采用MAX9060比较器设计的插孔自动检测电路

按照图4检测电路所连接的耳机类型。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，因而电阻值较大。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。

图4. 用于耳机检测的比较器电路
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。

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。

图5. 采用MAX9063比较器的压簧开关检测电路
　当压簧开关按下时，电压VDETECT (图5)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，对于不同类型的微控制器，压簧开关无法直接与控制器连接。因此，图5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。MAX9060系列比较器同样可以提供低功耗设计，用于压簧开关检测。

图6所示示波器截屏图是按下单声道耳机的压簧开关时获得的。设置与图5电路完全相同，只是采用了一个用于手机的2.5mm通用耳机进行测试。耳机插头带一个驻极体麦克风(带压簧开关)，32Ω扬声器连接到“金属环”处。采用3V电源供电，通过2.2kΩ电阻提供偏置时，麦克风吸收212µA的固定偏置电流。

图6. 这些波形由带压簧开关的驻极体麦克风产生，受单声道耳机及其内部电路控制。当单声道耳机的压簧开关按下时，比较器检测到麦克风短路，从而将输出上拉到逻辑高电平。

检测到的VDETECT直流电压为2.52V (图6)，MAX9063输出为低电平状态。按下压簧开关即将VDETECT接地，比较器输出通过一个外部10kΩ上拉电阻拉至高电平。由此可见，1mm × 1mm CSP封装的MAX9063比较器非常