TWI425235B - 音訊電子裝置以及音訊插頭辨識與操作方法 - Google Patents

Description

音訊電子裝置以及音訊插頭辨識與操作方法

本發明係有關於一種音訊電子裝置以及一種音訊插頭辨識與操作方法。

關於電子產品的插頭，不同國家常採用不同的規格。

以耳機所使用的音訊插頭為例，就可能有多種設計。

第1A圖圖解一3.5mm的音訊插頭100，其中有四個腳位1、2、3、4。第1B圖以表格方式比較音訊插頭100的多種腳位規格。以大多數國家的通用規格來說，腳位1是麥克風腳位、腳位2是接地腳位、腳位3是右聲道腳位、且腳位4是左聲道腳位。比對之，中國地區所使用的規格則是對腳位1與2有相反的設計：腳位1是接地腳位，而腳位2才是麥克風腳位。甚至，音訊插頭100可為單純的耳機插頭，不包括麥克風應用；此時，腳位1與2皆為接地腳位。

面對不同行銷區域、不同應用的各種插頭腳位設計，電子產品必須隨之變化。如此一來，製作與設計成本會大幅增加。

本發明揭露一種音訊電子裝置以及一種音訊插頭辨識與操作方法。

根據本發明一種實施方式所實現的一音訊電子裝置包括有一音訊插座、一接地電位供應模組、複數個分壓阻抗、以及一類比轉數位模組。音訊插座用於連結一音訊插頭。接地電位供應模組用於耦接音訊插座上一右聲道腳位以及一左聲道腳位的其中一者。分壓阻抗用於串接於一特定電位源以及該音訊插座的一第一未知腳位之間，並以其中一串接點供應一偵測電位。類比轉數位模組負責判讀該偵測電位的數位值，以供運算且判斷該音訊插座的該第一未知腳位的連結狀況。基於該第一未知腳位的連結狀況，可發展出音訊插頭的辨識與操作技術。

根據本發明另一種實施方式所實現的一音訊插頭辨識與操作方法，包括以下步驟：將一音訊電子裝置上的一音訊插座上的一右聲道腳位以及一左聲道腳位的其中一者接地；使複數個分壓阻抗串接於一特定電位源以及該音訊插座的一第一未知腳位之間，並自一串接點獲得一偵測電位；以及判讀該偵測電位的數位值，以供運算且判斷該音訊插座的該第一未知腳位之連結狀況，進而辨識與操作該音訊插座所連結的一音訊插頭。

根據本發明一種實施方式所實現的另外一種音訊電子裝置包括：一音訊插座、一麥克風音訊編碼器、一第一以及一第二切換裝置以及一腳位切換控制模組。該音訊插座用於連結一音訊插頭。該腳位切換控制模組用於基於該音訊插頭的規格切換上述第一以及第二切換裝置。當該音訊插頭屬於一第一規格，該第一切換裝置耦接該音訊插座的一第一未知腳位至一麥克風音訊編碼器，且該第二切換裝置將該音訊插座的一第二未知腳位接地。當該音訊插頭屬於一第二規格，該第一切換裝置耦接該音訊插座的該第二未知腳位至該麥克風音訊編碼器，且該第二切換裝置將該音訊插座的該第一未知腳位接地。

為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示，詳細說明如下。

關於所揭露之音訊電子裝置的音訊插頭辨識設計，以下配合第2圖所示的一種實施方式討論如下。

如圖所示，音訊電子裝置200可利用其音訊插座202連結如第1A圖所示之音訊插頭100。音訊插座202至少包括有四個腳位，用以與音訊插頭100的腳位1至4電性連結；以下將音訊插座202的該些四個腳位對應編號為1’至4’。為了辨識音訊插頭100的連結與規格，音訊電子裝置200內設計有一接地電位供應模組204、一比較模組205、複數個分壓阻抗R1以及R2、一類比轉數位模組(或稱ADC)206、以及一腳位判斷模組208。以下段落將討論音訊插座202、接地電位供應模組204、比較模組205、分壓阻抗R1與R2、類比轉數位模組206以及腳位判斷模組208彼此之間的連結，以及如何應用於音訊插頭100的連結與規格辨識。

如圖所示，接地電位供應模組204用於耦接音訊插座202上的一右聲道腳位3’或一左聲道腳位4’，使之為接地電位。一種實施方式是以微處理器MCU的一個通用型輸出腳位(通稱GPO)輸出地端電位實現所述接地電位供應模組204。

