耳机插入检测及型号识别电路、芯片、模组、转接头和电子设备的制作方法

1.本实用新型实施例涉及耳机连接检测领域，特别是涉及一种耳机插入检测及型号识别电路、转接头和电子设备。


背景技术：

2.耳机由于其私密性、便携性、音效佳等优点备受人们，尤其是年轻一族的青睐，类似智能手机、平板电脑等具有音频输入/输出功能的智能电子设备中,基本都具备有喇叭外放和耳机输出的音频输出功能及耳机音频输入功能。当检测到耳机插入智能电子设备自身配置的耳机插孔或转接头的耳机插口时，智能电子设备的音频输入/输出功能则自动切换为耳机模式，由耳机完成音频的输入与输出。
3.耳机根据插头类型可以分为三段式耳机和四段式耳机，其中，四段式耳机配置有麦克风，而三段式耳机没有。三段式耳机的插头分为三节，第一节(由外向内)为l端，对应耳机的左声道，第二节为r端，对应耳机的右声道，第三节为g端，即公共端。而四段式耳机又可分为美标和欧标，美标的四段式耳机的插头第一节为l端、第二节为r端、第三节为g端，第四节为mic端，对应耳机的麦克风；而美标的四段式耳机的插头第一节为l端、第二节为r端、第三端为mic端，第四端为g端。也即，欧标和美欧的区别仅在于mic端和g端所处的位置不同。
4.为了拥有更多的受众，大多智能电子设备一般都兼容三段/四段式耳机和美标/欧标的耳机，但其音频功能具体的工作过程会因耳机类型的差异而有所不同，因此，在检测耳机插入的同时，还需准确识别耳机的类型，以执行正确的工作流程。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供一种耳机插入检测及型号识别电路、转接头和电子设备，在实现精准检测和识别的同时，使得功耗较低，且能消除耳机插入过程中的高频噪声，提高耳机的使用体验。
6.在第一方面，提供一种耳机插入检测及型号识别电路，该电路包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第一电压产生电路和第二电压产生电路。
7.第一开关单元的第一端用于连接检测电源，第一开关单元的第二端用于连接耳机插座的第一插口，第一开关单元的控制端用于连接控制器的第一控制端，其中，检测电源为恒流源，用于提供一小于预设电流阈值的恒定电流。
8.第二开关单元的第一端用于连接耳机插座的第三插口，第二开关单元的第二端连接第一电压产生电路的第一端以及用于连接控制器的第一检测端，第二开关单元的控制端用于连接控制器的第二控制端，第一电压产生电路的第二端接地。
9.第三开关单元的第一端用于连接耳机插座的第四插口，第三开关单元的第二端连接第二电压产生电路的第一端以及用于连接控制器的第二检测端，第三开关单元的控制端用于连接控制器的第三控制端，第二电压产生电路的第二端接地。
10.控制器用于当进行耳机插入检测时，控制第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元闭合，并采集其第一检测端和第二检测端的电压；以及当耳机插入检测完成时，控制第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元断开。
11.在一些实施例中，第一开关单元包括第一开关管，第二开关单元包括第二开关管，第三开关单元包括第三开关管。
12.第一开关管的第一端用于连接检测电源，第一开关管的第二端用于连接耳机插座的第一插口，第一开关管的控制端用于连接控制器的第一控制端。
13.第二开关管的第一端用于连接耳机插座的第三插口，第二开关管的第二端连接第一电压产生电路的第一端以及用于连接控制器的第一检测端，第二开关管的控制端用于连接控制器的第二控制端。
14.第三开关管的第一端用于连接耳机插座的第四插口，第三开关管的第二端连接第二电压产生电路的第一端，第三开关管的控制端用于连接控制器的第三控制端。
15.在一些实施例中，第一电压产生电路包括第一电阻，第二电压产生电路包括第二电阻。
16.第一电阻的第一端连接第二开关单元的的第二端，第一电阻的第二端接地，第二电阻的第一端连接第三开关单元的第二端，第二电阻的第二端接地。
17.在一些实施例中，耳机插入检测及型号识别电路还包括第四开关管和第三电阻。
18.第四开关管的第一端用于连接耳机插座的第二插口，第四开关管的第二端连接第三电阻的第一端，第四开关管的控制端用于连接所述控制器的第四控制端，第三电阻的第二端接地。
19.控制器还用于当进行耳机插入检测时，控制第四开关管导通，以及当耳机插入检测完成时，控制第四开关管截止。
