KR101205581B1

KR101205581B1 - Ｅｓｄ 보호 기능을 갖는 오디오 잭

Info

Publication number: KR101205581B1
Application number: KR1020110095928A
Authority: KR
Inventors: 볼프강 에델러
Original assignee: 리서치 인 모션 리미티드
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2012-11-27
Also published as: JP5409736B2; EP2830166A3; MX2011009865A; EP2830166B1; CA2753084A1; CN102457786B; CA2753084C; JP2012094496A; EP2445062A1; EP2830166A2; KR20120042647A; CN102457786A; EP2445062B1

Abstract

기기의 회로가 정전기 방전으로부터 확실히 보호되도록 구성된 전자 기에 사용하기 위한 플러그 앤 잭을 제공한다. 하나의 경우에 있어서, 잭은 오디오 플러그의 리드로부터의 정전기 방전에 대하여 기기의 고이득 회로를 보호하도록 설계된 오디오 잭이다. 잭은 오디오 플러그가 완전히 삽입되면 오디오 플러그의 적절한 부분에 고이득 회로를 단지 접속시키는 기계적 스위치를 포함한다. 동시에, 기계적 스위치는 정전기 방전 회로에 고이득 회로 및 오디오 플러그의 대응 부분도 접속시킨다.

Description

ＥＳＤ 보호 기능을 갖는 오디오 잭{AUDIO JACK WITH ESD PROTECTION}

본 출원은 전자 기기를 위한 전기 커넥터에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 출원은 전기 커넥터로부터의 정전기 방전으로부터 전자 부품을 보호하기 위한 장치를 개시한다.

전자 기기는 보통, 접속가능한 케이블을 통해 반송되는 전기적 입력 및 출력을 갖는다. 그러한 케이블은 보통, 플러그 앤 잭 장치를 통하여 기기의 내부 회로에 접속된다. 그러나, 언제라도 외부 케이블로부터의 플러그가 전자 기기의 내부 회로에 전기적으로 접속되고, 그것은 케이블에 의해 반송되는 어떤 정전하의 방전을 통하여 기기를 손상시키는 위험을 함께 반송한다.

따라서, 전자 기기의 전기 커넥터 잭으로의 정전기 방전(ESD)에 대한 보호 기능을 구현하기 위한 노력이 있어 왔다. 일부 기기는 어떤 삽입되는 플러그가 기기의 내부 회로와 접촉하기 전에 접지 접점과 확실히 접촉되도록 잭을 설계한다. 그러나, 단순히 접지선과의 순간 접촉은 외부 케이블의 정전하를 완전히 방전시키지 않을 수 있고, 작은 정전하라도 고감도의 내부 부품을 손상시키는 능력을 갖는다. 더욱이, 플러그가 삽입된 후에, 그리고 외부 케이블이 잭의 접지선과의 접촉에 의해 순간적으로 접지된 후에 정전하는 일부 접속된 기기 또는 케이블에 지속적으로 축적될 수 있다.

그러므로, 부분적으로 이러한 문제(관심사)를 해결하는 전자 기기 또는 전자 기기 내의 잭에 대한 필요성이 존재한다.

본 출원은 기기의 회로가 정전기 방전으로부터 확실히 보호되도록 구성된 전자 기기 내의 잭을 설명한다. 적어도 일실시형태에 있어서, 잭은 오디오 플러그의 리드로부터의 정전기 방전에 대하여 기기의 회로를 보호하도록 설계된 오디오 잭이다.

제 1 양상에 있어서, 본 출원은 오디오 플러그의 삽입을 수용하는 오디오 잭에서, 상기 오디오 플러그는 2개 이상의 플러그 접점들을 갖고, 각각의 오디오 플러그 접점은 적어도 하나의 절연 링에 의해 다른 플러그 접점으로부터 분리되고, 상기 오디오 플러그 접점 중 하나는 오디오 신호를 제공하는 것인 오디오 잭; 오디오 신호를 증폭하는 고이득 회로를 포함하는, 신호 처리용 오디오 서브시스템; 및 정전기 방전 회로를 포함하는 전자 기기를 설명하고, 상기 오디오 잭은 일단부에 개구부를 갖는 길게 연장된 캐비티를 규정하는 인클로저, 상기 개구부에 근접하여 상기 캐비티 내에 위치결정되고 상기 정전기 방전 회로에 접속된 제 1 잭 접점, 상기 오디오 플러그가 완전히 삽입될 때 상기 오디오 신호를 제공하는 상기 플러그 접점에 접촉하도록 상기 제 1 잭 접점보다 상기 개구부로부터 더 멀리 배치된 캐비티 내의 제 2 잭 접점, 및 개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는 기계적 스위치에서, 상기 기계적 스위치는 상기 개방 위치에서 바이어싱되고, 상기 오디오 플러그의 완전한 삽입의 결과로서 상기 폐쇄 위치로 이동되도록 구성되며, 상기 폐쇄 위치에서 상기 기계적 스위치는 상기 제 1 잭 접점을 상기 제 2 잭 접점에 전기적으로 접촉시키고 상기 제 2 잭 접점을 상기 고이득 회로에 전기적으로 접촉시키는 것인 기계적 스위치를 포함한다.