此外，設計者可選定音訊插座202的腳位1’或腳位2’為一第一未知腳位，使該等分壓阻抗R1以及R2串接於一特定電位源V1以及該第一未知腳位(1’或2’)之間。分壓阻抗R1以及R2之間的串接點可負責提供一偵測電位Vdetect交由該比較模組205判斷該音訊插座202的連結狀況。確定有連結發生後，該偵測電位Vdetect可更被該類比轉數位模組206轉換為數位值，交由該腳位判斷模組208處理。該腳位判斷模組208會對該偵測電位Vdetect的數位值進行運算，以進行音訊插頭100的規格判斷。

為了方便讀者了解以上連結，此段落更以第3A圖所舉實施例說明之，其中是以音訊插座202的腳位2’為該第一未知腳位，並是將音訊插座202的左聲道腳位4’連結至接地電位供應模組204使之為接地電位。

如第3A圖所示，音訊插頭100插入音訊插座202後，一電流路徑將自該特定電位源V1藉分壓阻抗R1以及R2導向音訊插座202上的該第一未知腳位2’、再經過音訊插頭100的腳位2與左聲道腳位4、最後導向音訊插座202中處於接地電位的該左聲道腳位4’。由於音訊插頭100的麥克風腳位對應可觀的阻抗(例如，遠大於分壓阻抗R1與R2，或者，大於分壓阻抗R1與R2一特定數量級)，因此，若音訊插頭100的腳位2為麥克風腳位，則偵測電位Vdetect僅會略為偏離該特定電位源V1之電位。另外，分壓阻抗R1與R2彼此可設計成具有相近阻抗值─例如，限定於一特定阻抗區間內。如此一來，若音訊插頭100的腳位2是接地腳位，則偵測電位Vdetect會明顯偏離該特定電位源V1之電位，約為該特定電位源V1的半值。基於上述特性，偵測電位Vdetect可被有效運用來辨識音訊插頭100的連結與規格。

在連結判斷方面，一旦偵測電位Vdetect偏離該特定電位源V1所供應的電位，比較模組205即可判定音訊插頭100插入該音訊插座202。

在規格判斷方面，偵測電位Vdetect若僅些微偏離特定電位源V1的電位，腳位判斷模組208會判定音訊插座202的該第一未知腳位2’所連結的是音訊插頭100的麥克風腳位。另外，偵測電位Vdetect若劇烈偏離特定電位源V1的電位(例如，V1/2)，腳位判斷模組208會判定音訊插座202的該第一未知腳位2’所連結的是音訊插頭100的接地腳位。

以上腳位辨識可能需要對音訊插座202的兩個未知腳位1’、與2’都實行一次。例如，以腳位2’為第一未知腳位操作完後，需更切換分壓阻抗R1與R2的連結，使得分壓阻抗R1與R2改成串聯在該特定電位源V1與腳位1’之間，將腳位1’視為第二未知腳位重新取得偵測電位以針對腳位1’進行腳位辨識。

對應未知腳位1’所偵測到的偵測電位可以Vdetect1標號之。對應未知腳位2’所偵測到的偵測電位可以Vdetect2標號之。第3B圖以表格方式舉例說明第2圖腳位判斷模組208的一種操作邏輯。當偵測電位Vdetect1的數位值顯示偵測電位Vdetect1小於一參考電位Vref、且偵測電位Vdetect2的數位值顯示偵測電位Vdetect2是小於該特定電位源V1之電位(同樣標號為V1)但大於該參考電位Vref時，腳位判斷模組208可判定音訊插座202的腳位1’是耦接音訊插頭100的接地腳位，且腳位2’是耦接音訊插頭100的麥克風腳位；音訊插頭100為中國規格。當偵測電位Vdetect1的數位值顯示偵測電位Vdetect1小於該特定電位源之電位號V1且大於該參考電位Vref、且偵測電位Vdetect2的數位值顯示偵測電位Vdetect2小於該參考電位Vref時，腳位判斷模組208可判定音訊插座202的腳位1’是耦接音訊插頭100的麥克風腳位，且腳位2’是耦接音訊插頭100的接地腳位；音訊插頭100為通用規格。當偵測電位Vdetect1與Vdetect2的數位值顯示偵測電位Vdetect1與Vdetect2皆小於參考電位Vref時，腳位判斷模組208可判定音訊插座202的腳位1’與2’皆是耦接音訊插頭100的接地腳位；音訊插頭100為耳機專用。

