TW200816851A - Low-power on-chip headset switch detection - Google Patents

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200816851 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 所揭示之實施例係關於耳機開關按壓偵測 【先前技術】 ' 風配件通常包括兩個揚聲器，一個用於 機/麥j 耳。可使用揚聲器來收_自蜂# 個用於口 水叹恥自蜂巢式電話輸出之立 機/麥克風配件亦具有一 ^ # 曰σ 。

“门 有#克風。使用者可對著配件上; 麥克風說話，而不是對著蜂巢式電話之機身上的 話。因此，該配件_於不科科巢式電話 。 !使：者對著配件上之麥克風說話時，麥克風4效, 阻發生變化。具有固定雷阳 有u疋電阻之電阻器與麥克風串聯置放〇 形成一分壓器，因而，變化 雷七L Μ八m 口口 , 夕克風電阻被轉換為在接地 電位興分壓态之中本公垃 中央刀接碩上之電壓之間的變化之電壓。 變化之電壓為蜂巢d雷 σ之積體電路所偵測到的音訊輸 入#號。該積體電路包括一 電£ 5周整裔，該電壓調整 經調整之電壓供岸至笋駚+ Α η “骑

RiAqq 積體電路之-稱作麥克風偏以MIC BIAS)立而子的端子上。八口 刀壓盗耦接至MIC BIAS端子以使得 W正之驗C BIAS電㈣當地對分㈣進行偏麼。 古除了可用於將聲音轉換為音訊輸入信號以外，耳機/麥 克風配件亦可包括一始^ 、’開關。蜂巢式電話使用者可按壓 知叙開關以向蜂巢式〃 Λ At、s ^、 冤活^ ^ 一控制信號。該控制信號之 功此通$視蜂巢式電話 ^ . 逆作杈式而疋。舉例而言，若蜂 果式電話振鈴’則一歧蜂 一蜂巢式電話允許使用者藉由按壓按 12295 丨.doc 200816851 紐開關來接聽呼叫。當按鈕開關被按壓時，開關有效地使 麥克風短路。雖然在開關按壓狀態期間，自使用者之話音 不會被轉換為可用之音訊輸入信號，但此係容許的，因為 耳機/麥克風配件正被用以向蜂巢式電話傳達控制信號。 當開關被按壓時，自MIC BIAS端子放出異常大量之電流 持續異常大量之時間。此高電流狀態被積體電路偵測為開 關按壓狀態。此高電流狀態被轉換為高電壓狀態，該高電

壓狀態又可被晶片上之類比數位轉換器（ADC)偵測到。蜂 巢式電話可（例如）將開關按壓狀態解譯為意欲接聽呼叫且 相應地進行回答。 當蜂巢式電話未被使用以進行呼叫時，積體電路降低功 率以進入低功率休眠狀態。在大部分時間保持此低功率休 眠狀態以降低蜂巢式電話之功率消耗。蜂巢式電話週期性 地短暫醒機以進入較高之功率狀態以檢查是否有來電。假 設無啤叫，則蜂巢式電 < w怀眠狀悲。以此方式，包括 私壓凋整态及ADC之積體電路週期& % %义朋性地增大功率以檢查來 電，但除此之外均保持低功率休眠模式。 一 然而’為使蜂巢式電話偵測

