- 手機的音頻插孔檢測解決方案
- 比較器和相應(yīng)的電阻和電容解決方案
- 音頻插孔檢測開關(guān)解決方案
音頻插孔已成為智能手機應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)配置。用戶可利用音頻插孔插入帶有麥克風(fēng)的耳機(4 極) 或立體聲耳機(3極)。現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計允許手機檢測 3 極或 4 極配件，以及檢測Send/End鍵，但這種設(shè)計本身存在功耗、檢測錯誤和音頻雜音(爆破音或滴答聲)等問題。這些在功能和音頻質(zhì)量方面的問題可能會帶來不良的用戶體驗。而飛兆半導(dǎo)體新推出的音頻插孔檢測開關(guān)FSA8008可在音頻插孔、基帶處理器和麥克風(fēng)前置放大器之間提供一個接口。新器件能夠自動檢測出插入音頻插孔的是何種設(shè)備，并解決相關(guān)軟件問題。此外，它們還能大幅減小系統(tǒng)電流和PCB占位空間，并消除麥克風(fēng)偏置電路所造成的插入爆破音或滴答聲。
現(xiàn)有解決方案：
現(xiàn)有的音頻插孔檢測解決方案采用分立式元件設(shè)計，一般是比較器和相應(yīng)的電阻和電容 (見圖 1)。這種設(shè)計存在一些固有缺陷，而這些缺陷會導(dǎo)致電流浪費及音頻雜音等用戶接口問題。電路中的比較器作用有二：一是在3極(立體聲耳機)或 4極(帶麥克風(fēng)的耳機)音頻插頭之間進(jìn)行檢測，二是檢測Send/End鍵的按壓。如果插入的是一個 3 極插頭，麥克風(fēng)線被下拉到GND，比較器輸出一個Low信號給基帶。若連接4 極插頭，麥克風(fēng)線通常為1.8V， 屬于不按壓Send/End鍵情況。按下Send/End鍵時，麥克風(fēng)線對地短路，比較器輸出一個Low信號給基帶。這就帶來一個基本問題――如果連接4 極耳機，同時按下Send/End鍵，基帶記錄下3極插孔，系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)無法恢復(fù)。
此外，這種設(shè)計還增加了兩個重要部件的電流消耗。用來設(shè)置比較器基準(zhǔn)電壓的電阻分壓器與電源直接相連，即使沒有音頻插頭插入，也一直存在 28µA的耗電量 (圖 1中的 I2)。麥克風(fēng)偏置電路并非與系統(tǒng)設(shè)置隔離。如果連接4極插頭，并且不需要麥克風(fēng)，則麥克風(fēng)偏置電路經(jīng)由RMIC 和麥克風(fēng)消耗的電流超過500uA(圖 1 中的I1)。即使無門控，麥克風(fēng)偏置電路也會產(chǎn)生插入爆破音或滴答聲等雜音問題。麥克風(fēng)線一般是音頻插孔的第 4極，當(dāng)插頭插入或拔出時，左、右揚聲器端子刮擦(scrape)麥克風(fēng)偏置電路，產(chǎn)生插入爆破音或滴答聲。所有這些問題都會增加系統(tǒng)設(shè)計與相關(guān)軟件開發(fā)的復(fù)雜性，并導(dǎo)致用戶體驗不佳。
音頻插孔檢測開關(guān)：
隨著手機制造商對用戶體驗的日益關(guān)注與努力提升，一種新的功能器件應(yīng)運而生：音頻插孔檢測開關(guān)。像FSA8008這類檢測開關(guān)器件，可連接音頻插孔、基帶和麥克風(fēng)前置放大器(圖2)。它們主要是解決現(xiàn)有解決方案存在的問題，同時提供更多的功能特性，如節(jié)省電路板空間、提高ESD性能、簡單的基帶接口，以及自動復(fù)位。
[page]解決Send/End卡鍵問題：
當(dāng)用戶插入耳機，并按住Send/End鍵時，手機會把4極耳機誤識別為3極立體聲耳機。在這種模式下，麥克風(fēng)前置放大器關(guān)斷，耳機麥克風(fēng)不工作。此外，手機也永遠(yuǎn)不會從這種狀態(tài)中恢復(fù)，從而導(dǎo)致用戶體驗不佳。在檢測 3極插頭時，像 FSA8008 這樣的音頻插孔檢測開關(guān)可通過不斷監(jiān)測麥克風(fēng)偏置電壓來解決此問題。如果檢測到 3 極插頭，F(xiàn)SA8008中的專用電路會在短時間內(nèi)關(guān)斷連接音頻插孔第4極和麥克風(fēng)偏置電壓的開關(guān)。這時，若麥克風(fēng)線電壓等于接地電壓，則連接的仍是3極插頭；若麥克風(fēng)線電壓大于200mV，則插入的是4極耳機。該器件會識別這種變化，并把JPOLE 引腳上的更新信號輸出到基帶。于是，手機可以從錯誤中恢復(fù)，麥克風(fēng)將正常工作。這種解決方案通過自動校正錯誤和更新系統(tǒng)，解決了用戶體驗不佳的問題。