如第2圖所示，音訊電子裝置200可以一微控制器MCU供應上述接地電位供應模組204、比較模組205、類比轉數位模組206以及腳位判斷模組208。或者，在其他實施方式中，也可以一應用程式處理器(application processor)以執行程式方式提供所揭露之功能方塊。

第4圖則另外舉例說明所揭露之音訊電子裝置確認音訊插頭100規格後的操作。如圖所示，音訊電子裝置更提供一腳位切換控制模組302、一麥克風音訊編碼器304、一音訊功能模組306、一第一切換裝置SW1以及一第二切換裝置SW2。

基於音訊插頭100的規格判斷結果，腳位切換控制模組302可以控制信號CS切換音訊電子裝置的狀態。在控制信號CS的操作下，音訊電子裝置可切換為一第一狀態(可操作中國規格的音訊插頭)或一第二狀態(可操作通用規格的音訊插頭)或一第三狀態(可操作耳機專用的音訊插頭)。在該第一狀態下，第一切換裝置SW1會將音訊插座202的腳位2’耦接至麥克風音訊編碼器304，且第二切換裝置SW2會將音訊插座202的腳位1’接地，以正確操作中國規格的該音訊插頭100。在該第二狀態下，第一切換裝置SW1會將音訊插座202的腳位1’耦接至麥克風音訊編碼器304，且第二切換裝置SW2會將音訊插座202的腳位2’接地，以正確操作通用規格的該音訊插頭100。在該第三狀態下，音訊插座202的腳位1’與2’皆不會被第一切換裝置SW1連至麥克風音訊編碼器304，而是由第二切換裝置SW2一併接地，以正確操作耳機專用、不含麥克風功能的該音訊插頭100。此外，無論該音訊電子裝置為該第一狀態或該第二狀態或該第三狀態，音訊插座202的右聲道腳位3’以及該左聲道腳位4’是耦接該音訊功能模組306，以接收右聲道信號以及左聲道信號。

在第4圖所示之實施方式中，上述腳位切換控制模組302、麥克風音訊編碼器304以及音訊功能模組306是由微處理器MCU供應。或者，在其他實施方式中，也可將之以應用程式處理器(application processor)以執行程式方式實現。

特別聲明的是，所揭露的電路以及模組並不限定以特定形式實現。任何遵循本案發明精神且用來達到同樣目的的技術手段都應當屬於本案範圍。除了以上音訊電子裝置，更可以步驟操作達到以上電路與模塊的效用。該些音訊插頭辨識與操作方法也同樣屬於本發明所欲保護的範圍。

以下更以第5圖所示流程500配合以上敘述說明一音訊插頭的插入偵測、規格辨識以及操作使用。所述內容僅為本發明一種實施方式，並非意圖限定其範圍。

當條件502─偵測到音訊插頭100連結至音訊插座202─成立時，流程500進入步驟504，重複確認音訊插頭100與音訊插座202之連結狀態。步驟504可包括：間隔一特定時間後再度確認音訊插頭100是否的確與音訊插座202連結。若音訊插頭100確實與音訊插座202連結，則流程500可進入步驟506，對音訊插座202的腳位1’與2’各擷取相關的偵測電位Vdetect1與Vdetect2的數位值(即前述切換分壓阻抗串聯於V1與腳位1’間、或於V1與腳位2’間，以分別取得偵測電位Vdetect1與Vdetect2數位值的技術)。接著，流程500可進行步驟508重複確認偵測電位Vdetect1與Vdetect2的數位值─例如，於一特定時間內多次確認偵測電位Vdetect1與Vdetect2是否有變動。若偵測電位Vdetect1與Vdetect2並不穩定，則流程500可回到步驟506反覆擷取偵測電位Vdetect1與Vdetect2數位值的步驟。若判斷508顯示偵測電位Vdetect1與Vdetect2已維持不變一段時間，則流程500可進入步驟510，判斷偵測電位Vdetect2的數位值是否對應一麥克風腳位的連結狀況。若是，則可判定音訊插頭100為中國規格，執行步驟512，以相應中國規格的方式操作之。若步驟510判斷結果為否，則流程500可繼續進行步驟514，判斷偵測電位Vdetect1的數位值是否對應一麥克風腳位的連結狀況。若是，則可判定音訊插頭100為通用規格，執行步驟516，以相應通用規格的方式操作之。若步驟514判斷結果為否，則流程500可進行步驟518，判定音訊插頭100為耳機專用，以耳機專用插頭的方式操作之；例如，音訊電子裝置內的麥克風音訊編碼器可隨即除能，降低能量耗損。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、2、3、4．．．音訊插頭100的腳位

