采用MAX9060比較器設(shè)計(jì)的插孔自動(dòng)檢測(cè)電路

　　圖3. 駐極體麥克風(fēng)的電氣模型

　　駐極體麥克風(fēng)可以看作一個(gè)電流源，消耗固定電流。具有非常高的輸出阻抗，高阻通過(guò)FET前置放大器轉(zhuǎn)換成所要求的低阻，連接到后續(xù)放大器。駐極體麥克風(fēng)因其低成本、小尺寸和良好的靈敏度，成為各種應(yīng)用(例如免提電話(huà)耳麥、筆記本聲卡)的最佳選擇。

　　麥克風(fēng)通過(guò)一個(gè)電阻(通常為1kΩ至10kΩ)和電源電壓進(jìn)行偏置，提供所需的固定偏置電流。偏置電流范圍為：100µA至800µA左右，具體取決于特定的麥克風(fēng)及其制造商。偏置電阻根據(jù)所連接的電源電壓、偏置電流和靈敏度要求進(jìn)行選擇。因此，偏置電壓會(huì)因器件的不同以及工作條件的不同而變化。例如，在3V電源下，吸收100µA電流的2.2kΩ負(fù)載電阻，將產(chǎn)生2.78V的偏置電壓。同樣的電阻如果吸收800µA電流，則將產(chǎn)生1.24V的偏置電壓。

　　按照?qǐng)D4檢測(cè)電路所連接的耳機(jī)類(lèi)型。圖中，2.2kΩ的電阻RMIC-BIAS連接到音頻控制器提供的低噪聲基準(zhǔn)電壓(VMIC-REF)。當(dāng)音頻插孔被插入附件時(shí)，VMIC-REF電壓通過(guò)RMIC-BIAS作用到插頭-地之間的等效電阻(圖中未標(biāo)出)上，從而在MAX9063的同相輸入端產(chǎn)生電壓VDETECT。對(duì)于立體聲耳機(jī)，該電阻很小(8Ω、16Ω或32Ω);對(duì)于麥克風(fēng)，電流源吸收的固定電流因麥克風(fēng)類(lèi)型的不同會(huì)在100µA至大約800µA間浮動(dòng)，因而電阻值較大。由于VDETECT隨著插入插孔的耳機(jī)類(lèi)型而變化，所以能夠通過(guò)一個(gè)比較器監(jiān)測(cè)VDETECT，判斷出耳機(jī)類(lèi)型。

　　圖4. 用于耳機(jī)檢測(cè)的比較器電路
如圖所示，假設(shè)微控制器的基準(zhǔn)電壓(VMIC-REF)為3V，32Ω耳機(jī)負(fù)載將產(chǎn)生43mV的VDETECT電壓。而500µA固定電流的麥克風(fēng)負(fù)載將產(chǎn)生1.9V的電壓。注意，大多數(shù)應(yīng)用中，直接連接VDETECT會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。假設(shè)典型的微控制器端口的CMOS輸入要求邏輯電平高于0.7 × VCC和低于0.3 × VCC，那么采用3.3V供電的微控制器的輸入邏輯電平應(yīng)該高于2.3V、低于1V。

　　500µA麥克風(fēng)負(fù)載產(chǎn)生的1.9V電平不是有效的邏輯“1”電平。100µA至800µA的麥克風(fēng)偏置電流將產(chǎn)生2.78V至1.24V的VDETECT，任何低于2.3V的電壓都不滿(mǎn)足控制器的VIH (輸入高電平，假設(shè)RBIAS為2.2kΩ)要求。為了得到2.3V或更高的電壓，麥克風(fēng)偏置電流必須為318µA或更小。否則就必須改變2.2kΩ偏置電阻，從而改變麥克風(fēng)的檢測(cè)門(mén)限。由于具有32Ω典型負(fù)載的耳機(jī)能夠輕松地將電平拉至地電位附近，所以產(chǎn)生1V甚至更低的邏輯低電平很容易實(shí)現(xiàn)。

　　為了檢測(cè)耳機(jī)類(lèi)型，需要將VDETECT連接到比較器的一個(gè)輸入端，將基準(zhǔn)電壓連接到另一個(gè)輸入。比較器輸出即代表了耳機(jī)類(lèi)型。

　　這種便攜式耳機(jī)檢測(cè)應(yīng)用的比較器應(yīng)具有小尺寸，并且消耗很低的功率。圖4所示比較器尺寸只有1mm × 1mm，最大電源電流損耗僅為1µA。它對(duì)手機(jī)頻率具有很強(qiáng)的抗干擾能力，提供極高的可靠性。比較器還具有內(nèi)部滯回和低輸入偏置電流等特性。這些特性使其成為對(duì)空間、功耗極為敏感的電池供電產(chǎn)品(例如：手機(jī)、便攜式媒體播放器和筆記本電腦)中耳機(jī)檢測(cè)電路的理想選擇。

　　壓簧開(kāi)關(guān)檢測(cè)

　　大多數(shù)免提耳機(jī)都有一個(gè)開(kāi)關(guān)，通常稱(chēng)為壓簧開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)用來(lái)接聽(tīng)、掛斷電話(huà)，具有靜音/保持功能，并且在接聽(tīng)另一個(gè)電話(huà)時(shí)保持當(dāng)前通話(huà)。控制耳機(jī)的微控制器需要檢測(cè)壓簧開(kāi)關(guān)的狀態(tài)以及耳機(jī)的連接狀態(tài)，自動(dòng)檢測(cè)插孔是否插入附件(這里指耳機(jī)) (圖1)。同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，用于表示壓簧開(kāi)關(guān)的狀態(tài)。壓簧開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)電路包括一個(gè)4芯立體聲耳機(jī)(帶麥克風(fēng))和并聯(lián)的壓簧開(kāi)關(guān)(圖5) (單聲道耳麥與其類(lèi)似，但為3芯)。兩種不同類(lèi)型的耳機(jī)中，插頭連接到與壓簧開(kāi)關(guān)并聯(lián)的麥克風(fēng)上，如圖所示，壓簧開(kāi)關(guān)按下時(shí)呈現(xiàn)為低阻，釋放時(shí)麥克風(fēng)呈現(xiàn)為高阻。如上述耳麥檢測(cè)中介紹的內(nèi)容，對(duì)于麥克風(fēng)/壓簧開(kāi)關(guān)檢測(cè)，麥克風(fēng)檢測(cè)電壓與微控制器的CMOS輸入之間的接口電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。

　　圖5. 采用MAX9063比較器的壓簧開(kāi)關(guān)檢測(cè)電路