支持移动应用中的平衡耳机和耳麦操作的可切换四极插头制造技术

本发明专利技术涉及支持移动应用中的平衡耳机和耳麦操作的可切换四极插头。公开了一种方法，用于通过经由标准尺寸耳机连接器在“平衡”或“差分”模式驱动兼容耳机，从移动“高保真”播放设备获得提高的音质同时保留完全符合传统插头的连接，并允许使用麦克风。当耳机连接时，智能手机可以确定耳机是否是能够接受平衡音频信号的耳机，或者是否是使用常规的4极CTIA或OMTP插头的耳机。对于接受平衡音频信号的耳机，4极插头的四个极用来驱动左音频声道和右音频声道和反相左音频声道和反相右音频声道。对于常规的4极插头，智能手机中的开关使音频输出信号适于耳机的期望配置，并允许智能手机接收来自麦克风的输入。使用开关以在平衡与常规CTIA或OMTP模式之间交替。

Support mobile application and operation of the headset headset balance switchable quadrupole plug

The present invention relates to support mobile application and operation of the headset headset balance switchable quadrupole plug. A method is disclosed for via a standard size headset connector in the \balance\ or \difference\ mode compatible headset, sound playback device is improved while retaining the traditional plug connection in full compliance with the move from \high fidelity\, and allows the use of microphone. When the headset is connected, the smartphone can determine whether the headset is able to accept the balanced audio signal headset, or whether the use of conventional 4 pole CTIA or OMTP plug headphones. For headphones with balanced audio signals, the four poles of the 4 pole plug are used to drive the left audio channel and the right audio channel, and the inverting left audio channel and the inverse right audio channel. For a conventional 4 pole plug, the switch in the smartphone makes the audio output signal suitable for the desired configuration of the headset, and allows the smartphone to receive input from the microphone. Switches are used to balance between conventional and CTIA or OMTP modes.

【技术实现步骤摘要】
支持移动应用中的平衡耳机和耳麦操作的可切换四极插头
本专利技术总体上涉及移动设备，并且更具体地涉及通过这样的移动设备中的模拟输出端口来驱动耳机。
技术介绍