다른 양상에 있어서, 본 출원은 상기 인클로저 내에 있지만 상기 오디오 플러그를 직접 접촉하도록 위치결정되지 않는 마이크로폰 잭 접점을 더 포함하고, 상기 마이크로폰 잭 접점은 상기 고이득 회로에 접속되며, 상기 폐쇄 위치에서 상기 기계적 스위치는 상기 제 2 잭 접점을 상기 마이크로폰 잭 접점에 접속시킨다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 전자 기기는 신호 접지를 포함하고, 상기 제 2 잭 접점은 상기 신호 접지에 접속된 오디오 신호 잭 접점을 포함한다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 전자 기기는 상기 제 2 잭 접점보다 개구부로부터 더 멀리 배치된 캐비티 내의 적어도 하나의 다른 잭 접점을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 다른 잭 접점은 오디오 플러그에 전달하기 위한 오디오 신호를 수신하는 오디오 서브시스템에 접속된다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 기계적 스위치는 슬레드를 포함하고, 제 1 위치에서 상기 슬레드는 제 2 위치에서보다 개구부에 더 가깝다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 캐비티는 세로 축을 갖고, 상기 슬레드는 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 상기 세로 축의 방향으로 이동한다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 슬레드는 슬레드 접점을 포함하고, 상기 슬레드 접점은 상기 슬레드가 상기 제 2 위치에 있을 때 상기 제 1 잭 접점, 상기 제 2 잭 접점, 및 상기 고이득 회로를 전기적으로 접속하도록 위치결정된다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 슬레드 접점은 상기 제 1 위치에서 상기 제 1 잭 접점, 상기 제 2 잭 접점, 및 상기 고이득 회로로부터 접속해제한다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 오디오 플러그는 팁-링-링-슬리브 플러그를 포함하고, 완전히 삽입될 때 상기 제 1 잭 접점은 상기 플러그의 슬리브와 접속되도록 위치결정되고 상기 제 2 잭 접점은 상기 플러그의 링 중 하나와 접속되도록 위치결정된다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 전자 기기는 핸드헬드(handheld) 모바일 기기를 포함한다.

또 다른 양상에 있어서, 본 출원은 오디오 플러그의 삽입을 수용하는 오디오 잭에서, 상기 오디오 플러그는 2개 이상의 플러그 접점들을 갖고, 각각의 오디오 플러그 접점은 적어도 하나의 절연 링에 의해 다른 플러그 접점으로부터 분리되고, 상기 오디오 플러그 접점 중 하나는 오디오 신호를 제공하며, 상기 오디오 잭은 오디오 신호를 증폭하는 고이득 회로를 갖고 정전기 방전 회로를 갖는 전자 기기에 사용하도록 구성된 것인 오디오 잭으로서: 일단부에 개구부를 갖는 길게 연장된 캐비티를 규정하는 인클로저; 상기 개구부에 근접하여 상기 캐비티 내에 위치결정되고 상기 정전기 방전 회로에 접속되도록 이루어진 제 1 잭 접점; 상기 오디오 플러그가 완전히 삽입될 때 상기 오디오 신호를 제공하는 상기 플러그 접점에 접촉하도록 상기 제 1 잭 접점보다 상기 개구부로부터 더 멀리 배치된 캐비티 내의 제 2 잭 접점; 및 개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는 기계적 스위치에서, 상기 기계적 스위치는 상기 개방 위치에서 바이어싱되고, 상기 오디오 플러그의 완전한 삽입의 결과로서 상기 폐쇄 위치로 이동되도록 구성되며, 상기 폐쇄 위치에서 상기 기계적 스위치는 상기 제 1 잭 접점을 상기 제 2 잭 접점에 전기적으로 접촉시키고 상기 제 2 잭 접점을 상기 고이득 회로에 접속되도록 이루어진 마이크로폰 잭 접점에 전기적으로 접촉시키는 것인 상기 기계적 스위치를 포함하는 오디오 잭을 설명한다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 오디오 잭은 상기 인클로저 내에 있지만 상기 오디오 플러그를 직접 접촉하도록 위치결정되지 않는 마이크로폰 잭 접점을 더 포함하고, 상기 마이크로폰 잭 접점은 상기 고이득 회로에 접속되도록 이루어지고, 상기 폐쇄 위치에서 상기 기계적 스위치는 상기 제 2 잭 접점을 상기 마이크로폰 잭 접점에 접속시킨다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 전자 기기는 신호 접지를 포함하고, 상기 제 2 잭 접점은 상기 신호 접지에 접속되도록 이루어진 오디오 신호 잭 접점을 포함한다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 오디오 잭은 상기 제 2 잭 접점보다 개구부로부터 더 멀리 배치된 캐비티 내의 적어도 하나의 다른 잭 접점을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 다른 잭 접점은 오디오 플러그에 전달하기 위한 오디오 신호를 수신하는 전자 기기 내의 오디오 서브시스템에 접속되도록 이루어진다.

또 다른 양상에 있어서, 상기 기계적 스위치는 슬레드를 포함하고, 제 1 위치에서 슬레드는 제 2 위치에서보다 개구부에 더 가깝다.

도 1은 전자 기기의 내부 회로에 대한 각종 잭 부품의 관계를 나타내는 ESD 보호 기능을 갖는 일례의 오디오 잭의 단면도 및 회로도이다.
도 2는 도 1의 오디오 잭 및 일례의 4접점 플러그의 단면도이다.
도 3은 도 1 ~ 도 2의 오디오 잭 및 오디오 잭에 부분적으로 삽입된 도 2의 플러그의 단면도이다.
도 4는 도 1 ~ 도 3의 오디오 잭 및 오디오 잭에 완전히 삽입된 도 2 ~ 도 3의 플러그의 단면도이다.
도 5는 도 1의 오디오 잭을 통합한 일례의 전자 기기의 블록도이다.

여기서 구체적으로 설명되는 많은 실시형태는 예를 들면 마이크로폰, 이어폰, 핸드폰 등과의 접속에 사용될 수 있는 오디오 플러그에 관한 것이지만, 본 출원이 오디오 신호에 한정되지 않는다는 것을 인지할 것이다. 일부 실시형태에 있어서, 여기서 설명되는 잭 및 기기는 외부 부품에 의해 공급될 수 있는, 플러그 앤 잭 커넥터를 통하여 전자 기기로 입력될 수 있는, 그리고 전자 기기 내에서 증폭될 수 있는 논-오디오 아날로그 또는 디지털 신호와 관련하는 응용 분야에 사용될 수 있다. 일례의 신호는 센서 신호 또는 비디오 신호를 포함할 수 있다. 실시형태의 일례에 있어서, 잭은 게이밍 콘솔 또는 컴퓨터의 일부일 수 있고, 플러그는 조이스틱 또는 다른 핸드헬드 게이밍 디바이스와 같은 입력 디바이스로 또는 그로부터 신호를 반송할 수 있다. 실시형태의 다른 예에 있어서, 잭은 컴퓨터, 표시 화면 또는 텔레비전의 일부일 수 있고, 플러그는 카메라 또는 카메라를 통합한 기기로 또는 그로부터 신호를 반송할 수 있다. 당업자라면 이하 상세한 설명을 고려하면 다른 응용을 이해할 것이다.

