- 手機的音頻插孔檢測解決方案
- 比較器和相應的電阻和電容解決方案
- 音頻插孔檢測開關解決方案
音頻插孔已成為智能手機應用的標準配置。用戶可利用音頻插孔插入帶有麥克風的耳機(4 極) 或立體聲耳機(3極)。現有的系統設計允許手機檢測 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量方面的問題可能會帶來不良的用戶體驗。而飛兆半導體新推出的音頻插孔檢測開關FSA8008可在音頻插孔、基帶處理器和麥克風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備，并解決相關軟件問題。此外，它們還能大幅減小系統電流和PCB占位空間，并消除麥克風偏置電路所造成的插入爆破音或滴答聲。
現有解決方案：
現有的音頻插孔檢測解決方案采用分立式元件設計，一般是比較器和相應的電阻和電容 (見圖 1)。這種設計存在一些固有缺陷，而這些缺陷會導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(帶麥克風的耳機)音頻插頭之間進行檢測，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，系統可能永遠無法恢復。
此外，這種設計還增加了兩個重要部件的電流消耗。用來設置比較器基準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)。麥克風偏置電路并非與系統設置隔離。如果連接4極插頭，并且不需要麥克風，則麥克風偏置電路經由RMIC 和麥克風消耗的電流超過500uA(圖 1 中的I1)。即使無門控，麥克風偏置電路也會產生插入爆破音或滴答聲等雜音問題。麥克風線一般是音頻插孔的第 4極，當插頭插入或拔出時，左、右揚聲器端子刮擦(scrape)麥克風偏置電路，產生插入爆破音或滴答聲。所有這些問題都會增加系統設計與相關軟件開發的復雜性，并導致用戶體驗不佳。
音頻插孔檢測開關：
隨著手機制造商對用戶體驗的日益關注與努力提升，一種新的功能器件應運而生：音頻插孔檢測開關。像FSA8008這類檢測開關器件，可連接音頻插孔、基帶和麥克風前置放大器(圖2)。它們主要是解決現有解決方案存在的問題，同時提供更多的功能特性，如節省電路板空間、提高ESD性能、簡單的基帶接口，以及自動復位。
[page]解決Send/End卡鍵問題：
當用戶插入耳機，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，麥克風前置放大器關斷，耳機麥克風不工作。此外，手機也永遠不會從這種狀態中恢復，從而導致用戶體驗不佳。在檢測 3極插頭時，像 FSA8008 這樣的音頻插孔檢測開關可通過不斷監測麥克風偏置電壓來解決此問題。如果檢測到 3 極插頭，FSA8008中的專用電路會在短時間內關斷連接音頻插孔第4極和麥克風偏置電壓的開關。這時，若麥克風線電壓等于接地電壓，則連接的仍是3極插頭；若麥克風線電壓大于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，麥克風將正常工作。這種解決方案通過自動校正錯誤和更新系統，解決了用戶體驗不佳的問題。
減小系統電流：
現有的系統設計不是一種低功耗解決方案，這表現在兩個方面。一是因設置比較器基準電壓(圖 1 中的I2 = 28µA ) 而帶來的漏電流，另一個是當連接耳機并且不需要麥克風時 (圖 1 中的I1 大于 500µA)的漏電流。而新的檢測開關把比較器、基準電壓、開關及邏輯電路都整合在一個器件中，從而可大大減少系統電流。在現有解決方案 (圖 1)中，僅比較器和基準電壓的耗電量就達48µA (比較器 = 20µA + 基準電壓 = 28µA)。而即使在最壞情況下，FSA8008這樣的檢測開關的最大耗電量也只有25µA，節省了至少一半的耗電量。此外，檢測開關還可以檢測到音頻插頭何時插入或拔出；若插頭拔出，檢測開關會自動進入低功耗狀態，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。在現有解決方案中，需要麥克風偏置電路來識別Send/End鍵的按壓。麥克風偏置電路經由 RMIC 和麥克風產生大于 500µA 的泄漏電流。音頻插孔檢測開關則可以監測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，檢測開關只需在短時間內對Send/End鍵進行監測。為了監測Send/End鍵，內部開關關斷，然后利用麥克風偏置電路識別Send/End鍵按下與否。如果檢測到鍵被按下，Send/End鍵恢復，并通知基帶。如果沒有檢測到鍵按下，則打開內部開關。這種監測的占空比為 90 / 10，相比現有解決方案，可為系統節能 90%。
消除麥克風偏置電路帶來的插入爆破音或滴答聲雜音：
根據設計的不同，麥克風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，當插入或拔出插頭時，這些極針會刮擦麥克風偏置電路，產生插入爆破音或滴答聲。像 FSA8008 這樣的音頻插孔檢測開關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)，用來隔離麥克風偏置電路的開關，以及按鍵恢復電路。插入音頻插頭時，J_DET 引腳檢測其連接，內部邏輯電路恢復手動連接。恢復工作完成之后，通知基帶已連接，內部開關可以關斷。當音頻插頭被拔出時，檢測開關必須迅速響應，在R SPKR (右揚聲器)接觸到音頻插孔內部的GND之前隔離麥克風偏置電路。這時，檢測開關可識別出音頻插頭已拔出，迅速恢復連接，并打開開關。檢測開關中集成了這三個特性，從而能夠完全解決麥克風偏置電路產生的雜音問題。
這些新型的音頻插孔檢測器件可解決現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設計。