1貝列開關按壓狀態，MIC BIAS 電壓調整器及ADC必須被供雷日如从 ^ ^ # " 趁作用。然而，當蜂巢式 被供雷曰又* a 電壓凋整态及ADC電路不 破供電且不起作用。因此， ^如 右將執行切換偵測運作，則必 須存在一等待期直至當前 則义 _ ^ M果式週期結束為止，或藉# 電路必須短暫地且週期性地烊 /貝體 測運作。 ㈢力率以僅為了進行切換偵 I2295l.doc 200816851 舉例而言，圖2展示一蜂巢式電話201之簡化圖，該蜂巢 式電話201具有一插入至蜂巢式電話機身上之一插孔2〇3中 的耳機/麥克風配件202。類比積體電路205中之電壓調整 器204將MIC BIAS電壓供應至MIC BIAS端子206上。此電 壓對耳機/麥克風配件202之麥克風進行偏壓。當按鈕2〇7 被按壓時，自MIC BIAS端子206中放出異常大量之電流。 使用電流鏡面208、電阻器209及類比數位轉換器（adc)21〇 來偵測此狀悲。當電壓調整器、電流鏡面及ADC在積體電 路205之低功率休眠模式中不被供電時，圖2之電流無法偵 測到開關按壓狀態。 需要一種替代方案，藉此即使當蜂巢式電話及積體電路 處於低功率休眠狀態時仍可執行切換偵測運作。 【發明内容】 種位於-蜂巢式電話中之積體電路可在—醒機模式中 及在一休眠模式中運作。在該醒機模式中，一電壓調整器 將一經調整之電壓供應至—MIC BIAS端子上。此電壓對 耦接至該蜂巢式電話之一耳機/麥克風配件的一麥克風進 行偏壓。若使用者將該耳機/麥克風配件上之—可手動操 作的開關閉合（例如，按壓—按㈣，則自該mic麗端子 放出異常大置之電流持續異常大量 、 、吊人里之犄間。此大電流狀態 被偵測為一開關按壓狀態。 在該休眠模式中’該電壓調整器被停用以節省功率。習 知之亦用以在醒機模式撮式细 ,,^ 、'彳式功間偵測一開關按壓狀態的其 他笔路（諸如，電流鏡面及内務 円矛力處理私序類比數位轉換器） 122951 .doc 200816851 亦被停用以節省功率。一新穎之低功率切換偵測電路供應 來自該MIC BIAS端子之電流。在休眠模式中，MIC bias 端子上之電壓並非經調整之電壓。在一組給定之運作條件 下，若耳機/麥克風配件上之開關未被按壓，則向MIC BIAS端子外供應第一量之電流，然而若使用者按壓了耳 機/麥克風配件上之開關，則向MIC BIAS端子外供應更大 量之電流。 向MIC BIAS端子外供應之電流在低功率切換偵測電路 中被鏡射以使經鏡射之電流流經一晶片上之電阻器。由此 向MIC BIAS端子外供應之電流被轉換為一相應之電壓。 若開關未被按壓，則降落在該晶片上之電阻器上的電壓具 有第電壓里值。若開關被按壓，則降落在該晶片上之 電阻器上的電壓具有一更高之第二電壓量值。低功率切換 偵測電路中之一特殊反相器具有一介於該第一電壓量值與 該第二電壓量值之間的輸入切換臨限電壓。若降落在該晶 片上之電㈣上的電壓超過該特殊反相器之該輸人切換臨 限電壓，則該特殊反相器輸出一數位信號，該數位信號： 數位值指示開關按壓狀態。低功率切換㈣電路之該特殊 反相器具有-構造以使得其在所有所要溫度、電壓及處理 條件下具有-適當地位於該第_電壓量值與該第二電壓量 值之間的輸入切換臨限電壓。 一低通濾波器以使得僅具 壓狀態將導致具有該指示 號。低通濾波器可包括一 在一實施例中，數位信號穿過 有至少一特定持續時間之開關按 開關按壓狀態之數位值的數位信 122951.doc 200816851 離散電容II’該離散電容器安置在蜂巢式電話之印刷電路 = Γ木::莫式中不被使用。在休眠模式中低功率切換 、、口。电 _比多工器將此離散電容器耗接至該低通遽 波中以使仔该離散電容器可充當該低通濾波器之部分。 “因此4新穎 < 低功率切換谓^電路在積體電路處於休眠 杈式且在習知之用以在醒機模式中偵測開關按壓狀態的 路（電壓㈣$、電流鏡面及内務處理程序ADC)被停用時 偵測一開關按壓狀態。 、 以上内容係概述且因此含有（必要地）對細節之簡化、概 括及省略；HUb，熟習此項技術者將瞭解，該概述僅為說 明性的且不意味著以任何方式為限定性的。如僅由申請專 利犯圍所界定之本文中所描述之設備及/或處理的其他態 樣&明丨生特彳政及優勢將在本文中所提出之非限定性詳細 描述中變得顯而易見。 v 【實施方式】 圖1為一根據一新穎態樣之行動通信設備100的簡化示意 圖。一印刷電路板101安置在行動通信設備100之機身中: 一積體電路封裝102以及一離散電阻器1〇3、兩個離散電容 器（離散電容器104及離散電容器1〇5)，及一配件連接器1〇6 安置在印刷電路板101上。連接器1〇6經提供以使諸如耳 機/麥克風配件107之配件能夠可拆卸式地耦接至行動通 信設備100。 在圖1之實例中，行動通信設備100為一蜂巢式電話且連 接器106為一插孔。藉由將位於耳機/麥克風配件1〇7之線 122951.doc 200816851 1 〇9之末端上的插塞1〇8插入至插孔ι〇6中而可以”不用手” 的方式來使用蜂巢式電話。蜂巢式電話⑽可在線1⑽中將 兩個連接為（未圖不）上的信號驅動至耳機/麥克風配件⑺7 :相應揚聲器(未圖示），因而自揚聲器中發出音訊。揚聲 &可向蜂巢式f話之使用者發出音訊以使得使用者可在進 行蜂巢式電話對話時收_另—人的話音或使得使用者可 收聽到由蜂巢式電話輸出之音樂或其他音訊。 使用者亦可對著耳機麥克風配件1〇7之麥克風ιι〇說話。 當使用者對著麥克風11〇說話時，在線1〇9之麥克風導體 111與線109之共同接地導體112之間的有效電阻發生變 化。在一實例中，麥克風為包括一電容性振動膜之類型。 當使用者說話時，使用者之聲音中的氣壓波施壓於該電容 性振動膜且導致在麥克風之兩個小片之間的距離改變。對 於小片上之給定量之電荷而言，輸出至節點丨丨3上的電壓 改變。