여기서 사용된 바와 같이, 소자는 물리적으로, 전기적으로, 또는 둘 다의 형태로 "접속"될 수 있다. 일반적으로, 소자는 그들이 직접적으로 또는 1개 이상의 개재된 소자를 통하여 서로 물리적으로 연결 또는 결합될 때 물리적으로 접속된다. 물리적으로 접속된 소자는 실제로 닿거나 직접 접촉될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 추가적으로, 물리적으로 접속된 소자는 1개 이상의 개재한 물리적 구조물을 통하여 서로 물리적으로 접속될 수 있다. 물리적으로 접속된 소자는 영구적으로 접속될 필요는 없지만, 접속 및 접속해제될 수 있다. 일반적으로, 전기적으로 접속된 소자는 서로에 대하여 하나의 전기 품질에서의 변화가 다른 것에 영향을 미치는, 예를 들면 하나의 소자를 통하여 흐르는 전류가 다른 소자를 통하여 흐르는 전류에 영향을 미치는 관계를 갖는다. 전기적으로 접속된 소자는 닿을 필요가 없고, 서로 근접할 필요가 없고, 도선, 저항기 또는 변압기 등의 1개 이상의 개재된 소자를 통하여 전기적으로 접속될 수 있다. 여기서 사용된 바와 같이, 2개의 소자가 전기적으로 접속되었다는 표현은 2개의 소자가 물리적으로 접속되지 않았다는 것이나 그 반대라는 표현으로 간주하지 말아야 한다.

여기서 설명된 많은 실시형태에 있어서, 오디오 플러그 및 대응하는 오디오 잭은 "TRS 커넥터"형이다. 일부 실시형태에 있어서, 오디오 플러그는 3접점 팁-링-슬리브(TRS) 커넥터일 수 있다. 일부 다른 실시형태에 있어서, 오디오 플러그는 4접점 팁-링-링-슬리브(TRRS) 커넥터일 수 있다. 또 다른 실시형태에 있어서, 오디오 플러그는 팁-슬리브(TS) 커넥터일 수 있다. 또한, 이하 설명되는 실시형태의 예는 원통형 TRRS 또는 TRS 오디오 플러그에 관한 것이지만, 본 출원은 원통형이 아닌 형상을 갖는 오디오 플러그 및 오디오 잭으로 실시될 수 있다.

도 1은 관련된 ESD 회로 및 다른 회로를 가진 오디오 잭(2)의 예시적인 실시형태를 나타낸다. 잭(2)은 오디오 잭(2) 내의 대응하는 잭 접점에 대하여 전기적 접속을 이루는 다수의 전기적 플러그 접점을 갖는 오디오 플러그(도시되지 않음)를 수용하기 적합하다. 이러한 실시형태에 있어서, 오디오 플러그는 TRRS 커넥터이다.

오디오 잭(2)은 TRRS형 오디오 플러그를 수용하도록 형상화된 캐비티(5)를 규정하는 인클로저(3)를 포함한다. 인클로저(3)는 오디오 플러그의 삽입을 위해 캐비티(5)의 일단부에서 개구부(4)를 규정한다. 캐비티(5) 내에서 오디오 잭(2)은 이하 ESD 잭 접점(20)이라고 하는 제 1 잭 접점을 포함한다. ESD 잭 접점(20)은 오디오 플러그가 잭(2)으로 삽입되면 플러그 접점과 접촉하도록 개구(4)에 근접 위치하여 캐비티(5)의 내부면에 있게 된다(여기서 사용되는 바와 같이, "근접하여"는 "근방의" 또는 "가까이에"를 의미하고, 일부 문맥에서는 "인접하여"를 의미할 수 있으며, 소자의 상대적인 접근도를 나타내기 위해 사용될 수 있지만, 어떤 특정 치수 또는 값을 나타낼 필요는 없음). ESD 잭 접점(20)은 플러그 접점으로부터 시스템 접지(8)로 정전기 방전을 무해하게 인도할 수 있는 정전기 방전(ESD) 회로(34)에 물리적으로 및 전기적으로 접속된다.

오디오 잭(2)은 캐비티(5) 내에 배치되고 ESD 잭 접점(20)보다 개구부(4)로부터 더 멀리 위치된 제 2 잭 접점[이하, 신호 접지 잭 접점(22)이라고 함]을 포함한다. 신호 접지 잭 접점(22)은 스피커 또는 이어폰 등을 위한 출력(외향) 오디오 신호에 대한 오디오 신호 리턴을 나타내는 신호 접지(10)에 물리적으로, 그리고 전기적으로 접속된다.

또한, 우측 스피커 잭 접점(28) 및 좌측 스피커 잭 접점(30)이 오디오 잭(2)의 내부 캐비티(5) 내에 배치된다. 오디오 잭(2)에 완전히 삽입된 오디오 플러그에 대하여 TRRS 플러그 접점은 각각 잭 접점(20, 22, 28, 30)으로 정렬된다.

ESD 회로(34)는 시스템 접지(8)에 전기적으로 접속된다. 도 1에 나타낸 실시형태의 예에 있어서, ESD 회로는 병렬 연결된 제너 다이오드 및 캐패시터를 포함한다. 다른 실시형태는 과도 전압 억제(TVS) 다이오드를 포함한 추가의 또는 다른 다이오드를 사용할 수 있다. 이러한 실시형태에 있어서, 다이오드는 아날로그 마이크로폰 신호를 감쇠시키는 것을 회피하기 위해 낮은 기생 캐패시턴스를 갖는다. 캐패시터는 AC 신호를 보존하면서 ESD를 소멸시키는 DC 접지로서 작용할 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, ESD 회로는 다른 형태를 취할 수 있고, 다수의 다이오드 및/또는 다수의 캐패시터를 포함할 수 있다.