如今，人们使用例如智能电话或其他移动媒体播放器(统称为“智能电话”)的移动设备来听音乐是常见的。用户已经迅速地习惯于通过这样的设备来播放音乐，并且通常用户倾向于使其智能电话与他们一直在一起。这些用户中的至少许多(即使不是绝大多数)用户想要能够听具有高声音品质的音乐。智能电话制造商已经意识到这一点，并且许多智能电话制造商已经引入了“高保真”智能电话，并且甚至使其许多市场策略基于其传送与先前可用的声音再现相比更好的品质的声音再现的能力。虽然智能电话具有通常用于进行电话呼叫和“扬声电话”呼叫的小扬声器，并且可以替代地连接至一些外部扬声器，但是许多(即使不是绝大多数)用户通过耳机来听来自其智能电话的音乐。要用于智能电话的典型耳机为模拟输出设备，该模拟输出设备包括配合至智能电话上的模拟端口中的插件以及包含通过来自智能电话的信号来激活并且向用户产生声音的换能器的一个或更多个听筒。术语“耳机(headphone)”包括通常称为“耳机”的耳罩式设备以及通常称为“耳塞(earbud)”的入耳式设备。由智能电话中的音频子系统将输出音频信号从智能电话发送至耳机中的(一个或多个)听筒，并且输出音频信号激活换能器以产生声音，使得用户可以倾听音频输出。模拟端口通常包含在本领域中称为“左”和“右”(并且一般地意在分别通到用户的左耳和右耳)的两个输出声道，以便能够提供立体声音频输出。如果耳机包括两个听筒并且源材料已被以成立体声格式记录，则一个声道将通到每个听筒并且用户将听到立体声音频输出。例如一些经典扬声器和放大器的其他设备还可以具有配合到模拟端口中以接收立体声的输出音频的插入件。虽然当前的智能电话能够再现具有高声音品质的立体声音乐，但是它们通常与往往具有普通的甚至差的品质的内含耳机一起被销售，因此限制了用户的音乐体验。因此，新的智能电话的购买者通常不会几乎立即丢弃内含耳机而购买一套与那些内含耳机相比更高品质的后市耳机以充分利用智能电话播放具有高的声音品质的音乐的能力。然而，同等的高品质耳机的性能通常受限于从智能电话上的音频输出端口到耳机换能器的连接的性能以及音频信号如何被提供给耳机。用于从智能电话输出音频的工业标准模拟端口通常具有称为“插口”的接受插入元件的接受器，大多数接受器通常为3.5毫米(mm)“插头”或插入件。(不太常见的替选者为接受2.5mm插头的端口)。工作标准插头的一个版本在图1a中示出。插头102具有三个段或者极，所述三个段或者极彼此电隔离并且连接至单独的电线或耳机部件或者被插入到模拟端口中的其他设备中。三个极在本领域中通常已知为顶端(Tip)、环(Ring)和套筒(Sleeve)。模拟端口插口类似地具有三个段(未示出)，当插头102的三个极被完全插入插口中时所述三个段匹配并且连接至插头102的三个极，并且所述三个段也彼此电隔离并且连接至智能电话的各个部件。图2示出了从智能电话的模拟端口输出到三极插头例如图1的三极插头102的立体声信号。特别地，用在标准耳机连接中的插头和插口配置将左信号路径和右信号路径分离到单独的电线上。标记为LP的左声道音频信号通过插头102的顶端部分被馈送，而标记为RP的右声道音频信道通过插头102的环被馈送。然而，由于插头102仅具有三极连接，并且极中的两个极用于左输出和右输出，因此该配置要求通过插头的套筒，然后通过到智能电话的插口连接并且跨内部设备电路板来共享被标记为LGnd和RGnd的针对两个声道的地回路(groundreturn)信号路径。声道的该共同接地通过该共享信号地回路的寄生电阻产生串扰和信号损失。虽然存在一些已经尝试以缓解这些问题的具体电路实现，例如其中与插头共同接地点尽可能靠近地取放大器的反馈的电路实现，但是最终无法避免三极连接器中的左信号回路和右信号回路的共同接地。返回图1b，示出了工作标准插头的另一版本，在该版本中，插头104当前包含4个极。极中的两个极以与图1a的三极插头102中的那两个极即顶端和套筒相同的方式被指定。称为三极插头中的环的第三极现在称为第一环以将其与第四极区分开，第四极位于第一环与套筒之间并且在本领域中称为第二环。模拟端口插口(未示出)类似地包含第四段，第四段与第二环对应并且在插头102完全被插入到插口中时与第二环连接。在例如智能电话的大多数移动设备中，标准3.5mm插头上的额外极以及插口的相应部分用于支持耳麦中的麦克风的连接以用于语音通信。包括麦克风的耳机有时称为“耳麦(headset)”，如本文所使用的，“耳机”包括耳麦。