此電壓被供應至場效電晶體（FET)元件n4之閘極 上，由此相對於電谷性振動膜所經受之氣壓來改變FE丁之 源極没極導電性。由於FET元件114之汲極耦接至麥克風導 體111且FET元件114之源極耦接至接地導體112，因此，當 將插塞108插入至插孔1 〇6中時，在插孔106之兩個接觸之 間存在變化之源極汲極FET導電性。 耳機/麥克風配件1 07亦包括一可由使用者操作之可手動 操作的開關11 5。在本發明之實例中，開關為按鈕。當開 關不處於按壓狀態時，則開關斷開。然而，若使用者按壓 開關，則開關閉合。由於開關與FET元件114並聯連接，因 122951.doc •10- 200816851 此右按壓開關115 ’則在麥克風導體丨丨丨與接地導妒η〕之 間的電阻為零歐姆（，或非常接近零歐姆1未㈣開 關115，則麥克風導體⑴與接料體ιΐ2之間的電阻轉 克風之FET元件114的較高源極汲極電阻。 夕 。在本發明之實例巾’積體電路封裝1〇2包括若干類比信 號調節電路及數位基頻處理器。類比信號調節電路整合： 類比積體電路116上。數位基頻處理器電路整合於數位芙 頻處理器積體電路U7上。如圖Κ所說明，積體電路二 與積體電路U7兩者安置於同一積體電路封裝1〇2中，且可 共同稱作一行動台數據機（MSM)。 蜂巢式電話丨00可以較高功率模式（此處稱作，，醒機模式 或以較低功率模式（此處稱作”休眠模式,，）運作。休眠模式 有時被稱作，，待用模式"。當蜂巢式電話處於醒機模式時\ 則”低功率模式”數位信號（LPM)具有一數位低值。然而， 若蜂巢式電話處於休眠模式，則LPM信號具有—數位高 值。蜂巢式電話中之其他電路（未圖示）確定LPM信號以2 類比積體電路116進人適當模式（亦即，醒機模式或休眠模 式）。 醒機模式運作： 在醒機模式中’使用者可使用蜂巢式電話以在蜂巢式電 話呼叫時進行通信。類比積體電路116中之電路被供電。 積體電路116中之電路包括：一電壓調整器118、一電流源 電路m、-電阻器12〇,及-内務處理程序類比數位:換 器（adC)121。此外，積體電路116包括—新賴之低功率切 122951.doc -11 - 200816851 換偵測電路122，該低功率切換偵測電路122包括一新穎之 類比多工器123。 在醒枝模式中，由於LPM為低，因此電流源電路η 9被 啟用。因此反相器124迫使LPMB(低功率模式，，條，,）變為數 位高值。因此P通道電晶體125不導電。因此電流鏡面之節 點126並未短接至Vdd供應導體127，而是允許電流鏡面之 兩個主要之P通遭電晶體（p通道電晶體128及p通道電晶體 129)作為電流鏡面來運作。 差動放大器130與N通道電晶體131共同形成電壓調整器 11 8。信號LPMB被供應至差動放大器之啟用輸入引線 132。由於LPMB為數位高，因此差動放大器被啟用。電壓 調整器118將經調整之ι·8伏卜〇11)電壓供應至封裝1〇2之端 子1 33上。此電壓常常被稱作”麥克風偏壓電壓，，或 BIAS電壓。MIC BIAS電壓係對耳機/麥克風配件1〇7之麥 克風進行適當偏壓所需要的偏壓電壓。端子133有時被稱 作”MIC BIAS”端子。離散電阻器1〇3與耳機/麥克風配件 107之位於線1〇9之導體ηι與線1〇9之導體112之間的電阻 共同形成一電阻分壓器。當耳機/麥克風配件1〇7之電阻改 變時，在導體111與導體112之間的電阻改變且分壓器之中 央節點134上的電壓改變。 在醒機模式中，低功率模式（LPM)信號為數位低。因 此，供應至類比多工器i23之選擇輸入引線上的LpMB信號 為數位高。因此MIC2N端子135穿過類比多工器123耦接至 一是動放大器（未圖示）之一條輸入引線上。該差動放大器 122951.doc -12- 200816851 放大並緩衝來自麥券涵立 見風之曰矾輸入信號。MIC2P端子136 耦接至該差動放大哭夕s 大扣之另一條輸入引線上。當使用者對著 >克風說話時，存在於分別為纽⑽端子135與奶⑶端 :136之間的電壓係由差動放大器接收至類比積體電路⑴ 中的音訊輸入信號。 當在醒機模式中以不用手的方式來使用蜂巢式電話時， 使用者可對著麥克風說話以與電話呼叫之另—參與者通 信。在vDD供應電壓為2.7伏且離散電阻器1〇3之電阻為22 :歐姆(“hm)的—實例中’自獄難端子133流出之電 7在過’皿日t具有360微安（micr〇ampere)之最大旦 值。 里 當在醒機模式中以不用手之方式來使用蜂巢式電話時， 使用者可能希望按壓按鈕115。按壓按鈕115被蜂巢式電話 $測到且被解譯為執行預定功能之命令。大體而言，該功 月b視蜂巢式電話在開關按壓事件發生時之運作模式而定。 若（例如）使用者正參予一呼叫且使用者按壓按鈕ii5，則蜂 巢式電話將開關按壓解譯為結束呼叫之命令。若（例如）蜂 巢式電話正振鈴且使用者按壓按鈕115，則蜂巢式電話將 開關按壓解譯為接聽呼叫之命令。在圖丨之實例中，當按 鈕Π5被按壓時，按鈕115有效地使麥克風短路，且在線 之導體U1與線1〇9之導體112之間的電阻降至約零歐 姆。在MIC BIAS端子133與接地電位之間的總電阻降至2 2 千歐姆。在開關按壓事件期間自MIC BIAS端子丨33流出之 私流13 7為開關未按壓狀態中之電流的大約兩倍。 122951.doc -13 - 200816851 如下债測在開關未按壓狀態中之電流與開關按壓狀態中 之電流之間的差別。電流鏡面119具有兩個接腳。第一接 腳為p通道電晶體128之㈣。第二接腳為p通道電晶體129 之及極。電晶體128經設定大小為電晶體129之大約四倍 大。電流U7經由電流鏡面119之第—針腳而被鏡射。歸因 於電流鏡面m之運作，自電流鏡面之第二接腳處供應出 為電流1 37之大約四分之一女沾細力立 八、J w刀i大的經鏡射之電流13δ。此電流