오디오 잭(2)은 케이싱(도시되지 않음)을 갖는 전자 기기 내에서 사용될 수 있다. 또한, 케이싱은 전자 기기의 다른 부품 또는 소자일 수 있으므로 시스템 접지(8)에 전기적으로 접속될 수 있다.

오디오 잭(2)은 좌측 스피커 신호(12) 및 우측 스피커 신호(14)를 수신하도록 구성된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 좌측 스피커 신호(12) 및 우측 스피커 신호(14)는 좌측 스피커 잭 접점(30) 및 우측 스피커 잭 접점(28) 각각에 도달하기 전에 전자 기기 내에서 좌측 스피커 증폭기(36) 및 우측 스피커 증폭기(38) 각각에 의해 증폭될 수 있다.

오디오 잭(2)은 마이크로폰 잭 접점(24)을 더 포함한다. 마이크로폰 잭 접점(24)은 오디오 플러그와 직접 물리적으로 접촉하도록 의도되지 않으므로 캐비티(5)의 내면에 위치되어 있지 않다. 더 정확히 말하면, 이 실시형태에 있어서, 마이크로폰 잭 접점(24)은 신호 접지 잭 접점(22)과 ESD 잭 접점(20) 모두에 스위치 방식으로 전기적으로 접속된다. 스위치는 마이크로폰 잭 접점(24)이 신호 접지 잭 접점(22)으로부터 및 ESD 잭 접점(20)으로부터 전기적으로 접속해제되는 제 1 또는 개방 위치, 및 마이크로폰 잭 접점(24)이 신호 접지 잭 접점(22) 및 ESD 잭 접점(20)와 함께 회로로 도입되는 제 2 또는 폐쇄 위치를 갖도록 구성된다. 스위치는 개방 위치에서 바이어싱되도록 구성되고, 오디오 플러그의 완전한 삽입의 결과로서 제 2 위치로 작동 또는 이동될 수 있다.

이러한 구성에 의해 오디오 플러그가 완전히 삽입되어 사용을 위해 준비될 때까지 마이크로폰 잭 접점(24)은 회로로부터 떨어져서 플러그 접점에 접속되지 않는다. 또한, 마이크로폰 잭 접점(24)이 사용을 위해 준비되면 마이크로폰 잭 접점(24)은 ESD 잭 접점(20), 및 ESD 회로(34)와 접속하게 된다. 그것은 마이크로폰 잭 접점(24)이 전자 기기 내에서 고이득 회로, 즉 마이크로폰 증폭기(40)에 접속될 것이므로 이롭다. 마이크로폰 잭 접점(24)은 고이득 회로, 즉 마이크로폰 증폭기(40)에 오디오 신호를 공급하도록 의도되므로 정전기 방전 이벤트가 잭(2)의 그 부분에서 발생하면 전자 기기에 특히 위험하다. 그러므로, 본 구성에 의해 오디오 플러그가 완전히 삽입되었을 때 ESD 회로(34)는 고이득 회로[마이크로폰 증폭기(40)]에 전기적으로 접속되게 된다.

이러한 실시형태에 있어서, 스위치는 슬라이딩 슬레드(104)로서 구현된다. 슬레드(104)는 슬레드 마이크로폰-ESD 접점(108)을 갖는다. 슬레드(104)는 스프링 등의 다수의 바이어싱 소자 중 어느 것을 사용하여 잭 개구부(4)를 향하여 개방 위치에서 바이어싱된다. 슬레드(104)에 오디오 플러그의 삽입 등에 의해 힘이 가해지면 잭(2)에 세로 방향으로 슬라이딩되도록 구성된다. 그 제 1 또는 개방 위치에서 슬레드 마이크로폰-ESD 접점(108)은 회로에서 벗어난다. 슬레드(104)가 그 폐쇄 위치로 푸쉬되면, 이하 설명될 바와 같이, 슬레드 마이크로폰-ESD 접점(108)은 마이크로폰 잭 접점(24), 신호 접지 잭 접점(22), 및 ESD 잭 접점(20)을 전기적으로 접속한다. 슬레드(104)는 슬레드를 제자리에 유지하지만 제 1 및 제 2 위치 사이에서 슬라이딩 이동을 허용하기 위해 인클로저(3) 내의 1개 이상의 세로 방향의 트랙 또는 홈(도시되지 않음), 및 그들 각각의 트랙 또는 홈을 맞물리도록 구성된 슬레드(104) 상의 대응하는 핀 또는 플랜지(도시되지 않음)에 의해 제 1 및 제 2 위치 사이에서 슬라이딩되도록 구성될 수 있다. 당업자는 다양한 다른 기계적 구성이 슬레드(104) 및 인클로저(3) 배열을 구현하기 위해 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

슬레드(104)는 제 2 접점, 즉 슬레드-플러그 감지 접점(106)을 포함한다. 잭(2)은 플러그-감지 잭 접점(26)을 포함한다. 플러그-감지 잭 접점(26)은 오디오 플러그와 직접 물리적으로 접촉하도록 의도되지 않고; 더 정확히 말하면, 그것은 슬레드가 제 1 또는 개방 위치에 있을 때 슬레드-플러그 감지 접점(106)을 통하여 좌측 스피커 잭 접점(30)에 전기적으로 접속된다. 플러그-감지 잭 접점(26)은 전자 기기에 플러그-감지 신호(18)를 제공한다. 그러므로, 전자 기기는 오디오 플러그가 잭(2)에 삽입되었는지를 판단할 수 있고, 특정 동작, 예를 들면 오디오 출력 신호가 기기 스피커로 가는 것을 방지하고, 대신에 오디오 플러그를 통과하는 출력을 위해 오디오 잭(2)에 오디오 출력 신호를 경로 지정하는 동작을 취할 수 있다. 이하 설명될 바와 같이, 오디오 플러그가 잭(2)에 완전히 삽입되면 슬레드(104)는 슬레드 플러그-감지 접점(106)이 플러그-감지 잭 접점(26) 및 좌측 스피커 잭 접점(30)으로부터 분리되도록 이동함으로써 플러그-감지 잭 접점(26)은 회로에서 벗어난다.

