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利用低功耗比较器自动检测音频附件
来源:本站整理  作者:佚名  2009-07-16 14:25:07



  驻极体麦克风

  典型的驻极体麦克风(图3)有一个电容元件,其电容随机械振动发生变化,从而产生与声波成比例的变化电压。驻极体麦克风始终具有内部静态电荷,无需外部电源。不过,仍然需要几个伏特的电压来为内部前置放大器FET供电。驻极体麦克风可以看作一个电流源,消耗固定电流。具有非常高的输出阻抗,高阻通过FET前置放大器转换成所要求的低阻,连接到后续放大器。驻极体麦克风因其低成本、小尺寸和良好的灵敏度,成为各种应用(例如免提电话耳麦、笔记本声卡)的最佳选择。

驻极体麦克风的电气模型

图3 驻极体麦克风的电气模型

  麦克风通过一个电阻(通常为1kΩ至10kΩ)和电源进行偏置,提供所需的固定偏置电流。偏置电流范围为:100μA至800μA左右,具体取决于特定的麦克风及其制造商。偏置电阻根据所连接的电源电压、偏置电流和灵敏度要求进行选择。因此,偏置电压会因器件的不同以及工作条件的不同而变化。例如,在3V电源下,吸收100μA电流的2.2kΩ负载电阻,将产生2.78V的偏置电压。同样的电阻如果吸收800μA电流,则将产生1.24V的偏置电压。按照图4电路检测所连接的耳机类型。图中,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)。当音频插孔被插入附件时,VMIC-REF电压通过RMIC-BIAS作用到插头-地之间的等效电阻(图中未标出)上,从而在MAX9063的同相输入端产生电压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,电流值较大。由于VDETECT随着插入插孔的耳机类型而变化,所以能够通过一个比较器监测VDETECT,判断出耳机类型。

  如图所示,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。

  这种便携式耳机检测应用的比较器应具有小尺寸,并且消耗很低的功率。图4所示比较器尺寸只有1mm×1mm,最大电源电流损耗仅为1μA。它对手机频率具有很强的抗干扰能力,提供极高的可靠性。比较器还具有内部滞回和低输入偏置电流等特性。这些特性使其成为对空间、功耗极为敏感的电池供电产品(例如:手机、便携式媒体播放器和笔记本电脑)中耳机检测电路的理想选择。

用于耳机检测的比较器电路

图4 用于耳机检测的比较器电路

  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) (图1)。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(图5) (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,如图所示,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。

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