20.在一些实施例中，耳机插入检测及型号识别电路还包括电压采集单元。
21.电压采集单元的第一检测端分别连接第一电压产生电路的第一端和第二开关单元的第二端，电压采集单元的第二检测端分别连接第二电压产生电路的第一端和第三开关单元的第二端，电压采集单元的输出端用于连接控制器的第一输入端。
22.在一些实施例中，耳机插入检测及型号识别电路还包括控制器。
23.在第二方面，提供一种耳机插入检测及型号识别芯片，包括：第一外接端口、第二外接端口、第三外接端口、第四外接端口和上述的耳机插入检测电路。
24.第一外接端口连接第一开关单元的第一端，第二外接端口用于当耳机插入检测及型号识别芯片中存在第四开关管和第三电阻时连接第四开关管的第一端，第三外接端口连接第二开关单元的第一端，第四外接端口连接第三开关单元的第一端。
25.在第三方面，提供一种耳机插入检测及型号识别模组，包括：耳机插座和上述耳机插入检测及型号识别芯片；
26.耳机插座的第一插口连接耳机插入检测及型号识别芯片的第一外接端口，耳机插座的第二插口连接耳机插入检测及型号识别芯片的第二外接端口，耳机插座的第三插口连接耳机插入检测及型号识别芯片的第三外接端口，耳机插座的第四插口连接耳机插入检测及型号识别芯片的第四外接端口。
27.在第四方面，提供一种转接头，转接头包括上述耳机插入检测及型号识别模组，转
接头的一端用于插入耳机，转接头的另一端用于连接电子设备的音频输入/输出口。
28.在第五方面，提供一种电子设备，包括上述耳机插入检测及型号识别模组。
29.区别于现有技术，本实用新型实施例提供的耳机插入检测及型号识别电路、转接头和电子设备，相较于在耳机插座的第三和第四插口(对应耳机的mic/g端或g/mic端)接入强驱(驱动电流较大)，并基于耳机插座的第一和第二插口(对应耳机的l/r端)的电压值实现对耳机插入检测和类型识别的现有技术的方案，通过仅在耳机插座的第一插口接入弱驱(驱动电流较小)，并检测耳机插座三/四插口电压值的方式实现对耳机插入检测和类型识别，不仅能耗较低，并且能消除在耳机插入过程因强驱导致的电流不均匀而带来的人耳可听的高频噪音(即“滋啦”声)，从而提高耳机的使用体验。
附图说明
30.一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
31.图1是本实用新型一实施例提供的耳机插入检测及型号识别电路的结构示意图；
32.图2是本实用新型一实施例提供的三段式耳机的检测示意图；
33.图3是本实用新型一实施例提供的四段式美标耳机的检测示意图；
34.图4是本实用新型一实施例提供的四段式欧标耳机的检测示意图；
35.图5是本实用新型又一实施例提供的耳机插入检测及型号识别电路的结构示意图；
36.图6是本实用新型又一实施例提供的耳机插入检测及型号识别电路的结构示意图；
37.图7是本实用新型又一实施例提供的耳机插入检测及型号识别电路的结构示意图；
38.图8是本实用新型又一实施例提供的耳机插入检测及型号识别电路的结构示意图；
39.图9是本实用新型又一实施例提供的耳机插入检测及型号识别电路的结构示意图；
40.图10是本实用新型一实施例提供的耳机插入检测及型号识别电路的电路结构示意图；
41.图11是本实用新型一实施例提供的耳机插入检测及型号识别芯片的结构示意图；
42.图12是本实用新型一实施例提供的耳机插入检测及型号识别模组的结构示意图；
43.图13是本实用新型一实施例提供的转换头的结构示意图；
44.图14是本实用新型一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
45.下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本
申请的保护范围。
46.为了便于理解本技术，下面结合附图和具体实施例，对本技术进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本技术。
47.需要说明的是，如果不冲突，本实用新型实施例中的各个特征可以相互结合，均在本技术的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分。此外，本文所采用的“第一”、“第二”等字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。
