便攜設(shè)備音頻保真度和功能的解決方案

　　在移動市場，音頻保真度和功能不斷推動創(chuàng)新，滿足聽音樂、看電影或打電話需求。因此，半導(dǎo)體供應(yīng)商一直面臨挑戰(zhàn)，需要創(chuàng)造音頻解決方案來滿足音頻端口和耳機(jī)的這些要求。本文將介紹一些新的解決方案，包括減少各種類型的咔嚓聲和爆音并滿足耳機(jī)的不同世界標(biāo)準(zhǔn)。

　　過去幾年，Bose、Sennheiser、UlTImate Ears、Monster和Harman Kardon等耳機(jī)制造商已與各大智能手機(jī)制造商（包括HTC、三星和蘋果）結(jié)成聯(lián)盟，屢推新品。產(chǎn)品多樣化已將過去的基本耳機(jī)擴(kuò)展為可幫助智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)接聽電話、增加/減小音量、播放/暫停功能和麥克風(fēng)功能的耳機(jī)。

　　下一代耳機(jī)現(xiàn)在包括可通過噪聲降低和消除等特性提高音頻保真度的有源驅(qū)動裝置。智能手機(jī)制造商必須確保順暢自如的客戶體驗(yàn)，允許各家供應(yīng)商出品的不同耳機(jī)用于每臺設(shè)備。為滿足這一客戶需求，制造商與半導(dǎo)體供應(yīng)商攜手合作，幫助應(yīng)用這些耳機(jī)附件。

　　另一具挑戰(zhàn)性的方面是，不同的智能手機(jī)型號可能有完全不同的音頻編解碼器解決方案。例如，如果拆卸Samsung Galaxy SII GT-i9100智能手機(jī)的iSuppli和iFixit，您會發(fā)現(xiàn)一種類型的音頻編解碼器，而在Samsung Galaxy S III中，您又會發(fā)現(xiàn)另一種音頻編解碼器。這兩種音頻編解碼器的特性各異，包括降噪、參數(shù)化均衡和集成耳機(jī)電容等。盡管這些是不同的音頻編解碼器設(shè)備，但其必須適用于所有之前的耳機(jī)，且性能“相對”相同。因此，許多智能手機(jī)制造商必須采用補(bǔ)充音頻插孔檢測設(shè)備，允許使用音頻附件并保持相同的性能。

　　從3.5mm音頻插孔和所附耳機(jī)的角度進(jìn)一步分析該問題，顯然，用戶需要將非原配耳機(jī)或OEM耳機(jī)插入移動設(shè)備。此時，由于正在插入耳機(jī)，耳機(jī)插頭的左側(cè)或右側(cè)接口上不能有任何信號瞬變。這會產(chǎn)生可聽的咔嚓聲和爆音，也稱為插入式咔嚓聲和爆音。一旦連接耳機(jī)，在應(yīng)用合適的音頻和控制信號之前，手機(jī)必須執(zhí)行耳機(jī)檢測過程。檢測包括驗(yàn)證3極或4極耳機(jī)、有源或無源耳機(jī)以及GND和MIC插頭極性。在此特定檢測階段，不能有任何有聲咔嚓聲或爆音。確定插頭后，將通知音頻編解碼器或基帶，然后可向耳機(jī)應(yīng)用音頻和控制信號。在工作模式下，檢測模式不能降低音頻保真度。

　　插頭插入和拔除

　　插入或拔除音頻插頭時，在兩個音頻放大器有效時由于存在MIC偏置可能導(dǎo)致爆音或咔嚓聲。這通常是由于不正確的隔離計時或偏置門控導(dǎo)致。插入或拔除插頭時，端子刮過這些偏置，從而產(chǎn)生爆音和咔嚓聲。實(shí)施更先進(jìn)的插孔檢測電路可解決這兩個問題。傳統(tǒng)插孔檢測電路在具有上拉電阻的插孔中使用N/O（常開）或N/C（常閉）機(jī)制開關(guān)到基帶GPIO（通用輸入輸出）。例如，采用未插入插頭的N/O機(jī)制開關(guān)，邏輯電平為高電平；而當(dāng)插入插頭時，接地路徑連接到上拉電阻，從而產(chǎn)生低邏輯電平。 為對此電路進(jìn)行去抖，使用并聯(lián)電容創(chuàng)建RC（電阻電容）電路。