減小系統(tǒng)電流：
現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計不是一種低功耗解決方案，這表現(xiàn)在兩個方面。一是因設(shè)置比較器基準(zhǔn)電壓(圖 1 中的I2 = 28µA ) 而帶來的漏電流，另一個是當(dāng)連接耳機并且不需要麥克風(fēng)時 (圖 1 中的I1 大于 500µA)的漏電流。而新的檢測開關(guān)把比較器、基準(zhǔn)電壓、開關(guān)及邏輯電路都整合在一個器件中，從而可大大減少系統(tǒng)電流。在現(xiàn)有解決方案 (圖 1)中，僅比較器和基準(zhǔn)電壓的耗電量就達(dá)48µA (比較器 = 20µA + 基準(zhǔn)電壓 = 28µA)。而即使在最壞情況下，F(xiàn)SA8008這樣的檢測開關(guān)的最大耗電量也只有25µA，節(jié)省了至少一半的耗電量。此外，檢測開關(guān)還可以檢測到音頻插頭何時插入或拔出；若插頭拔出，檢測開關(guān)會自動進(jìn)入低功耗狀態(tài)，這時最大耗電量只有 3µA。
了解手機的電流工作情況有助于進(jìn)一步降低電流。例如，在MP3模式中，Send/End鍵可用于播放和暫停(Play and Pause)，但不需要麥克風(fēng)。在現(xiàn)有解決方案中，需要麥克風(fēng)偏置電路來識別Send/End鍵的按壓。麥克風(fēng)偏置電路經(jīng)由 RMIC 和麥克風(fēng)產(chǎn)生大于 500µA 的泄漏電流。音頻插孔檢測開關(guān)則可以監(jiān)測Send/End鍵的按壓來減小這一電流。像Send/End鍵這樣的人機接口，輸入精度只有幾百毫秒。這樣，檢測開關(guān)只需在短時間內(nèi)對Send/End鍵進(jìn)行監(jiān)測。為了監(jiān)測Send/End鍵，內(nèi)部開關(guān)關(guān)斷，然后利用麥克風(fēng)偏置電路識別Send/End鍵按下與否。如果檢測到鍵被按下，Send/End鍵恢復(fù)，并通知基帶。如果沒有檢測到鍵按下，則打開內(nèi)部開關(guān)。這種監(jiān)測的占空比為 90 / 10，相比現(xiàn)有解決方案，可為系統(tǒng)節(jié)能 90%。
消除麥克風(fēng)偏置電路帶來的插入爆破音或滴答聲雜音：
根據(jù)設(shè)計的不同，麥克風(fēng)線可以連接到音頻插孔的第3極或第4極。在這兩種情況下，如果在音頻插頭插入或拔出時存在麥克風(fēng)偏置電壓，就會聽到插入爆破音或滴答聲，影響用戶體驗。左和右揚聲器分別連接到 第1極和第2極，當(dāng)插入或拔出插頭時，這些極針會刮擦麥克風(fēng)偏置電路，產(chǎn)生插入爆破音或滴答聲。像 FSA8008 這樣的音頻插孔檢測開關(guān)整合了能夠完全解決這個問題的全部組件。該器件包含一個音頻插頭插入或拔出檢測引腳 (J_DET)，用來隔離麥克風(fēng)偏置電路的開關(guān)，以及按鍵恢復(fù)電路。插入音頻插頭時，J_DET 引腳檢測其連接，內(nèi)部邏輯電路恢復(fù)手動連接。恢復(fù)工作完成之后，通知基帶已連接，內(nèi)部開關(guān)可以關(guān)斷。當(dāng)音頻插頭被拔出時，檢測開關(guān)必須迅速響應(yīng)，在R SPKR (右揚聲器)接觸到音頻插孔內(nèi)部的GND之前隔離麥克風(fēng)偏置電路。這時，檢測開關(guān)可識別出音頻插頭已拔出，迅速恢復(fù)連接，并打開開關(guān)。檢測開關(guān)中集成了這三個特性，從而能夠完全解決麥克風(fēng)偏置電路產(chǎn)生的雜音問題。
這些新型的音頻插孔檢測器件可解決現(xiàn)有解決方案的固有問題。它們可以消除插入爆破音或滴答聲、 降低泄漏電流，并避免檢測錯誤，從而提升用戶體驗和系統(tǒng)設(shè)計。
