電圧の供給期間は、１０μｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載のプラグ判定回路。
前記第１電源の電圧及び前記第２電源の電圧は、等しいことを特徴とする請求項７又は８に記載のプラグ判定回路。