　　通常，此RC去抖時間約為500ms，而這正在問題所在。設(shè)定的去抖時間不為緩慢插頭插入提供靈活性，并且插頭的去除去抖時間與插入計時相同。通常實(shí)施更先進(jìn)的檢測電路，如飛兆的FSA8008音頻插孔檢測和配置開關(guān)，可解決這些問題。此器件在插孔的機(jī)械開關(guān)和其他邏輯中使用0.5μA上拉電流源以解決這些問題。在插入插頭的過程中，器件實(shí)施去抖邏輯，如果任何時候插孔檢測邏輯由于緩慢或部分插入而造成干擾，將重置去抖時間（見圖1）。在激活MIC偏壓和放大器之前，這可確保插頭完全插入。

　　圖1 在由于緩慢/部分插頭插入造成干擾時插孔檢測重置去抖

　　而且，F(xiàn)SA8008使用開關(guān)隔離MIC偏壓，確保插孔上沒有MIC電勢直至完全插入插頭。插頭拔除時間與插入計時一樣重要。在這種情況下，拔除計時必須比插入時間快很多。 通過確定插孔的基準(zhǔn)特性，可確定所需的正確計時。例如，在拔除插頭時，正確的插頭端子可連接到插孔的GND端子之前，我們確定一個插扎的特性所需的時間小于100us。

　　對于額外容限，F(xiàn)SA8008實(shí)施30μs的拔除時間，使器件適用于許多插孔類型。拔下插頭時，插孔檢測觸發(fā)并且器件快速打開MIC開關(guān)，隔離MIC偏壓并與基帶通信以禁用音頻放大器。通過實(shí)施更先進(jìn)的插孔檢測和門控或隔離，適時的MIC偏壓和音頻放大器可消除插頭插入和拔下產(chǎn)生的爆音和咔嚓聲。

　　開放移動終端平臺（OMPTP）與 蜂窩電話產(chǎn)業(yè)協(xié)會（CTIA）音頻插頭標(biāo)準(zhǔn)

　　圖2 交叉開關(guān)緩慢導(dǎo)通時間解決了咔嚓聲和爆音

　　當(dāng)今耳機(jī)的一個主要趨勢是在OMTP（開放移動終端平臺）和CT IA（蜂窩電話產(chǎn)業(yè)協(xié)會）插頭標(biāo)準(zhǔn)之間的選擇。這兩個標(biāo)準(zhǔn)切換了第三個和第四個終端。為允許移動設(shè)備采用任一標(biāo)準(zhǔn)操作，像飛兆的FSA8049器件等交叉開關(guān)在插孔的M I C和G N D端子間路由是必需的。如果未實(shí)施緩慢導(dǎo)通時間，此解決方案可能導(dǎo)致爆音和咔嚓聲。在端子間切換時，如果音頻放大器仍處于激活狀態(tài)并且接地，放大器將產(chǎn)生電流尖峰，從而使揚(yáng)聲器發(fā)出咔嚓聲和爆音。通過在開關(guān)中實(shí)施緩慢導(dǎo)通時間，或使用具有可調(diào)導(dǎo)通時間的FSA8049交叉開關(guān)，揚(yáng)聲器上的d i/d t可能顯著降低，從而消除爆音和咔嚓聲。當(dāng)音頻插孔由兩個不同的源驅(qū)動時，可使用任何音頻插孔。激活開關(guān)并且從源A切換至源B時，如果信號不符，瞬變將導(dǎo)致有聲咔嚓聲和爆音。有方法可解決這種情況， 一種是在轉(zhuǎn)換前允許信號匹配的專有SignalWise TM技術(shù)。在圖2中，我們可以再次看到源A和B，但這次轉(zhuǎn)換是在其相等的情況下發(fā)生的，這就不會有瞬變導(dǎo)致咔嚓聲和爆音。

　　結(jié)論

　　隨著耳機(jī)制造商繼續(xù)將其產(chǎn)品推向全球，我們會不斷看到3.5m m插孔增加其他特性。插孔必須識別并適應(yīng)所有不同標(biāo)準(zhǔn)的市售附件以便提供一致的用戶體驗(yàn)。半導(dǎo)體供應(yīng)商創(chuàng)建了多種解決方案來處理咔嚓聲和爆音等問題，以保持音頻保真度。