如本领域中公知的，许多耳麦包括有时称为“接收器(dongle)”的设备，该接收器包括一个或更多个按钮，用户可以按下所述一个或更多个按钮以从智能电话中的音频子系统中选择某些功能，例如应答电话呼叫、暂停或播放音频或者增大或减小耳麦中的换能器的音量。该设备通常位于从耳机的听筒到插头的绳上。通常，耳麦具有位于接收器或其他地方的简单按钮，该按钮将麦克风信号短路接地，以作为接收用户输入的方式；用户输入通常是呼叫或应答某人，以及/或者增加或减小去往耳麦的音量和来自耳麦的音量。对于本领域中公知的其他功能，可以包括其他按钮。将明显的是，虽然插头和插口布置现在为四极插头，但是仍只有一个极可用于左音频声道和右音频声道的地回路信号并且现在也用于麦克风。存在当前用于智能电话的四极插头的两个工业标准配置。图3是一个配置的四极插头302的图。该配置称为用于采用该配置的组织(原本称为蜂窝电话工业协会)的CTIA标准，或者替代地为美国耳机插头(AHJ)标准。在CTIA标准中，与图2的三极配置一样，左音频声道信号LP和右音频声道信号RP分别通过插头302的顶端和第一环被传递至耳机。另外，未出现在三极配置中的麦克风输出通过插头302的套筒部分传递。针对左音频声道信号和右音频声道信号的地连接器现在还包括麦克风信号并且连接至第二环。第二常用配置为OMTP标准(来自开放移动终端平台)。图4是该配置的四极插头402的图。与CTIA配置和三极配置一样，左音频声道信号LP和右音频声道信号RP分别通过插头402的顶端和第一环传递至耳机。然而，与CTIA配置相比，OMTP配置将麦克风和地的连接颠倒，使得再次用于两个音频声道的地信号回路以及麦克风信号通过套筒，同时麦克风信号通过第二环传递至耳机。然而，与其中使用四极插头的图2的三极插头202一样，不论四极插头使用CTIA标准还是使用OMTP标准，在每种情况下，音频品质的水平受限于针对左声道信号回路和右声道信号回路使用共同的地以及在存在麦克风的情况下的麦克风信号。因此，以上三极插头102的串扰和信号损失问题仍然存在，并且实际上上述问题由于共同地信号回路现在包括麦克风信号以及左音频声道信号和右音频声道信号这一事实而被加剧。所有的已知智能电话或其他移动音频设备使用被配置成接受工业标准三极插头或者CTIA或OMTP四极插头的音频输出插口。因此，所有这样的已知设备提供共同地信号回路，并且因此也承受所描述的那些音频信号品质问题。将会有利的是，能够以使得避免对左声道音频信号和右声道音频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生平衡立体声信号的移动音频设备，包括：模拟音频输出插口，其具有4个极并且被配置成容纳与CTIA或OMTP标准对应的4极插头；第一放大器，其被配置成提供左声道音频信号；第二放大器，其被配置成提供右声道音频信号；第三放大器，其被配置成提供与所述左声道音频信号相反相位的反相左声道音频信号；第四放大器，其被配置成提供与所述右声道音频信号相反相位的反相右声道音频信号；麦克风输入端，其被配置成接收来自麦克风的输入；以及控制器，其被配置成：测量所述插口的第一极与所述插口的第二极、所述第一极与所述插口的第三极、所述插口的第四极与所述第二极以及所述第四极与所述第三极之间的阻抗以及所述阻抗的变化；通过将所测量的阻抗与使用3极插头的设备的期望值、使用对应于CTIA或OMTP标准的4极插头的设备的期望值以及使用能够接受平衡立体声信号的4极插头的设备的期望值进行比较，来确定连接到所述插口的声音再现设备的类型；如果所连接的声音再现设备被确定为是能够接受平衡立体声信号的设备，则使所述左声道音频信号被提供到所述输出插口的与所述插头的顶端对应的第一极，使所述右声道音频信号被提供到所述输出插口的与所述插头的第一环对应的第二极，使所述反相左声道音频信号被提供到所述输出插口的第三极，并且使所述反相右声道音频信号被提供到所述输出插口的第四极；如果基于所测量的阻抗的变化来将所连接的声音再现设备确定为不再是能够接受平衡立体声信号的设备，则将所述反相左音频信号和所述反相右音频信号从所述输出插口的第三极和第四极断开连接，并且使所述麦克风输入端被提供到所述输出插口的第三极以及使左声道和右声道的公共返回路径和所述麦克风输入端被提供到所述输出插口的第四极。...