1’、2’、3’、4’．．．音訊插座202的腳位

100‧‧‧音訊插頭

200‧‧‧音訊電子裝置

202‧‧‧音訊插座

204‧‧‧接地電位供應模組

205‧‧‧比較模組

206‧‧‧類比轉數位模組

208‧‧‧腳位判斷模組

302‧‧‧腳位切換控制模組

304‧‧‧麥克風音訊編碼器

306‧‧‧音訊功能模組

500‧‧‧流程

502-518‧‧‧步驟

CS‧‧‧控制信號

MCU‧‧‧微控制器

R1、R2‧‧‧分壓阻抗

SW1、SW2‧‧‧第一、第二切換裝置

V1‧‧‧特定電位源

第1A圖圖解一3.5mm的音訊插頭100；

第1B圖以表格方式比較音訊插頭100的多種腳位規格；

第2圖圖解本發明音訊電子裝置的一種音訊插頭辨識設計；

第3A、3B圖舉例說明本發明音訊電子裝置的一種音訊插頭辨識設計；

第4圖舉例說明所揭露之音訊電子裝置確認音訊插頭規格後的操作；以及

第5圖列舉一流程500說明一音訊插頭的插入偵測、規格辨識以及操作使用。

1’、2’、3’、4’．．．音訊插座202的腳位

100．．．音訊插頭

200．．．音訊電子裝置

202．．．音訊插座

204．．．接地電位供應模組

205．．．比較模組

206．．．類比轉數位模組

208．．．腳位判斷模組

MCU．．．微控制器

R1、R2．．．分壓阻抗

以及

V1．．．特定電位源

Claims (14)