오디오 잭(2)의 동작에 대해서 이제 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 더 설명하기도 한다.

도 2는 도 1의 잭(2)에 부분적으로 삽입된 오디오 플러그(202)의 실시형태의 예를 나타낸다. 플러그(202)는 그 길이를 따라 4개의 플러그 접점: ESD 플러그 접점(212), 마이크로폰 플러그 접점(210), 우측 스피커 플러그 접점(208), 및 좌측 스피커 플러그 접점(206)을 갖는 TRRS형 플러그이다. 플러그 팁(204)이 잭(2)으로 삽입되면 좌측 스피커 플러그 접점(206)은 ESD 잭 접점(20)과 접촉되어 좌측 스피커 플러그 접점(206)에 축적된 어떤 정전하를 ESD 회로(34)(도 1)를 통하여 방전시킨다. 오디오 플러그(202)가 잭(2)으로 삽입되면 플러그 접점(206, 208, 210, 및 212) 각각은 차례로 ESD 잭 접점(20)과 접촉되어 ESD 회로(34)를 통하여 정전하를 소멸시킨다

도 3은 도 2에서보다 잭(2)으로 더 깊게 삽입된 플러그(202)를 나타낸다. 여기서, 플러그(204)의 팁은 슬레드(104)와 접촉한다. 이러한 실시형태에 있어서, 슬레드(104)는 플러그 팁(204)에 맞대어 지탱하는 내부 단부 또는 접합면을 갖는다. 플러그(202)가 잭(2)으로 더 삽입되면 플러그 팁(204)은 그 제 1 또는 개방 위치로부터 그 제 2 또는 폐쇄 위치로 슬레드(104)를 푸쉬할 것이다. 플러그(202)가 철수되면 스프링 또는 다른 디바이스 등의 바이어스 메커니즘이 슬레드(104)를 제 1 위치로 리턴시킨다.

도 4는 도 1 ~ 도 3의 잭(2)으로 완전히 삽입된 플러그(202)를 나타낸다. 슬레드(104)는 그 제 2 위치로 푸쉬되어 있다. 슬레드(104)의 이러한 이동은 잭 좌측-스피커 접점(30)으로부터 잭 플러그-감지 접점(26)을 접속해제하는 슬레드 플러그-감지 접점(106)의 대응하는 이동을 야기한다. 전자 기기는 플러그가 완전히 또는 거의 삽입되었다는 것을 나타내는 플러그-감지 신호(18)로서 이 접속해제를 감지한다. 또한, 이 제 2 위치로의 슬레드(104)의 이동에 의해 슬레드 마이크로폰-ESD 접점(108), 마이크로폰 잭 접점(24), 신호 접지 잭 접점(22), 및 ESD 잭 접점(20) 사이에서 폐회로가 구성된다.

플러그(202)의 4개의 플러그 접점(206, 208, 210, 212)은 절연 링(214)에 의해 분리된다. 각각의 절연 링(214)에 의한 분리 및 절연의 결과로서, 플러그 접점(206, 208, 210, 212)은 서로 직접적으로 물리적으로 접촉되지 않고 서로 전기적으로 접속되지 않는다. 각 플러그 접점은 신호를 반송하는 오디오 케이블에서 대응하는 선에 전기적으로 접속된다: 플러그 좌측 스피커 접점(206)은 케이블의 좌측 스피커선에 접속되고, 플러그 우측 스피커 접점(208)은 케이블의 우측 스피커선에 접속되며, 플러그 마이크로폰 접점(210)은 케이블의 마이크로폰(또는 신호 접지)선에 접속된다.

잭(2)은 플러그 접촉면이 시스템의 민감한 오디오 회로 중 어떤 것과 접촉하기 전에 각 플러그 접촉면을 ESD 잭 접점(20)과 접촉시킴으로써 그것이 설치되는 시스템의 내부 전기 부품을 보호한다. 스피커 증폭기(36, 38) 출력과 같은 저이득 부품은 외부 플러그로부터의 ESD에 항상 고감도이지는 않다. 그러므로, 스피커 플러그 접점(206, 208)과 ESD 잭 접점(20) 사이의 순간 접촉은 그들 리드에 축적된 어떤 정전하를 방전시킬 가능성이 충분하다. 반면에, 마이크로폰 증폭기(40) 입력과 같은 고이득 부품은 그것의 더 높은 감도 때문에 ESD에 대하여 보다 철저히 보호되는 이점이 있을 수 있다. 그러므로, 마이크로폰 잭 접점(24)은 ESD 잭 접점(20) 및 신호 접지 잭 접점(22) 모두와 동시에 회로에 있을 때, 및 마이크로폰 플러그 접점(210)이 ESD 잭 접점(20)과 별도의 접촉을 가진 후에 마이크로폰 플러그 접점(210)과 함께 회로로 도입된다. 이러한 보호 수단은 마이크로폰 플러그 접점(210)에 남아있는 어떤 잔여 정전하가 사용시 외부 마이로폰에 축적된 어떤 전하와 함께 ESD 회로(34)(도 1)에 의해 확실히 소멸될 수 있도록 도울 수 있다.

오디오 신호 접지(10)는 시스템 접지(8)와 별개의 것이다. 오디오 신호 접지(10)는 시스템 접지(8)로부터 절연되고 노이즈에 대하여 필터링됨으로써 아티펙트(artifact)가 접지 루프 또는 전자기 유도(EMI) 효과 등의 다른 간섭 효과에 의해 오디오 신호로 도입되는 것을 방지한다.