【技术特征摘要】
2016.03.17 US 62/309,924;2016.03.17 US 62/309,925;1.一种用于产生平衡立体声信号的移动音频设备，包括：模拟音频输出插口，其具有4个极并且被配置成容纳与CTIA或OMTP标准对应的4极插头；第一放大器，其被配置成提供左声道音频信号；第二放大器，其被配置成提供右声道音频信号；第三放大器，其被配置成提供与所述左声道音频信号相反相位的反相左声道音频信号；第四放大器，其被配置成提供与所述右声道音频信号相反相位的反相右声道音频信号；麦克风输入端，其被配置成接收来自麦克风的输入；以及控制器，其被配置成：测量所述插口的第一极与所述插口的第二极、所述第一极与所述插口的第三极、所述插口的第四极与所述第二极以及所述第四极与所述第三极之间的阻抗以及所述阻抗的变化；通过将所测量的阻抗与使用3极插头的设备的期望值、使用对应于CTIA或OMTP标准的4极插头的设备的期望值以及使用能够接受平衡立体声信号的4极插头的设备的期望值进行比较，来确定连接到所述插口的声音再现设备的类型；如果所连接的声音再现设备被确定为是能够接受平衡立体声信号的设备，则使所述左声道音频信号被提供到所述输出插口的与所述插头的顶端对应的第一极，使所述右声道音频信号被提供到所述输出插口的与所述插头的第一环对应的第二极，使所述反相左声道音频信号被提供到所述输出插口的第三极，并且使所述反相右声道音频信号被提供到所述输出插口的第四极；如果基于所测量的阻抗的变化来将所连接的声音再现设备确定为不再是能够接受平衡立体声信号的设备，则将所述反相左音频信号和所述反相右音频信号从所述输出插口的第三极和第四极断开连接，并且使所述麦克风输入端被提供到所述输出插口的第三极以及使左声道和右声道的公共返回路径和所述麦克风输入端被提供到所述输出插口的第四极。2.根据权利要求1所述的移动音频设备，其中，所述插口的尺寸被设置成容纳标准3.5mm插头。3.根据权利要求1所述的移动音频设备，其中，所述插口的尺寸被设置成容纳标准2.5mm插头。4.根据权利要求1所述的移动音频设备，其中，所述模拟输出插口被配置成容纳与CTIA标准对应的4极插头，并且所述插口的第三极对应于所述插头的第二环以及所述插口的第四极对应于所述插头的套筒。5.根据权利要求1所述的移动音频设备，其中，所述模拟输出插口被配置成容纳与OMTP标准对应的4极插头，并且所述插口的第三极对应于所述插头的套筒以及所述插口的第四极对应于所述插头的第二环。6.根据权利要求4所述的移动音频设备，其中，所述控制器还被配置成：如果所连接的声音再现设备被确定为是CTIA设备，则断开开关以将所述第三放大器和所述第四放大器的输出从所述插口的第三极和第四极断开连接，闭合开关以将所述插口的与所述插头的第二环对应的极接地，并且将所述插口的与所述插头的套筒对应的极连接至所述麦克风。7.根据权利要求5所述的移动音频设备，其中，所述控制器还被配置成：如果所连接的声音再现设备被确定为是OMTP设备，则断开开关以将所述第三放大器和所述第四放大器的输出从所述插口的第三极和第四极断开连接，闭合开关以将所述插口的与所述插头的套筒对应的极接地，并且将所述插口的与所述插头的第二环对应的极连接至所述麦克风。8.根据权利要求4所述的移动音频设备，其中，所述控制器还被配置成：如果所连接的声音再现设备被确定为是3极设备，则断开开关以将所述第三放大器和所述第四放大器的输出从所述插口的第三极和第四极断开连接，并且闭合开关以将所述插口的与所述插头的第二环和套筒对应的极接地，使得所述音频设备通过3极插头传送立体声信号。9.根据权利要求5所述的移动音频设备，其中，所述控制器还被配置成：如果所连接的声音再现设备被确定为是3极设备，则断开开关以将所述第三放大器和所述第四放大器的输出从所述插口的第三极和第四极断开连接，并且闭合开关以将所述插口的与所述插头的第二环和套筒对应的极接地，使得所述音频设备通过3极插头传送立体声信号。10.一种从移动音频设备产生平衡立体声信号的方法，所述移动音频设备具有模拟音频输出插口，所述模拟音频输出插口具有4个极并且被配置成容纳与CTIA或OMTP标准对应的3极插头或4极插头，所述方法包括：测量所述插口的第一极...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·威廉·斯卡利特，彼得·约翰·弗里思，
申请(专利权)人：ESS技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US