1. 一種音訊電子裝置，包括：一音訊插座，用以連結一音訊插頭；一接地電位供應模組，用以耦接該音訊插座上一右聲道腳位以及一左聲道腳位的其中一者；複數個分壓阻抗，用以串接於一特定電位源以及該音訊插座的一第一未知腳位之間，並以一串接點供應一偵測電位，上述分壓阻抗之阻抗值係設計成小於該音訊插頭上一麥克風腳位所供應的阻抗值、並使該偵測電位得以顯示出該第一未知腳位是否耦接該麥克風腳位；一類比轉數位模組，判讀該偵測電位的一數位值，以供運算且判斷該音訊插座的該第一未知腳位的連結狀況；以及一腳位判斷模組，耦接該類比轉數位模組，於該數位值顯示該偵測電位小於該特定電位源之電位且大於一參考電位時，判定該音訊插座的該第一未知腳位是耦接該音訊插頭的該麥克風腳位。
2. 如申請專利範圍第1項所述之音訊電子裝置，其中該腳位判斷模組於該數位值顯示該偵測電位小於該參考電位時，判定該音訊插座的該第一未知腳位是耦接該音訊插頭的一接地腳位。
3. 如申請專利範圍第1項所述之音訊電子裝置，其中更提供一比較模組，用以於該偵測電位偏離該特定電位源之電位時，判定該音訊插座連結有該音訊插頭。
4. 如申請專利範圍第1項所述之音訊電子裝置，其中 上述複數個分壓阻抗更被切換成串接於該特定電位源以及該音訊插座的一第二未知腳位之間，使該串接點所提供的該偵測電位交由該類比轉數位模組轉換為數位值後得以用於運算且判斷該音訊插座的該第二未知腳位的連結狀況。
5. 如申請專利範圍第4項所述之音訊電子裝置，其中更包括：一麥克風音訊編碼器；一第一切換裝置，於該音訊電子裝置的一第一狀態下耦接該音訊插座的該第一未知腳位至該麥克風音訊編碼器，於該音訊電子裝置的一第二狀態下耦接該音訊插座的一第二未知腳位至該麥克風音訊編碼器，且於該音訊電子裝置的一第三狀態下空接該麥克風音訊編碼器；一第二切換裝置，於上述第一狀態下將該音訊插座的該第二未知腳位接地，於上述第二狀態下將該音訊插座的該第一未知腳位接地，且於上述第三狀態下將該音訊插座的該第一以及該第二未知腳位皆接地；以及一腳位切換控制模組，基於該音訊插頭的規格，切換上述第一以及第二切換裝置，使該音訊電子裝置的狀態符合該音訊插頭的規格。
6. 如申請專利範圍第5項所述之音訊電子裝置，更包括：一音訊功能模組，於該音訊電子裝置為上述第一、第二以及第三狀態中任一者時，耦接該音訊插座的該右聲道腳位以及該左聲道腳位，以輸出右聲道信號以及左聲道信號。
7. 一種音訊插頭辨識與操作方法，包括：將一音訊電子裝置的一音訊插座上的一右聲道腳位以及一左聲道腳位的其中一者接地；使複數個分壓阻抗串接於一特定電位源以及該音訊插座的一第一未知腳位之間，並自該等分壓阻抗的一串接點獲得一偵測電位，上述分壓阻抗之阻抗值係設計成小於一音訊插頭上一麥克風腳位所供應的阻抗值、並使該偵測電位得以顯示出該第一未知腳位是否耦接該麥克風腳位；以及判讀該偵測電位的一數位值，以供運算且判斷該音訊插座的該第一未知腳位之連結狀況，用於辨識與操作連結於該音訊插座上的該音訊插頭，並於該數位值顯示該偵測電位小於該特定電位源之電位且大於一參考電位時，判定該音訊插座的該第一未知腳位是耦接該音訊插頭的該麥克風腳位。
8. 如申請專利範圍第7項所述之音訊插頭辨識與操作方法，更包括：於該數位值顯示該偵測電位小於該參考電位時，判定該音訊插座的該第一未知腳位是耦接該音訊插頭的一接地腳位。
9. 如申請專利範圍第7項所述之音訊插頭辨識與操作方法，更包括：於該數位值顯示該偵測電位偏離該特定電位源之電位時，判定該音訊插座確實連結該音訊插頭。
10. 如申請專利範圍第7項所述之音訊插頭辨識與操 作方法，更包括：切換上述複數個分壓阻抗串接於該特定電位源以及該音訊插座的一第二未知腳位之間，並對相應取得的偵測電位的數位值進行運算、以判斷該音訊插座的該第二未知腳位的連結狀況，幫助辨識與操作連結於該音訊插座上的該音訊插頭。
11. 如申請專利範圍第10項所述之音訊插頭辨識與操作方法，更包括：基於該音訊插頭之規格辨識結果，切換該音訊電子裝置的狀態；於該音訊電子裝置的一第一狀態下，耦接該音訊插座的該第一未知腳位至一麥克風音訊編碼器，且將該音訊插座的該第二未知腳位接地；於該音訊電子裝置的一第二狀態下，耦接該音訊插座的該第二未知腳位至該麥克風音訊編碼器，且將該音訊插座的該第一未知腳位接地；以及於該音訊電子裝置的一第三狀態下，將該音訊插座的該第一以及該第二未知腳位皆接地。
12. 如申請專利範圍第11項所述之音訊插頭辨識與操作方法，更包括：於該音訊電子裝置為該第一狀態以及該第二狀態以及該第三狀態中任一者時，以一音訊功能模組耦接該音訊插座的該右聲道腳位以及該左聲道腳位，以輸出右聲道信號以及左聲道信號。
13. 一種音訊電子裝置，包括： 一音訊插座，用以連結一音訊插頭；一麥克風音訊編碼器；一第一以及一第二切換裝置；以及一腳位切換控制模組，基於該音訊插頭的規格切換上述第一以及第二切換裝置；其中：當該音訊插頭屬於一第一規格，該第一切換裝置耦接該音訊插座的一第一未知腳位至一麥克風音訊編碼器，且該第二切換裝置將該音訊插座的一第二未知腳位接地；當該音訊插頭屬於一第二規格，該第一切換裝置耦接該音訊插座的該第二未知腳位至該麥克風音訊編碼器，且該第二切換裝置將該音訊插座的該第一未知腳位接地；且該第一規格與該第二規格之音訊插頭係在麥克風腳位以及接地腳位的設置上為對調設置。
14. 如申請專利範圍第13項所述之音訊電子裝置，其中：當該音訊插頭屬於一第三規格，該第一切換裝置將該音訊插座的該第一以及該第二未知腳位皆接地；且該第三規格之音訊插頭為耳機專用，相較於上述第一與第二規格之音訊插頭，該第三規格之音訊插頭係以接地腳位取代麥克風腳位。