상술된 TRRS 플러그 구성에 있어서, 여기서 ESD 플러그 접점(212)에 대응하는 슬리브는 플러그(202)를 접지하는데 사용한다. 그러나, 마이크로폰 플러그 접점(210)은 플러그가 삽입될 때 ESD 플러그 접점(212)과 전기적으로 접속되므로 마이크로폰 플러그 접점(210) 및 ESD 플러그 접점(212)은 일부 응용에 대하여 교체가능하다. 그러므로, 그들 위치는 마이크로폰 신호를 반송하기 위해 사용되는 슬리브를 갖는 일부 실시형태에 있어서 스위칭될 수 있다.

도 5는 상술된 바와 같이 오디오 잭(2)을 갖는 전자 기기(300)의 일례를 나타낸다. 기기(300)는 케이스(6)로 둘러싸인다. 오디오 잭(2)은 개구부(4)을 잭(2)으로 오디오 플러그의 삽입을 허용하는 케이스(6)에서의 대응하는 개구부에 등록하도록 배열된다. 기기(300)의 시스템 접지(8)가 ESD 회로(34)에 접속된다. 일부 실시형태에 있어서, 케이스(6)도 접지된다.

전자 기기(300)는 오디오 서브시스템(302) 및 전원(304)을 포함한다. 오디오 서브시스템(302)은 전형적으로 예를 들면, 오디오 신호를 처리하도록 구성된 회로 및 프로세서를 포함할 수 있는 유형의(tangible) 부품이다. 오디오 서브시스템(302)은 스피커 신호(12, 14)를 발생하고 마이크로폰 신호(16)를 수신한다. 오디오 서브시스템(302)은 오디오 신호 접지(10)에 접속된다.

이 실시형태에 있어서, 기기(300)는 또한 대안으로서 오디오 서브시스템(302)에 의해 사용될 수 있는, 또는 잭(2)으로 플러그되는 어떤 외부 마이크로폰, 이어피스, 또는 스피커에 추가적으로 내장(built-in) 스피커(306) 및 마이크로폰(308)을 포함할 수도 있다. 오디오 서브시스템(302)은 오디오 잭(2)으로부터 플러그-감지 신호(18)를 수신한다. 전원(304)은 스피커(306), 마이크로폰(308), 및 오디오 서브시스템(302)에 전력을 공급한다. 또한, 전원(304)은 신호 접지(10)에 접속된다.

잭(2)으로 플러그가 삽입되지 않을 때 플러그-감지 신호(18)는 좌측 스피커 증폭기(36)의 출력과 동등하다. 이 신호는 기기(300)에 사용자가 기기(300)의 1개 이상의 작동의 가동을 변경할 수 있는 이어피스 또는 다른 외부 스피커 및/또는 마이크로폰을 사용하지 않음을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 플러그-감지 신호(18)는 기기(300)의 내장 스피커(306)로 전파될 수 있거나, 기기(300)의 전화 호출(phone-call) 어플리케이션이 외부 마이크로폰 및 이어피스 유닛을 사용하는 대신에 전화 통신을 위해 내장 스피커(306) 및 마이크로폰(308)을 채용할 수 있다. 그러나, 플러그(202)(도 2)가 잭(2)으로 삽입될 때 기기(300)는 어떤 내장 마이크로폰(308) 또는 스피커(306) 부품을 대신하여 플러그드-인(plugged-in) 외부 마이크로폰, 스피커, 및/또는 이어피스를 사용하도록 스위칭될 수 있다.

어떤 실시형태에 있어서, 기기(300)는 프로세서, 메모리, 단단한 플라스틱 케이스, 영상 표시기, 및 키보드, 트랙볼, 스크롤휠, 및/또는 터치스크린 등의 사용자 입력 디바이스를 갖는 모바일 전자 기기이다. 프로세서는 예를 들면 전화 어플리케이션, 미디어 어플리케이션, 게이밍 어플리케이션 등의 메모리에 저장된 다양한 소프트웨어 어플리케이션을 실행할 수 있다. 이러한 어플리케이션의 작동은 플러그-감지 신호(18)의 상태에 영향을 받을 수 있다: 예를 들면, 전화 어플리케이션은 플러그-감지 신호(18)의 상태에 의존하여 전화 호출 동안에 외부 마이크로폰 및 이어피스의 사용과 내부 마이크로폰(308) 및 스피커(306)의 사용을 스위칭할 수 있다. 대안으로서, 기기(300)는 사용자가 플러그 감지 신호(18)의 상태에 의존하여 기기(300)의 1개 이상의 어플리케이션의 가동을 설정하도록 하는 구성 설정을 가질 수 있다.

도 1 ~ 도 4를 다시 참조하면, 잭(2) 및 플러그(202)의 접점은 매끄러운 전도성 면으로서 실시될 수 있다. 일부 실시형태에 있어서, 플러그 좌측 스피커 접점(206) 및 잭 좌측 스피커 접점(30)과 같은 서로 직접 접촉하는 접점은 상호보완적인 면으로서 형상화된다. 상술된 실시형태에 있어서 마이크로폰 잭 접점(24)과 같은 기계적 스위치의 작동을 통해서만 회로로 도입되는 다른 접점은 다른 형상을 가질 수 있다. 당업자는 플러그 및 소켓 접속을 구현하는데 있어서 변화의 범위를 인지할 것이다.

예시적인 실시형태에 있어서, 플러그(202)는 직경 2.5㎜의 4접점 TRRS 커넥터를 포함한다. 대안적으로, 그것은 3접점 TRS 커넥터 또는 1개 이상의 접점을 갖는 어떤 다른 플러그 유형을 포함할 수 있다.

잭(2) 내의 플러그(202)의 길이에 따른 다양한 접점의 배열이 특정 실시형태에서 상술된 구성과 다를 수 있다. 슬레드(104)(또는 기계적 스위치의 다른 실시형태)는 플러그(202)가 삽입되면 ESD 회로(34)를 갖는 회로로 잭(2)의 1개 이상의 신호 접점이 도입되도록 작동할 수 있다. 게다가, 개구부(4)로부터 가장 멀리 위치결정되는 잭 접점이 스피커 접점일 필요는 없다; 일부 실시형태에 있어서 그러한 접점은 전기 기기(300)의 다른 부품에 접속될 수 있고, 잭(2)은 그들 중 2개 이상을 가질 수 있고, 하나만 가질 수 있고, 또는 하나도 갖지 않을 수 있다. 일부 실시형태에 있어서 ESD 잭 접점(20) 및/또는 신호 접지 잭 접점(22)은 캐비티(5)의 내측면을 따라 위치되지 않을 수 있다.