48.请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的一种耳机插入检测及型号识别电路的结构示意图。耳机插入检测及型号识别电路100包括第一开关单元10、第二开关单元20、第一电压产生电路30、第三开关单元40和第二电压产生电路50。
49.第一开关单元10的第一端用于连接检测电源300，第一开关单元 10的第二端用于连接耳机插座200的第一插口(对应耳机插头的第一节)，第一开关单元30的控制端用于连接控制器400的第一控制端，其中，检测电源300为恒流源，用于提供一小于预设电流阈值的恒定电流，以实现弱驱的功能。在一些实施例中，例如当外部供电电压为5v时，预设电流阈值可以设置为2ua。
50.第二开关单元20的第一端用于连接耳机插座200的第三插口(对应耳机插头的第三节)，第二开关单元20的第二端连接第一电压产生电路30的第一端和以及用于连接控制器400的第一检测端，第二开关单元20的控制端用于连接控制器400的第二控制端。
51.第三开关单元40的第一端用于连接耳机插座200的第四插口(如插入耳机为三段式耳机，则仍对应耳机插头的第三节，如插入耳机是四段式耳机，则对应耳机插头的第四节)，所述第三开关40的第二端连接第二电压产生电路50的第一端以及用于连接控制器400的第二检测端，第三开关单元40的控制端用于连接控制器400的第三控制端。
52.控制器400用于当进行耳机插入检测时，控制第一开关单元10、第二开关单元20和第三开关单元40闭合，以及采集其第一检测端和第二检测端的电压；控制器400还用于当耳机插入检测完成后，控制第一开关单元10、第二开关单元20和第三开关单元30断开，避免影响耳机的正常工作。
53.在一些实施例中，检测电源300和控制器400可以是独立的功能模组，也可以集成于耳机插入检测及型号识别电路100中，或者，在其他一些实施例中，检测电源300也可以由电子设备提供，控制器400还可以是设置于电子设备或音频转换头(如type-c转3.5mm转换头)等装置中的控制器。
54.请一并参阅图2、图3和图4，图2、图3和图4分别示出了一种三段式耳机、四段式美标耳机和四段式欧标耳机的检测示意图。耳机插入检测及型号识别电路100的工作过程如下：
55.在图2/图3/图4所示实施例中，当进行耳机插入检测时，控制器 400控制第一开关单元10、第二开关单元20和第三开关单元40闭合，则检测电源300为电路提供一小于预设电流阈值的恒定电流，控制器400 实时采集其第一检测端和第二检测端的电压。
56.当图2/图3/图4中的耳机未完全插入耳机插座400时，不形成回路，则控制器400的
第一检测端和第二检测端采集的电压值均为0。而当图2/图3/图4的耳机完全插入耳机插座400时，形成回路，则图2 中，控制器400的第一检测端和第二检测端采集的电压值均不为0；图 3中，控制器400的第一检测端采集的电压值不为0，但控制器400第二检测端的所在支路因为连接了耳机的麦克风(麦克风中的电阻rmic 为单向导通电阻)，第二检测端的支路在未通入正向电压时相当于开路，因此，第二检测端的采集的电压值为0；图4中，控制器400的第二检测端采集的电压值不为0，但控制器400的第一检测端的所在支路因为连接了耳机的麦克风，基于与图3所示实施例相同的理由，则其第一检测端采集的电压值为0。
57.因此，可以通过耳机执行插入检测命令过程中控制器400的第一检测端和第二检测端的电压值判断耳机是否插入以及识别耳机的型号。具体的，当控制器400的第一检测端和第二检测端的电压至少有一个不为 0时，则表示耳机已成功插入，否则，则表示耳机未插入；当检测到耳机已插入后，若控制器400的第一检测端和第二检测端的电压均不为0 时，则表示插入耳机为三段式耳机，否则，则表示插入耳机为四段式耳机；当检测到耳机已插入后，若控制器400的第一检测端的电压值为0 且其第二检测端的电压值不为0，则表示插入耳机为四段式美标耳机，反之，则为四段式欧标耳机。
58.区别于现有技术，本实用新型实施例提供一种耳机插入检测及型号识别电路、转接头和电子设备，相较于在耳机插座的第三和第四插口(对应耳机的mic/g端或g/mic端)接入强驱(驱动电流较大)，并基于耳机插座的第一和第二插口(对应耳机的l/r端)的电压值实现对耳机插入检测和类型识别的现有技术的方案，通过仅在耳机插座的第一插口接入弱驱(驱动电流较小)，并检测耳机插座三/四插口电压值的方式实现对耳机插入检测和类型识别，不仅能耗较低，并且能消除在耳机插入过程因强驱导致的电流不均匀而带来的人耳可听的高频噪音(即“滋啦”声)，从而提高耳机的使用体验。