m在電阻器12〇上傳導以將電流轉換為節點139上之相應 電壓。因此在開關按壓狀態期間節點139 在開關未按壓狀態中節點139上之電厂㈣兩倍 程序ADC 121每秒執行約人次A/D轉換以判定節點139上之 電壓是否存在較大變化。若偵測到較大㈣，則内務處理 程序A D C 1 2 1向數位基頻處理器積體電路i工7轉發對開關 ，壓狀態之指示。以—數位碼之形式來轉發對開關按塵狀 態之指示，該數位碼經過端子14〇、穿過特殊並聯介面I" 至數位基頻處理器積冑電路m之端子142。數位基頻處 理器積體電路117如何使用開關㈣資訊係針對實施例而 定的如上文所描述，可將開關按壓資訊解譯為接聽呼叫 或結束呼叫之命令。 在上>文所述之醒機模式中，新穎之低功率切換偵測電路 122被停用。低功率模式信號LpM為數位低。因此p通道電 曰曰體143導電’且電流鏡面之p通道電晶體144的閘極及P通 道電晶體145的閘極耦接至Vdd供應電壓導體127。p通道電 晶體M4及P通道電晶體145以及電阻器146形成—電流鏡 12295I.doc 14 200816851 面。歸因於電晶體144之閘極及電晶體145之閘極耦接至 Vdd供應電壓導體127，因此此電流鏡面被停用。電晶體 145不導電，無電流在電阻器ι47上流動，且節點I"上之 輸出電壓V0Ut為數位低。反相器149輸出一數位高。該數 位南h號穿過非反相器低通濾波器1 5 〇以使得一數位高信 號（按鈕”條”或PBB)存在於端子151上。該數位高信號穿過 導體152傳達至數位基頻處理器積體電路I〗？之端子I〗]。 由於低功率切換偵測電路被停用，因此在醒機模式期間數 位基頻處理器積體電路117忽視端子153上之信號。 休眠模式運作： 在休眠模式中，電壓調整器118、電流鏡面119及内務處 理程序ADC 121被停用以降低電流消耗。在休眠模式期 間’ MIC BIAS端子133上之電壓並非經調整之電壓。在一 新穎態樣中，類比積體電路丨丨6能夠在休眠模式中偵測開 關按壓狀態。在圖1之實例中，儘管電壓調整器丨丨8、電流 名兄面119及内務處理程序ADC 121被停用了，但仍能傾測 開關按壓狀態。而在圖2之習知電路中，當蜂巢式電話2〇 j 不處於有效使用中時，可能需要以週期性時間間隔來使整 個類比積體電路2 0 5離開休眠模式運作以僅使得可監視按 紐開關207之狀態，但圖1之類比積體電路116可在處於休 眠模式的同時偵測按鈕按壓狀態而無須增大電壓調整器 118、電流鏡面119及内務處理程序ADC 121之功率。 在休眠模式中，LPM信號為數位高，且LPMB信號為數 位低。將LPMB信號供應至電流鏡面119之p通道電晶體125 I22951.doc 15 200816851 上。P通運電晶體125導電，由此將節點126耦接至Vdd供應 V體127上且停用電流鏡面HQ。p通道電晶體129不導電， 且電阻器120上無電流。將信號LpMB供應至内務處理程序 ADC 121之啟用輸入引線上。因此内務處理程序adc 同樣被停用。將LPMB信號供應至電壓調整器丨丨8之差動放 大态的啟用輸入引線132上。因此電壓調整器ιΐ8被停用。 電壓調整器118之電晶體131不導電。 J而由於^唬LpM為數位高，因此低功率切換偵測電 路122被啟用。p通道電晶體143不導電且並不將電晶體丨44 之閘極及電晶體145之閘極耦接至Vdd供應導體127。電流 鏡面（包括電晶體144及電晶體145以及電阻器146)被啟用。 電流鏡面具有兩個接腳。第一接腳為電晶體144之汲極。 第二接腳為電晶體145之汲極。自MIC BIAS端子133流出 之電流137現在由低功率切換偵測電路122中之電流鏡面的 第-接腳供應。如在下文中更詳細㈣，在休眠模式中， 此電流137之此量值視溫度、供應電壓、處理而改變。電 流137流過電阻器1〇3且流經耳機/麥克風配件ι〇7且流至接 地電位。在一組給定之溫度、供應電壓及處理條件下，若 按鈕"5被按壓，貝刚137增大。自低功率切換偵測電路 122之電流鏡面之第—接腳流出㈣流137經鏡射以使得一 :鏡射之電流154自電流鏡面之第二接腳流出且流過電阻 器147以流至接地電位。由電阻器147將電流154轉換為節 點148上之相應電壓V，。因此，在-組給定之溫度：： 應電壓及處理條件下，若按叙115被按壓，則電壓^增 122951.doc •16- 200816851 大。反相器149之輸入切換臨限電壓介於在按鈕115未被按 壓之狀態中節點148上之電壓與在按鈕115被按壓之狀態中 即點148上之電壓之間。因此，若按鈕115被按壓，則反相 為149之輸出為數位低，且若按鈕115未被按壓，則反相器 149之輸出為數位高。自反相器149輸出之數位信號穿過非 反相低通濾、波器1 5 0且至端子1 5 1上。 圖3為非反相低通濾波器15〇之電路圖。電晶體3⑻至電 晶體303形成一弱上拉電路3〇4，假設N通道電晶體3〇7不導 弘且假叹在低功率休眠模式中類比多工器123將MIC2N端 子1 3 5耦接至節點3 05，則該弱上拉電路3 能夠在數百毫 秒（millisecond)内將節點305自接地電位充電高達反相器 306之&^限電壓。；慮波器之電容由〇· 1微法拉外 部電容器105提供。電容器105係兩個阻隔電容器（電容器 1 05及電容器1 04)中之一者，該兩個阻隔電容器係用以將 耳機/麥克風配件107之導體m耦接至輸入端子以1(：2{>且將 耳機/麥克風配件107之導體112耦接至輸入端子MIC2Nw 使得麥克風音訊信號可通入至類比積體電路丨丨6中。在圖2 之習知電路中，在休眠模式中阻隔電容器2丨丨及阻隔電容 器2 12不被使用。然而，在圖1之電路中，信號lpmb為數 位低且被供應至類比多工器123之選擇輸入引線中。由此 類比多工器123將MIC2N端子135耦接至RC濾波器150的剩 餘部分以使電容器105充當濾波器150之電容器。 若按鈕115被按壓’則節點148上之電壓V0UT如上文所闈 釋升至異常大之電壓持續異常大量之時間。在此實例中， I22951.doc 200816851 異吊大里之時間超過約兩百毫秒。反相器149(見圖"輸出 數位低值。CMOS反相器308中之電晶體經設定大小以使 得反相器308具有-大約〇·9伏之低輸入切換臨限電壓。反 相器308輸出一數位高且反相器3〇9輸出一數位低。因此在 Ν通運電晶體307之閘極上存在數位邏輯低且Ν通道電晶體 307不V电。右此狀態持續，則弱上拉電路3〇4將節點3㈦ 自接地電位充f高達反相器3〇6之輸入切換臨限電壓。反 相器306之輸入切換臨限電壓為約18伏。反相器3〇6將一 數位邏輯低輸出至端子151上。端子151上之經濾波的數位 低璉輯位準佗旒穿過導體i 52至數位基頻處理器積體電路 之而子1 5 3。因此，若在休眠模式中發生按鈕按壓，則 存在於端子151上之”按鈕條，，信號（PBB)具有一數位低值， 否^在休眠模式中，端子151上之PBB數位信號具有一數 位尚值。在一實例中，數位基頻處理器積體電路11 7之端 子153為邊緣敏感性中斷輸入端子。 若按鈕115未被按壓持續足夠長之時間，則使N通道下拉 電晶體307在反相器306之輸入引線上的電壓達到反相器 306之輸入切換臨限電壓之前再次變得導電。n通道電晶體 307克服弱上拉電路3〇4且對電容器1〇5進行放電以使節2 305再次接地。由於N通道電晶體3〇7之不導電時間未達到 足夠長以允許節點305充電高達反相器3〇6之臨限電壓，因 此反相器306從未切換且從未以數位邏輯低信號來驅動端 子150。當端子151耦接至數位基頻處理器積體電路I”之 邊緣敏感性中斷輸入端子時，不會產生中斷情況。 122951.doc -18- 200816851 反相器149 : 在以上對低功率切換偵測電路122之描述中，假設了一 組給定之溫度、供應電壓及處理條件，且據述反相器149 具有一介於按鈕115未被按壓之狀態中，在節點148上之電 壓與當按紐U5被按壓時，節點148上之電壓之間的輸入切 換臨限值。然而，目1之電路並非僅僅在一組溫度、供應 電壓及處理條件下適當地運作。該電路將在自攝氏零下:〇 度至攝氏零上40度之溫度範圍内、在自2·5伏至2·7伏之 供應電壓範圍内，且在”慢（SL〇w)”至”快（FAST)n之普通Z 導體製造程序變化内適當地運作。將反相器149實現為普 通之互補金屬氧化物半導體（CM〇s)邏輯反相器可能無法 在此等μ度、供應電壓及處理變化範圍内令人滿意地運 作，因為電阻器147上之按壓狀態及未按壓狀態中產生的 電壓，以一方式隨溫度、電壓及處理而變化，使得普通邏 輯反相器之臨限電壓並非在所有運作條件下均適當地位於 按壓時之電壓與未按壓時之電壓之間。按壓時之電壓及未 按壓時之電壓隨溫度、電壓及處理而發生之變化歸因於若 干因素，包括電晶體144及電晶體145之臨限電壓之變化， 及包括電阻器147之電阻之改變。電阻器147係標稱電阻為 ίο千歐姆之晶片上的多晶矽電阻器，但電阻器147之實際 電阻fk處理在大約7 · 6千歐姆至大約12 · 6千歐姆之範圍内顯 著變化。為設計一合適之反相器149，導出在電阻器147上 產生之電壓。 PMOS元件（其作為二極體連接式電晶體連接於電流鏡面 122951.doc -19- 200816851 中，且其中PMOS元件之、、芬& γ丄a u M 匕仟之及極經由晶片外之電阻器R而接 地）中之飽和電流的方程式為： 1 ψ1 = YJMPcax(vSG -νγργ 二 k(Vdd — IR — VJ = κ(ν^ 一 ir)2 (方程式l) VsG為源極閘極電壓。Ό通道電《之臨限電^ κ等於（Wwx)/2L。對該方程式之右手側求值得到：土 I 二 K(PRi-2IRVEFF+VEF/、 將兩側均除以κ且自兩側均減去Ι/κ得到 〇 = (R2I2-(2RVeff+1)i + Veff2) (方程式2) (方程式3) 使用 a=R2、b = -(2RVEFF+1/K)、 2 )e (VEFF)之一次方程式得 到（來自+/-中之負號係基於模擬觀察而選擇）：