잭(2) 및/또는 플러그(202)는 또한 완전히 삽입될 때 잭(2)에서 플러그(202)를 유지하도록 이루어질 수 있다. 예를 들면, 플러그(202)는 플러그 팁(204) 근방의 그 둘레 주위에 홈을 가질 수 있고, 잭(2) 대신에 완전히 삽입될 때 홈으로 피팅되어 플러그(202)를 유지하도록 이루어진 1개 이상의 상호보완적인 유연한 돌출부를 가질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 잭(2) 및 슬레드(104)는 슬레드(104)의 스프링 바이어스가 잭(2) 밖으로 플러그(202)를 되돌아가게 하는 것을 방지하도록 플러그(202)가 완전히 삽입될 때의 위치에 슬레드(104)를 록킹하도록 이루어질 수 있다. 슬레드(104)가 제자리에 유지될 수 있게 하는 수단은 다수의 다른 래치, 캐치, 기어 또는 티스를 포함하는 본 분야에 알려진 다수의 해제가능한 메커니즘 중 어느 것을 포함할 수 있다.

상기 상세하게 설명된 실시형태는 슬라이딩 슬레드(104)로서 기계적 스위치를 구현하지만, 다수의 대안적인 실시형태 중 어떤 것이 가능하다. 다른 유형의 기계적 스위치가 상기 상세하게 설명된 슬레드(104)와 동일한 기능을 가져오는데, 즉 플러그(202)가 삽입되면 1개 이상의 회로를 개방 또는 폐쇄하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 스위치는 슬레드(104)의 길이 방향 슬라이딩 운동보다는 플러그(202)의 삽입에 대응하는 회전 또는 반경 방향 운동에 의해 작동될 수 있다.

본 출원의 일부 실시형태는 그 중에서도 ESD의 위험을 감소하고, 다양한 플러그 앤 잭(오디오 플러그/잭 이상의)에 대한 적응성을 향상시키고, 제조 비용 및/또는 회로판 상의 공간을 절감하는 것을 포함하지만 그것에 한정되지 않는 1개 이상의 이점을 실현할 수 있다.

상기 제시된 각종 실시형태는 단지 예이고, 본 명세서의 범위를 제한하는 것을 의미하는 것이 아니다. 여기서 설명된 혁신의 변형이 당업자에게 명백해질 것이고, 그러한 변형은 본 출원의 의도된 범위 내에 있다. 특히, 상술된 실시형태 중 하나 이상으로부터의 특징이 상기 명백히 설명되지 않을 수 있는 특징의 하위 조합을 구성하는 대안의 실시형태를 생성하기 위해 선택될 수 있다. 추가적으로, 상술된 실시형태 중 하나 이상으로부터의 특징이 상기 명백히 설명되지 않을 수 있는 특징의 조합을 구성하는 대안의 실시형태를 생성하기 위해 선택 및 조합될 수 있다. 그러한 조합 및 하위 조합에 적합한 특징이 전체로서 본 출원의 검토시에 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다. 여기서 설명된 주제 및 나열된 청구항은 기술의 모든 적절한 변경을 포함하고 내포하도록 의도된다.