59.在一些实施例中，请参阅图5，第一开关单元10包括第一开关管 q1，所述第二开关单元20包括第二开关管q2，所述第三开关单元40包括第三开关管q3。
60.第一开关管q1的第一端连接耳机插座200的第一插口，第一开关管q2的第二端用于连接检测电源300，第一开关管q1的控制端用于连接控制器400的第一控制端；第二开关管q2的第一端连接耳机插座200 的第三插口，第二开关管q2的第二端连接第一电压产生电路30的第一端以及用于连接控制器400的第一检测端，第二开关管q2的控制端用于连接控制器400的第二控制端；第三开关管q3的第一端连接耳机插座200的第四插口，第三开关管q3的第二端连接第二分压电路50的第一端，第三开关管q3的控制端用于连接控制器400的第三控制端。
61.在一些实施例中，第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3 为mos管(图5所示实施例中为nmos管)，mos管具有功耗低、能通过大电流等优点。第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3的第一端为mos管的源极，第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管q3的第二端为mos管的漏极，第一开关管q1、第二开关管q2和第三开关管 q3的第一端为mos管的栅极。
62.在一些实施例中，请参阅图6，第一电压产生电路30包括第一电阻 r1，第二电压产生电路50包括第二电阻r2。
63.第一电阻r1的第一端连接第二开关单元30的第二端，第一电阻r1 的第二端接地，第二电阻r2的第一端连接第三开关单元的第二端，所述第二电阻的第二端接地。
64.在一些实施例中，请参阅图7，耳机插入检测及型号识别电路还包括第四开关管q4和第三电阻r3。
65.第四开关管q4的第一端连接耳机插座200的第二插口，第四开关管q4的第二端连接第三电阻r1的第一端，第四开关管q4的控制端用于连接所述控制器的第四控制端，第三电阻r3的第二端接地。
66.控制器400还用于当进行耳机插入检测时，控制第三开关管q3导通，以及当耳机插入检测完成后，控制第三开关管q3截止。
67.第四开关管q4和第三电阻r3组成的支路用于当控制器400中电压采集单元的测量范围较小时进行分压，以保证电压采样的准确性。
68.在一些实施例中，请参阅图8，耳机插入检测及型号识别电路100 还包括电压采集单元60，在图8所示实施例中，电压采集单元60为a/d 转换器(即adc)。
69.adc60的第一输入端分别连接第一电压产生电路30的第一端和第二开关单元10的第二端，adc60的第二输入端分别连接第二电压产生电路 50的第一端和第三开关单元40的第二端，adc 60的输出端用于连接控制器400的第一输入端。
70.在一些实施例中，请参阅图9，耳机插入检测及型号识别电路100 还包括控制器70，在图9所示实施例中，控制器70为微控制器(即mcu)。
71.mcu70的控制端分别连接第一开关单元10的控制端、第二开关单元 20的控制端和第三开关单元40的控制端，用于当进行耳机插入检测时控制第一开关单元10、第二开关单元20和第三开关单元40闭合，以及当耳机插入检测完成后控制第一开关单元10、第二开关单元20和第三开关单元40断开。
72.mcu70的输入端连接adc60的输出端，mcu 70还用于接收和处理 adc60的电压信号。
73.在一些实施例中，请参阅图10，图10示出了一种耳机插入检测及型号识别电路的电路结构。
74.该电路包括第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3、第四nmos管q4、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、adc和mcu。
75.第一nmos管q1的源极用于连接耳机插座200的第一插口(对应耳机插头的第一节)，第一nmos管q1的漏极用于连接检测电源vdd，第一 nmos管q1的栅极连接mcu的第一控制端，其中，检测电源vdd为恒流源，用于提供一小于预设电流阈值的恒定电流，以实现弱驱的功能。
