【Audio音频兴趣拓展】耳机类型检测原理

=耳机类型检测原理分析=

    手机的耳机常见的3芯音频插头立体声耳机或带有麦克风的单声道耳机，带有麦克风的立体声耳机。

==利用比较器检测==

    可以用比较器区分出立体声和单声道+麦克风耳机。电路设计依据为：耳机电阻很低(通常为8Ω、16Ω或32Ω)，而麦克风电阻很高(600Ω至10kΩ)。
    在一个3芯音频插孔中，“插头”前端在立体声耳机承载左声道音频信号，在带麦克风的单声道耳机中承载麦克风信号。对于立体声耳机，“金属环”位置连接右声道信号，“套筒”接地；对于带麦克风的单声道耳机，“金属环”连接单声道麦克风的输进音频通道，“套筒”接地。
    检测电路通过在比较器的输入端接2.2K的上拉电阻到参考电压3V，所连接的耳机类型。2.2kΩ的电阻RMIC-BIAS连接到音频控制器提供的低噪声基准电压(VMIC-REF)。当音频插孔被插进附件时，VMIC-REF电压通过RMIC-BIAS作用到插头-地之间的等效电阻上，从而在比较器的同相输进端产生电压VDETECT。对于立体声耳机，该电阻很小(8Ω、16Ω或32Ω)；对于麦克风，电流源吸收的固定电流因麦克风类型的不同会在100μA至大约800μA间浮动，因而电阻值较大。由于VDETECT随着插进插孔的耳机类型而变化，所以能够通过一个比较器监测VDETECT，判定出耳机类型。
    假设微控制器的基准电压(VMIC-REF)为3V，32Ω耳机负载将产生43mV的VDETECT电压。而500µA固定电流的麦克风负载将产生1.9V的电压。注意，大多数应用中，直接连接VDETECT会出现问题。假设典型的微控制器端口的CMOS输入要求逻辑电平高于0.7 × VCC和低于0.3 × VCC，那么采用3.3V供电的微控制器的输入逻辑电平应该高于2.3V、低于1V。
    500µA麦克风负载产生的1.9V电平不是有效的逻辑“1”电平。100µA至800µA的麦克风偏置电流将产生2.78V至1.24V的VDETECT，任何低于2.3V的电压都不满足控制器的VIH (输入高电平，假设RBIAS为2.2kΩ)要求。为了得到2.3V或更高的电压，麦克风偏置电流必须为318µA或更小。否则就必须改变2.2kΩ偏置电阻，从而改变麦克风的检测门限。由于具有32Ω典型负载的耳机能够轻松地将电平拉至地电位附近，所以产生1V甚至更低的逻辑低电平很容易实现。
    为了检测耳机类型，需要将VDETECT连接到比较器的一个输入端，将基准电压连接到另一个输入。比较器输出即代表了耳机类型。为了正确检测耳机类型可以用ADC检测。

==利用压簧开关检测==
　　大多数免提耳机都有一个开关，通常称为压簧开关，该开关用来接听、挂断电话，具有静音/保持功能，并且在接听另一个电话时保持当前通话。控制耳机的微控制器需要检测压簧开关的状态以及耳机的连接状态，自动检测插孔是否插入附件(这里指耳机) 。同时还产生一个信号，用于表示压簧开关的状态。压簧开关状态检测电路包括一个4芯立体声耳机(带麦克风)和并联的压簧开关 (单声道耳麦与其类似，但为3芯)。两种不同类型的耳机中，插头连接到与压簧开关并联的麦克风上，压簧开关按下时呈现为低阻，释放时麦克风呈现为高阻。如上述耳麦检测中介绍的内容，对于麦克风/压簧开关检测，麦克风检测电压与微控制器的CMOS输入之间的接口电路设计比较复杂。
    当压簧开关按下时，电压VDETECT 下拉至地电位附近，微控制器判断为逻辑“0”;
当压簧开关释放时，VDETECT可能超出CMOS输入的VIH电压规格。根据RMIC-BIAS (本例中为2.2kΩ)和耳机中麦克风类型的不同，VDETECT会在1.24V至2.78V之间变化。
　　所以，对于不同类型的CPU，压簧开关无法直接与CPU连接除非用ADC口。
    因此，采用了低功耗比较器。根据实际检测的麦克风类型设置基准电压，
    指示压簧开关的状态。当压簧开关按下时，比较器输出拉至高电平;释放开关时，拉至低电平。

==利用bias的耳机开关检测==
    在唤醒模式下,PMU向MIC BIAS端子提供调节后的电压。
    该电压偏置耦合到该移动电话的耳机/麦克风配件的麦克风。
    如果用户按下该组件上的开关,则较大的电流从该MIC BIAS端子流出。
    该开关按压状况由该集成电路内的ADC检测。在睡眠模式下,调节器和ADC被禁止以节省电力。