Claims

오디오 플러그(202)의 삽입을 수용하는 오디오 잭(2)에서, 상기 오디오 플러그는 2개 이상의 플러그 접점들(206, 208, 210, 212)을 갖고, 각각의 오디오 플러그 접점은 적어도 하나의 절연 링(214)에 의해 다른 플러그 접점으로부터 분리되고, 상기 오디오 플러그 접점 중 하나(210)는 오디오 신호(16)를 제공하는 것인 상기 오디오 잭;
오디오 신호를 증폭하는 고이득 회로(40)를 포함하는, 신호 처리용 오디오 서브시스템(302); 및
정전기 방전 회로(34)를 포함하는 전자 기기(300)로서:
상기 오디오 잭(2)은,
일단부에 개구부(4)를 갖는 길게 연장된 캐비티(5)를 규정하는 인클로저(3),
상기 개구부(4)에 근접하여 상기 캐비티(5) 내에 위치결정되고 상기 정전기 방전 회로(34)에 접속된 제 1 잭 접점(20),
상기 오디오 플러그(202)가 완전히 삽입될 때 상기 오디오 신호(16)를 제공하는 상기 플러그 접점(210)에 접촉하도록 상기 제 1 잭 접점(20)보다 상기 개구부(4)로부터 더 멀리 배치된 캐비티(5) 내의 제 2 잭 접점(22), 및
개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는 기계적 스위치(104)에서, 상기 기계적 스위치(104)는 상기 개방 위치에서 바이어싱되고, 상기 오디오 플러그(202)의 완전한 삽입의 결과로서 상기 폐쇄 위치로 이동되도록 구성되며, 상기 폐쇄 위치에서 상기 기계적 스위치(104)는 상기 제 1 잭 접점(20)을 상기 제 2 잭 접점(22)에 전기적으로 접촉시키고 상기 제 2 잭 접점(22)을 상기 고이득 회로(40)에 전기적으로 접촉시키는 것인 상기 기계적 스위치(104)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 1 항에 있어서,
상기 인클로저(3) 내에 있지만 상기 오디오 플러그(202)를 직접 접촉하도록 위치결정되지 않는 마이크로폰 잭 접점(24)을 더 포함하고, 상기 마이크로폰 잭 접점(24)은 상기 고이득 회로(40)에 접속되며, 상기 폐쇄 위치에서 상기 기계적 스위치(104)는 상기 제 2 잭 접점(22)을 상기 마이크로폰 잭 접점(24)에 접속시키는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 2 항에 있어서,
상기 전자 기기(300)는 신호 접지(10)를 포함하고, 상기 제 2 잭 접점(22)은 상기 신호 접지(10)에 접속된 오디오 신호 잭 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 잭 접점(22)보다 개구부(4)로부터 더 멀리 배치된 캐비티(5) 내의 적어도 하나의 다른 잭 접점(28, 30)을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 다른 잭 접점은 오디오 플러그(202)에 전달하기 위한 오디오 신호(12, 14)를 수신하는 오디오 서브시스템(302)에 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기계적 스위치(104)는 슬레드를 포함하고, 제 1 위치에서 상기 슬레드는 제 2 위치에서보다 개구부(4)에 더 가까운 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 5 항에 있어서,
상기 캐비티(5)는 세로 축을 갖고, 상기 슬레드(104)는 상기 제 1 위치와 상기 제 2 위치 사이에서 상기 세로 축의 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 5 항에 있어서,
상기 슬레드(104)는 슬레드 접점(108)을 포함하고, 상기 슬레드 접점(108)은 상기 슬레드(104)가 상기 제 2 위치에 있을 때 상기 제 1 잭 접점(20), 상기 제 2 잭 접점(22), 및 상기 고이득 회로(40)를 전기적으로 접속하도록 위치결정되고, 상기 슬레드 접점(108)은 상기 제 1 위치에서 상기 제 1 잭 접점(20), 상기 제 2 잭 접점(22), 및 상기 고이득 회로(40)로부터 접속해제하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오디오 플러그(202)는 팁-링-링-슬리브 플러그를 포함하고, 완전히 삽입될 때 상기 제 1 잭 접점(20)은 상기 플러그의 슬리브와 접속되도록 위치결정되고 상기 제 2 잭 접점(22)은 상기 플러그의 링 중 하나와 접속되도록 위치결정되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 기기(300)는 핸드헬드 모바일 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
오디오 플러그(202)의 삽입을 수용하는 오디오 잭에서, 상기 오디오 플러그(202)는 2개 이상의 플러그 접점들을 갖고, 각각의 오디오 플러그 접점은 적어도 하나의 절연 링(214)에 의해 다른 플러그 접점으로부터 분리되고, 상기 오디오 플러그 접점 중 하나(210)는 오디오 신호(16)를 제공하며, 상기 오디오 잭(2)은 오디오 신호를 증폭하는 고이득 회로(40)를 갖고 정전기 방전 회로(34)를 갖는 전자 기기(300)에 사용하도록 구성된 것인 오디오 잭(2)으로서:
일단부에 개구부(4)를 갖는 길게 연장된 캐비티(5)를 규정하는 인클로저(3);
상기 개구부(4)에 근접하여 상기 캐비티(5) 내에 위치결정되고 상기 정전기 방전 회로(34)에 접속되도록 이루어진 제 1 잭 접점(20);
상기 오디오 플러그(202)가 완전히 삽입될 때 상기 오디오 신호를 제공하는 상기 플러그 접점에 접촉하도록 상기 제 1 잭 접점(20)보다 상기 개구부(4)로부터 더 멀리 배치된 캐비티(5) 내의 제 2 잭 접점(22); 및
개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는 기계적 스위치(104)에서, 상기 기계적 스위치(104)는 상기 개방 위치에서 바이어싱되고, 상기 오디오 플러그(202)의 완전한 삽입의 결과로서 상기 폐쇄 위치로 이동되도록 구성되며, 상기 폐쇄 위치에서 상기 기계적 스위치(104)는 상기 제 1 잭 접점(20)을 상기 제 2 잭 접점(22)에 전기적으로 접촉시키고 상기 제 2 잭 접점(22)을 상기 고이득 회로(40)에 접속되도록 이루어진 마이크로폰 잭 접점(24)에 전기적으로 접촉시키는 것인 상기 기계적 스위치(104)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 잭.
제 10 항에 있어서,
상기 인클로저(3) 내에 있지만 상기 오디오 플러그(202)를 직접 접촉하도록 위치결정되지 않는 마이크로폰 잭 접점(24)을 더 포함하고, 상기 마이크로폰 잭 접점(24)은 상기 고이득 회로(40)에 접속되도록 이루어지고, 상기 폐쇄 위치에서 상기 기계적 스위치(104)는 상기 제 2 잭 접점(22)을 상기 마이크로폰 잭 접점(24)에 접속시키는 것을 특징으로 하는 오디오 잭.
제 11 항에 있어서,
상기 전자 기기(300)는 신호 접지(10)를 포함하고, 상기 제 2 잭 접점(22)은 상기 신호 접지(10)에 접속되도록 이루어진 오디오 신호 잭 접점을 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 잭.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 잭 접점(22)보다 개구부(4)로부터 더 멀리 배치된 캐비티(5) 내의 적어도 하나의 다른 잭 접점(28, 30)을 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 다른 잭 접점은 오디오 플러그(202)에 전달하기 위한 오디오 신호(12, 14)를 수신하는 전자 기기(300) 내의 오디오 서브시스템(302)에 접속되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 오디오 잭.
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기계적 스위치(104)는 슬레드를 포함하고, 제 1 위치에서 상기 슬레드는 제 2 위치에서보다 개구부(4)에 더 가까운 것을 특징으로 하는 오디오 잭.
제 14 항에 있어서,
상기 슬레드(104)는 슬레드 접점(108)을 포함하고, 상기 슬레드 접점(108)은 상기 슬레드가 상기 제 2 위치에 있을 때 상기 제 1 잭 접점(20), 상기 제 2 잭 접점(22), 및 상기 고이득 회로(40)를 전기적으로 접속하도록 위치결정되고, 상기 슬레드 접점(108)은 상기 제 1 위치에서 상기 제 1 잭 접점(20), 상기 제 2 잭 접점(22), 및 상기 고이득 회로(40)로부터 접속해제하는 것을 특징으로 하는 오디오 잭.