4 (方程式4) 右P通道電晶體145具有足夠大 b± 2 - 4ac 2γ/γ +1 - J4穴2匕 2a J八之見長比（亦即，W/L)， 則可忽略不計W/Κ。跳過幾個代數步驟得到： HFF Ύ~

Vt

EFF RK vn

VTP

R

RK

R

R , (方程式5) 假設用於此運作之先前方程式中的汉在晶片外，且電^ 穿似。N⑽以產生1於進行比較的晶片上之電壓ν〇υτ， 則節點148上之電壓v01jt如下：

Vom = R〇h……—^tp

r)NCHlP

OFFCHIP

K

R

OFFCHIP

R

OFFCHIP (方程式6) 122951.doc •20- 200816851 〇NCHIP為電阻器147之電阻。roffchip為電阻器103之電 阻。根據方程m呈式6”，在電壓V0UT(節點148上之電 壓）與MOS製程邊界、溫度及電阻器14取。啊）之電阻的 改之間顯然存在明顯之依賴性。在運作之第一極端情形 (攝氏零下4G度、快電阻器、慢刪處理）下，當按紐lb未 被杈壓時，節點148上之電壓V0UT為大約0.6伏至〇.7伏且當 按紐115被按壓時為大約13伏。在運作之第二極端情形（攝 氏2〇度、慢電阻器、快刪處理）下，當按钮ιΐ5未被按壓 時，節,點148上之電壓ν〇υτ為大約1.0伏至U伏且當按紐 U5被按Μ時為大約2.3伏。若在第二極端情形中使用14伏 作為^按壓時之電壓，則兩個按壓/未按壓時之電壓範圍 不重疊。已知方程式”方程式6"中之¥_變化很大程度上 歸因於晶片上之電阻器147之電阻的變化，且已知普通 C刪反相器之臨限值不追隨晶片上之電阻器之電阻的改 變’則普通CMOS邏輯反相器在製程邊界下很可能益法自 fet 114之低電阻狀態分辨出按紐按壓狀態（例如，歸因於 接收至麥克風上的高振幅壓力波）。 圖4為圖！之反相器149之一實例的示意圖。節點彻為反 相器149之輸入引線。節點4〇1為反相器149之輸出引線。 第-級402包括一 P通道上拉電晶體4〇3、一多晶石夕電阻哭 404及-N通道下拉電晶體彻。第二級傷及第三級術= 普通之CMOS邏輯反相胃’其之切換臨限電壓設定為 VDD/2。第二級及第三級經提供以增強整個反相請之切 換特徵。反相器149之第一級術具有-輸入切換臨限電舞 122951.doc -21 - 200816851

Vt ’该輸入切換臨限命歐v左# Γ包屋者圖1之電阻器147之電阻的 增大而增大。如下慕ψ μ 卜导出该輸入切換臨限電壓VT。 反相器149之臨限電壓設定為電阻器147上之電壓，此使 得圖4中之第一級4〇2輸出的電壓、等於。導出此電 (方程式7)