76.第二nmos管q2的源极用于连接耳机插座200的第三插口(对应耳机插头的第三节)，第二nmos管q2的漏极分别连接第一电阻r1的第一端和adc的第一检测端，第二nmos管q2的栅极连接mcu的第二控制端，第一电阻r1的第二端接地。
77.第三nmos管q3的源极用于连接耳机插座200的第四插口(如插入耳机为三段式耳机，则仍对应耳机插头的第三节，如插入耳机是四段式耳机，则对应耳机插头的第四节)，第二nmos管q2的漏极分别连接第二电阻r2的第一端以及adc的第二检测端，第三nmos管q3的漏极连接mcu的第三控制端，第二电阻r2的第二端接地。
78.第四nmos管q4的源极用于连接耳机插座200的第二插口(对应耳机插头的第二节)，第四nmos管q4的漏极连接第三电阻r3的第一端，第四nmos管q4的漏极连接mcu的第四
控制端，第三电阻r3的第二端接地。
79.假设在本实施例中，第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3的取值均为400kω，以及检测电源vdd的输出电流恒定为2ua，则该电路的工作过程如下：
80.基于与图2/图3/图4所示实施例相同的工作原理，当进行耳机插入检测时，mcu控制第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三nmos管q3 和第四nmos管q4导通，则检测电源vdd为电路提供一电流值为2ua的恒定电流，adc实时采集其第一检测端和第二检测端的电压并传输至 mcu。
81.当adc的第一检测端和第二检测端的电压至少有一个不为0时，则表示耳机已成功插入，否则，则表示耳机未插入；当检测到耳机已插入后，若adc的第一检测端和第二检测端的电压均不为0，且两端电压相等(在本实施例中，大约为267mv)，则表示插入耳机为三段式耳机，否则，表示插入耳机为四段式耳机；当检测到耳机已插入后，若adc第一检测端的电压值为0且其第二检测端的电压值不为0(在本实施例中，大约为400mv)，则表示插入耳机为四段式美标耳机，反之，则为四段式欧标耳机。
82.当检测完毕后,mcu控制第一nmos管q1、第二nmos管q2、第三 nmos管q3和第四nmos管q4截止，使得该电路不会影响到耳机的正常工作。
83.本实用新型实施例还提供一种耳机插入检测及型号识别芯片。图11 示出了一种耳机插入检测及型号识别芯片的结构示意图。
84.耳机插入检测芯片1000包括第一外接端口101、第二外接端口102、第三外接端口103、第四外接端口104和上述任一实施例的耳机插入检测及型号识别电路100(本实施例以图10所示实施例为例进行说明)。
85.第一外接端口101连接第一nmos管q1的漏极，第二外接端口102 连接第四nmos管q4的源极，第三外接端口103连接第三nmos管q3的源极，第四外接端口104连接第二nmos管q2的源极。
86.本实用新型实施例还提供一种耳机插入检测及型号识别模组。图12 示出了一种耳机插入检测及型号识别模组的结构示意图。
87.耳机插入检测及型号识别模组2000包括耳机插座1001和上述实施例提供的耳机插入检测及型号识别芯片1000；
88.耳机插座1001的第一插口1连接耳机插入检测芯片1000的第一外接端口101，耳机插座1001的第二插口2连接耳机插入检测及型号识别芯片1000的第二外接端口102，耳机插座1001的第三插口3连接耳机插入检测及型号识别芯片1000的第三外接端口103，耳机插座1001的第四插口4连接耳机插入检测及型号识别芯片1000的第四外接端口 104。
89.本实用新型实施例还提供一种转换头。图13示出了一种转换头的结构示意图。
90.转接头3000包括上述实施例提供的耳机插入检测及型号识别模组 2000，转接头3000的一端用于插入耳机，转接头3000的另一端用于连接电子设备的音频输入/输出口。在本实施例中，以转换头3000为type-c 转3.5mm转换头为例进行说明。
91.本实用新型实施例还提供一种电子设备。图14示出了一种电子设备的结构示意图。
92.电子设备4000包括上述实施例的耳机插入检测及型号识别模组 2000。电子设备可以是智能手机、平板电脑、手提电脑等。
93.需要说明的是，本实用新型的说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。