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音频接口插孔开关和配置
2019-05-07
音频插孔是一种行业标准连接器，除了可提供基本音频连接外，还有很多潜在用途。通过了解各种可用配置，包括芯数和开关选择，设计人员能够充分利用好这种熟悉、小巧且可靠的互连解决方案。
2.5 mm 或 3.5 mm 音频插孔在智能手机、媒体播放器、高保真音响设备及其他许多设备中都很常见。对于富有想象力的设计人员来说，它不仅可用于方便地连接外部扬声器或耳机，还可用来连接各种配件以控制设备的其他功能。其中一个示例就是配备相机快门释放按钮的智能手机自拍杆。要了解如何充分利用这种构造简单但功能多样的端口，首先要详细了解其内部信号连接和开关机构。
音频插孔可作为简单的无开关连接器使用，也可包含一个或多个通过插入插头来触发的开关。开关式连接器适用于多种用途，例如在插入耳机时断开内部扬声器的连接、检测配件的插入，或使用调音台等。如果使用的是无开关连接器，则可以使用专用音频插孔开关 IC 实现配件检测。虽然这类 IC 会增加物料清单和开发成本，但可以提供更多的功能，如开关去抖和按钮按下检测。
音频插孔规格书提供了可用的导线与开关组合，并说明了如何搭配。例如，CUI Devices SJ2-2531X-SMT 音频插孔是一款纤薄型表面贴装连接器，有二芯或三芯可选，并可按无开关、单开关或双开关配置进行订购。
基本音频插孔连接
图 1 所示为无开关型三芯基本插孔。想象一下，将插头由左向右插入插孔，完全插入后，头、环和筒与插孔中的相应触头对齐。
图 1：无开关型三芯基本音频插孔。（图片来源：CUI Devices）
图 2 显示了如何在 2 号端子位置添加开关，并通过插头尖头激活。规格书中将其称为尖头开关。此外，也可以在环端子位置布置类似的开关。稍后将说明多环插孔如何支持复杂的开关阵列。
图 2：带尖头开关的三芯音频插孔。（图片来源：CUI Devices）
参考图 2，没有插入插头时，端子 2 和端子 10 连通，因此该开关属于常闭型。当插头完全插入而且尖头与端子 2 接合时，弹簧连接器受挤压，端子 10 与 2 之间的电路断开。
更复杂的配置
图 3 显示了如何布置更多芯数和开关。显然，插头上环形导体的数量和位置，必须与插口中的触头相匹配，以便根据预期的顺序触发开关。
图 3：带一个尖头和两个环开关的四芯插头和插口。（图片来源：CUI Devices）
到目前为止，我们介绍的开关都是简单的常闭型。不过，还有其他可用配置，例如常开、单刀双掷 (SPDT) 和双刀双掷 (DPDT)（图 4）。这些开关可以与音频信号隔离，因而可用于控制其他各种电路。
图 4：其他开关配置。（图片来源：CUI Devices）
一些实例
不同的连接器可用配置让设计人员拥有多种选择，以实现各种信号切换、插入检测和系统控制功能。主要的示例包括扬声器与耳机之间的音频切换（如图 5 所示）、插头插入检测以及电路中其他部分（与音频信号无关）的控制。
图 5：扬声器与耳机之间的音频切换。（图片来源：CUI Devices）
在图 5 的第一个示意图中，当没有插入耳机插头时，音频通过内置扬声器播放。该连接器包含尖头开关和环开关，插头插入后就会断开，如第二个示意图所示。这将断开音频信源与扬声器的连接，同时将耳机接入到电路中。
图 6 显示了如何使用常闭型尖头开关来检测插头插入并激活警告指示灯。
图 6：使用尖头开关检测插头插入。（图片来源：CUI Devices）
图 7 所示为包含 SPDT 开关的连接器，通过插入或拔出插头，使设备在两种工作模式之间切换。该连接器包含普通的尖头触头和环触头，但是端子 4-6 与端子 1-3 的音频信号相隔离。未插入插头时，端子 4 与 5 连通。插入插头后，端子 4 与 5 断开，而端子 5 与 6 连通。这种切换可实现主系统在不同工作模式之间的切换。
图 7：通过音频插孔使设备在不同工作模式之间切换。（图片来源：CUI Devices）
总结
行业标准音频插孔尺寸小巧、功能多样，不仅实用可靠，而且对于设计人员和设备用户而言也简单易懂。设计人员只需对各种可用功能稍加了解，即可利用这种插孔来支持新产品中的各种新增功能。不然，则需要添加更多分立开关或配件端口。因此，巧妙地使用音频插孔可以缩减物料清单成本，简化硬件设计，并加快产品功能更新的上市速度。
CUI Devices 的音频连接器产品组合包含采用各种配置和开关类型的 2.5 mm 和 3.5 mm 插孔和插头。产器覆盖表面贴装或通孔技术，以及防护等级达到 IP67 的防水连接器。此外，还提供采用电缆安装和通孔配置的 2.5 mm 和 3.5 mm 插头。
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