^PMOS ^ONCHIP 將Vm設定為Vdd/2

' ^TP - VT )R onchip (方程式8) 對VT(圖1之反相器149的輸入切換臨限電壓）求解得到

DD

jKR

Vr = (Vdd

RONCHIP (方程式9) 方程式”方程式9”指示，Vt之歸因於R_ip(電阻器i47 之電阻)之變化而產生的變化為大約15〇毫伏㈤出她)。 此變化係關於K4伏之標稱％的變化。在除此以外之標稱 丁\^條件下’當11〇_1[3自1()千歐姆之標稱值肖大至12.6千 k姆之电阻日T ’反相器149之輸人切換臨限電壓％自大約 ⑸伏之標稱v丁略微地增大至大約161伏之％。根據方程 式方耘式9 ，亦發現，輸入切換臨限電壓％在某種程度 上追隨vTP及κ。當Vtp增大時，Vt減小。當κ增大時，二 增大。此夕卜’當VDD增大時’ Vt與％彼此追隨得十分緊 密。然而，方程式"方程式9"之關係為簡化的。藉由使用 電路模擬程式（例如，㈣幻及/或藉由製造電路且接著在 I2295I.doc -22- 200816851 不同運作條件下測試其效能來更為準確地特徵化ντ隨溫 度、電壓及處理之變化。 圖5為一表格，其說明在τνρ條件之一極端情形下、在 一組標稱TVP條件下及在τνρ條件之另—極端情形下的反 相器149之輸入切換臨限電壓％。最佳臨限電塵在極端條 件二下比在極端條件一下高出〇 47伏（171伏_124伏卜實 際輸入切換臨限電壓Vt在極端條件二下比在極端條件一下 兩出 〇· 14伏（1.52伏-1.3 8伏）。 可如下文中提出之一至九項中所提出，進行圖丨之特定 實施例_之組件的大小設定。 1) 藉由實驗來判定在按鈕115未被按壓時流經麥克風之 最大電流。在圖1之實施例中，此值為36〇微安。 2) 接下來判定當按鈕115被按壓時電流137之最大可能量 值。假設按鈕11 5之電阻為零歐姆。當按鈕被按壓時之最 大可能電流137可大約為最大Vdd供應電壓除以電阻器ι〇3 之電阻。當VDD自2·5伏變為2.7伏且外部離散電阻器1〇3之 電阻為2·2千歐姆時，當按鈕115被按壓時之最大電流137 大約為 1.136宅安（mill iamp ere)。 3) 然而，對第二項之簡化並不完全準確，因為在vdd供 應導體127與電阻器103之間的電流路徑中存在二極體連接 式P通道電晶體144。此外，可視實施例之細節在二極體連 接式P通道電晶體144與電阻器1〇3之間存在一額外的晶片 上之切換及路徑選擇電阻。二極體連接式p通道電晶體144 通常具有為VGS=VTP+i00 mV之電壓降落，其中vGS為閑極 122951.doc -23- 200816851 源極電壓且其中Vtp為P通道電晶體144之臨限電壓。接著 以（VDD-VGS)/2.5千歐姆來給出所得最大電流137(當按鈕U5 被按壓時）。2.5千歐姆係電阻器1〇3之2.2千歐姆與在計算 時考慮到額外之晶片上之電阻而包括在内之額外3 〇〇歐姆 的結合。因此，針對2.7伏之VDD供應電壓，當按鈕115被 知:壓日守之彔大電流13 7為大約8 4 0微安。此電流約為在按鈕 11 5未被按壓時於第一項中藉由實驗而判定之最大電流的 兩倍。 4) 接著，將二極體連接式p通道電晶體ι44之大小設定為 盡可能大以便使超額電壓Vgs-Vt最小化。鏡射P通道電晶 體14 5經設定大小為比電晶體丨44小四倍從而降低電流消 耗’同時仍保持與電晶體144之良好匹配特性。 5) 電阻器147經設定大小以使得當按鈕U5被按壓時節點 148上之電壓在製程邊界及溫度下為至多vDD_〇1伏。此使 在按鈕被按壓之狀態期間與在按鈕未被按壓之狀態期間節 點148上之電壓之間的差距最大化。回想到按鈕被按壓時 之最大電流係在按鈕未被按壓時之電流的大約兩倍。因 此，當按鈕被按壓時之最大電流被最大化時，在兩個位準 之間的絕對差被最大化。 6) 在已設定P通道電晶體i44及p通道電晶體145之大小以 後，且在已设定電阻器147之大小之後，接著以典型（標稱） 溫度、電壓及處理條件來模擬電路。當按鈕丨丨5被按壓及 當按鈕11 5未被按壓時藉由模擬來判定節點上之電壓。 針對標稱界點，將在兩個電壓之間的一半處的電壓判定為 122951.doc -24- 200816851 反相器149$异/土 ^ <取仏輸入切換臨限電壓。 7) 境F且器404經％中丄 豆带阳& 、、P疋大小以具有一略高之電阻且亦因此 〆、私U為雷阳哭 ra ^ " 之黾阻的整數倍。此保證了在兩個電 朽电阻益404與電阻器147)之間具有良好之匹配特性。 在圖4之實例中，電 阳 丨且益147具有為大約100千歐姆之電 阻0 8) Ν通道電晶體4〇5 流緩《見度尺寸及長度尺寸經選擇以使得 、電晶體4 〇 5之漏電流將受到限制但使得Ν通道電 立=之特性不會對反相器149之臨限電壓產生影響。在 例中，Ν通道電晶體4〇5具有6微米⑽⑽η)之寬度 及〇 · 4彳政米之長度。 叹通道電晶體4〇3之寬長比經判定以使得在上文之第山 =判定之輸入切換臨限電壓在典型之溫度、電壓及處理 :V獲得。ρ通道電晶體403之長度選擇為較大從而使電 曰曰體經党歸因於微影誤差的最 J取小絕對變化。在圖4之實例 中，P通道電晶體403具有25微米之宫痄芬^ L 、 三、 1 乂不又足度及10微米之長度。 圖6為說明根據一新穎態樣一 , _ 万法的間化流程圖。菱 形500表示使類比積體電路 、 电峪U6進入低功率休眠模式（第一 极式）或進入較高功率之醒機模# ^ 丄 辦模式（弟一運作模式）的動 作。在圖1之實施例中，數位 1乜就LPM確定為數位邏輯高 值，使類比積體電路11 6進入休

^ ^ ^ 怀眠杈式，反之，信號LPM 否疋為數位邏輯低值，使類比 谓® ΐ路11 6進入醒機模 式。 、 方塊501指示在醒機模式（第二 運作核式）中，積體電路 122951 .doc -25- 200816851 11 6之電壓調整器11 8被啟用且用以將—妹 、、二碉整之電壓供岸 至MIC BIAS端子133上。若開關1 …

攸闲合’則自MIC BIAS端子133 >，IL出之電流的量值超過 丨良尾流且節點139上 之電壓超過相應之臨限電壓。在圖 < W疋電路中，此開 關閉合狀態被内務處理程序ADC 121所柚、9Ϊ η 吓1貝剛到，且經由端 子140將指示開關閉合狀態之數位碼自 曰蜗比積體電路116輸 出至數位基頻處理器積體電路117中。

方塊502指示在休眠模式（第一運作模式）中，電壓調整 器118被停用。低功率切換偵測電路122被啟用且如上文所 述經由MIC BIAS端子133在一電流路徑中向積體電路外供 應電流。MIC BIAS端子133上之電壓未被調整。若開關 115被閉合，則電流超過臨限電流。低功率切換偵測電路 122產生數位彳a遽’右電流超過臨限電流，則該數位信 號具有一第一數位值，且若電流未超過臨限電流，則該數 位^號具有一弟一數位值。在圖1之特定電路中，將”按鈕 條π PBB數位信號經由端子1 5 1自類比積體電路i丨6輸出至 數位基頻處理器積體電路117中。由此在積體電路ι16處於 低功率休眠模式時積體電路11 6偵測並報告開關閉合狀 態’且積體電路116在不啟用電壓調整器118、及/或電流 源119及/或内務處理程序ADC 121中之任一者的情況下進 行此動作。 雖然出於指導之目的在上文中描述了某些特定實施例， 然而此專利文獻之教示具有普遍適用性且不限於上文所述 之特定實施例。因此，在不偏離下文提出之申請專利範圍 122951.doc -26- 200816851 定實施例之各種特徵的各 之範疇的前提下可實踐對所述特 種修改、改編及組合。 【圖式簡單說明】 圖1為一根據-新穎態樣之行動通信設備(例如，蜂巢式 電話）的簡化示意圖。 圖2(先丽技術）為一蜂巢式電話的簡化圖。 圖3為圖1之低功率切換偵測電路122之濾波器Μ。的圖。 圖4為圖1之低功率切換偵測電路122之反相器149的圖。 圖5為一表格，其說明反相器149之輸入切換臨限電壓如 何適當地位於按鈕115被按壓時之ν〇υτ電壓與按鈕115未被 按壓時之V0UT電壓之間。 圖6為一說明根據一新穎態樣之方法的簡化流程圖。 【主要元件符號說明】 100 行動通信設備 101 印刷電路板 102 積體電路封褒 103 離散電阻器 104 離散電容器 105 離散電容器 106 配件連接器；插孔 107 耳機/麥克風配件 108 插塞 109 線 110 麥克風 ,doc -27- 200816851 111 麥克風導體 112 共同接地導體 113 節點 114 場效電晶體（FET)元件 115 開關；按鈕 116 類比積體電路 * 117 數位基頻處理器積體電路 118 電壓調整器 l 119 電流源電路；電流鏡面；電流源 120 電阻器 121 内務處理程序類比數位轉換器 (ADC) 122 低功率切換偵測電路 123 類比多工器 124 反相器 125 \ P通道電晶體 126 節點 127 VDD供應電壓導體 ^ 128 P通道電晶體 ' 129 P通道電晶體 130 差動放大器 131 N通道電晶體 132 啟用輸入引線 133 MIC BIAS端子 122951.doc -28- 200816851 134 中央節點 135 MIC2N端子 136 MIC2P端子 137 電流 138 電流 139 節點 140 端子 141 特殊並聯介面 142 端子 143 P通道電晶體 144 P通道電晶體 145 P通道電晶體 146 電阻器 147 電阻器 148 節點 149 反相器 150 非反相低通渡波器 151 端子 152 導體 153 端子 154 電流 201 蜂巢式電話 202 耳機/麥克風配件 203 插孔 122951.doc -29- ，R C ?慮波為 200816851 204 電壓調整器 205 類比積體電路 206 MIC BIAS端子 207 按鈕開關；按鈕 208 電流鏡面 209 電阻器 210 類比數位轉換器（ADC) 211 阻隔電容器 212 阻隔電容器 300 電晶體 301 電晶體 302 電晶體 303 電晶體 304 弱上拉電路 305 節點 306 反相器 307 N通道電晶體；N通道_ 308 CMOS反相器 309 反相器 400 節點 401 節點 402 第一級 403 P通道上拉電晶體；P1I 404 多晶矽電阻器 122951.doc -30- 200816851 405 N通道下拉電晶體 406 第二級 407 第三級 500 菱形 501 方塊 502 方塊 LPMM 低功率模式’’數位信號；低功率 模式信號 LPMB 信號 MIC2N 輸入端子 MIC2P 輸入端子 PBBft 按鈕條”信號 V〇UT 輸出電壓，晶片上之電壓 VT 輸入切換臨限電 122951.doc -31-

Claims (1)

1. 200816851 十、申請專利範圍： 1 · 一種方法，其包含： (a)在一積體電路之一第二運作模式中，使用一電壓調 整器將一經調整之電壓供應至該積體電路之一麥克風偏 壓（MIC BIAS)端子上；

   @ (W在該積體電路之一第一運作模式中，使該電壓調整 為保持一停用狀態，且經由該MIC BIAS端子，在一電流 路徑中向該積體電路外供應一第一電流；及 机 ⑷在該積體電路之該第一運作模式中，產生一數位信 唬其中右该第一電流超過一臨限電流則該數位信號具 有第數位值，且其中若該第一電流未超過該臨限 流則該數位信號具有一第二數位值。 2·如請求項1 > 士*^ 、 、 法，其中該第二運作模式為一醒機模 式且其中該第一運作模式為一休眠模式。 3 .如請求項1之古 万去’其中該積體電路包含一第一電流鏡 ,:象電阻器及一反相器，其中該第一電流鏡面呈 腳及一第二接腳，該第一接腳耦接至該MIC BIA S i而子，★一 w弟一接腳耦接至該第一電阻器及耦接至該 反相器之_鉍> " 線’其中該第一電流鏡面經由該第一 接腳，在談带— μ电、概路徑中向該MIC BIAS端子供應該第一電 流，其中节带a % ^ 电▲鏡面亦對該第一電流進行鏡射，使得一 第一經鎊身+七e i 、 電^流經該第一電阻器，以產生一第一雷 壓，該第_ μ θ、 ^ ^ 曰 一電壓指示該流經該MIC BIAS端子之第一電流 的量值，兑由> ^ ” ^第一電壓存在於該反相器之該輸入引線 122951.doc 200816851 上 4,如請求項1之方法，纟中該電壓調整器在1¾第二運作模 j中被啟用且在該第—運作模式中被停用，1其中在該 弟一運作模式中於（b)中向該積體電路外供應該第一電流 且在該第二運作模式中不向該積體電路外供應該第一電 流。 5· 求項1之方法’其中當(b)中該第-電流在該電流路 ㈣流重力時，在該積體電路之該麥克風偏壓（MIC BIAS) 知子上存在-電壓，且其中該電壓為一未經調整 壓。 6 ·如請求項1之方法，進一步包含·· j該第二運作模式中’當該電壓調整器被啟用時，產 ^指示-自細CBIA^子流出之第二電流之量值的 夕位錢位值，其中該多位元數位值之該產生包含： -使該第二電流鏡射穿過一第二電阻器，使得一第二 經鏡射之電流流經該第二電阻器，以產生 壓；及 一 ，用-類比數位轉換器(ADC)將該第二電壓轉換為 Θ夕位元數位值，苴中 體電路之部分。 電阻器及該ADC為該積 如：t項1之方法，其中該積體電路為-蜂巢式電話之 一部分。 、 8.如請求項丨之方法，進—步包含： 經由〜電阻器將一麥克風配件 之 第一導體耦接至該 122951.doc 200816851 積體電路之該MIC BIAS端子，苴φ 白扭斤 、. 一中该麥克風配件進一步 匕括-弟二導體及可手動操作之開關； 將該麥克風配件之該第二導 一@2· 分體耦接至該積體電路之另 5而千；及 在該第一運作模式中偵測 厭 n 4 Τ手動操作之開關的按 土，且於（c)中回應於該偵測而 座生°亥數位信號，以使該 ^號具有該第一數位值。 9·如請求項1之方法，並中哕韃赫中& -^積體電路經調適以當一麥克 風=輕接至該積體電路且當該積體電路在該第一運作 权式中運作時，_對該麥克風配件上之 之開關的按壓。 』丁勒你作 10·如請求項3之方法，其中該第一 私1且态具有一電阻，且 ，、中該反相器具有一追隨該第一 +^包阻态之該電阻的輸入 切換臨限電壓。 η·如請求項1之方法，進一步包含： 在°亥弟一運作模式中’使用一電容將央* 將一麥克風配件 馬接至該積體電路一端子 路之部分；及 而子亚非該積體電 抑在該第-運作模式中’使用該電容器作為—低通濟波 為之部分，該低通濾波器在該第一運作模式中起作用， 以對該數位信號進行低通濾波。 12· 一種電路，其包含·· 一端子； 一在 第一運作模式中被停用且在一第 運作模式中 122951.doc 200816851 被啟用的電壓調整哭 直將其中當該電壓調整器被啟用時， 务經洞整之電屡供應至該端子上；及 一具有一輸入弓丨線及一輸 ^ 出弓線之低功率切換偵測雷 路，其中在該第一運作馗泞士 J ^ 職㈣㈣彳貞測電路 、！由遠知子供應—自該積帝 切施难、r不 積體电路流出之電流，該低功率 刀換偵測電路偵測續雷、、ώ 半 柄^ 電机疋否超過—臨限電流，且若哕 低功率切換偵測電路侦 " 兮# ^本 电抓起過该臨限電流，則 出引綠 第一數位邏輯值輸出至該輸 I線上’但若該低功率 如Α _ 、偵測電路偵測到該電流未 起過该臣品限電流，則該低 低功率切換偵測電 位邏輯值給ψ $外认， 弟一數 、铒值輸出至该輸出引線上 Ψ ^ ^ ^ Λ ^ Τ在違弟一運作模式 ^電k自该積體電路流出 整之電壓。 &子上存在一未經調 13. 如請求項1 2之電路，苴中嗲 ，、T忒低功率切換偵測電路包含： 一電阻器； 14. 15. 電流鏡面 其具有一第一接腳及一第 _ Μ Η.Π , μ Μ久一乐二接腳，該第 模=輕接至該端子’使得該電流鏡面可在該第一運作 第L a ^ 4端子供應該自該積體電路流出的電流，該如往本 田Λ私阻為供應一經鏡射之電流。叫求項1 3之電路，苴中哕 包含· 、甲^低功率切換偵測電路進一步 具有一輸入引線之電壓偵至該電阻器。 1電路，该輸入引線麵接如請求項14之電路，其中該低功率 切換偵測電路進一步 122951.doc 200816851 包含： :、具^輸w線及—輸出引線之低㈣波器，該低 、思波叩之忒輸入引線耦接至該電壓偵測電路之一 引線上。 别印 16·如請求項12之電 ，、巾^子、該電壓調整器及該低 功率切換偵測電路為一積體電路之部分。 _ 17.=請2;16之電路，其中該第一運作模式為-休眠模 :2忒積體電路為—通信設備之部分，該通信設備 可手動操作之開關’且其中該低功率切換偵測電 路㈣睡賴式巾偵測料手㈣作之開關㈣合時之 狀態。 18·:请求項17之電路’其中該積體電路包括其他電路，該 等「他電路在該第二運作模式中偵測該可手動操作之 關被閉合時之狀態。 汗 19. -種經調適以用於耦接至一麥克風總成的電路，該麥克 風、〜成包括一麥克風、一可手動操作之開關及—導體， 該電路包含： _ 一可拆卸式地耦接至該麥克風總成之該導體的端子； 用於在-第二運作模式中將一經調整之電壓供應至哼 端子上且用於在該第二運作模式中偵測該麥克風總成Z 該開關被閉合時之狀態的構件；及 用於在一第一運作模式中將一電流供應至該端子上使 該端子上之一電壓為一未經調整之電壓的構件，且其中 該用於供應該電流之構件亦用於在該第一運作模式中 12295i.doc 200816851 測該麥克風總成上之該間關被閉合時之狀態。 模項19之電路，其中該端子、該用於在該第二運作 ::二中：應該經調整之電塵的構件及該用於在該第_運 2"二“電流的構件為-積體電路之部分。 z 1 ·如明求項！ 9之雷 廿丄刀 々 路’其中該第二運作模寸达 式，且其令該第 、星機模 22.如請求項19之· 4作杈式為-休眠模式。 風綸分、—丄 穴丁砀蹚碉登 A _成之該麥 風進行偏壓的電壓 風總成之該表：路’其中該經調整之電壓為-對該麥克 122951.doc