深入研究音频插孔开关和配置

音频插孔是一种行业标准的连接器,除了提供基本的音频连接外,还有许多潜在的用途。了解各种可用配置,包括导体数量和开关选项,使设计人员能够充分利用这种熟悉,紧凑和可靠的互连解决方案。
2.5毫米或3.5毫米音频插孔在智能手机,媒体播放器,高保真音响设备和许多其他设备中非常常见。对于富有想象力的设计师来说,它不仅仅是外接扬声器或一组耳机的方便连接,还可用于连接可控制设备其他功能的各种附件; 带有相机快门释放按钮的智能手机自拍杆就是一个例子。了解如何充分利用这个简单而通用的端口,首先要仔细研究内部信号连接和切换机制。
音频插孔可作为简单的无开关连接器使用,也可以包含一个或多个通过插入插头来启动的开关。为了诸如在插入耳机时断开内部扬声器,检测附件的插入或者使用音频混合板等目的,需要开关连接器。如果使用无开关连接器,则可以使用专用音频插孔开关IC实现附件检测。虽然增加了材料清单和开发成本,但这些IC可以提供额外的功能,如开关去抖和按钮检测。
给定音频插孔的数据表描述了可用的导体和开关的组合以及如何指定它们。该CUI SJ2-2531X-SMT音频插孔是低轮廓表面安装连接器,其可提供两个或三个导体,并且可以在无开关,一个开关,或两开关配置进行排序的一个例子。

基本音频插孔连接

图1显示了一个带三根导线的基本无开关插孔。想象一下,插头从左向右插入,以便在插头完全插入时,尖端,环和套管与插孔中的相应触点对齐。
基本的无开关三芯音频插孔图
图1:基本的无开关三芯音频插孔。(图片来源:CUI Inc.)
图2显示了如何将开关添加到端子2位置,以便由插头尖端激活。数据表将此称为尖端开关。类似的开关也可以布置在环形端子处。稍后,我们将看到多环插孔如何支持复杂的开关阵列。
带有尖端开关的三芯音频插孔示意图
图2:带尖端开关的三芯音频插孔。(图片来源:CUI Inc.)
参考图2,当没有插入插头时,端子2和端子10接触,因此开关被分类为常闭。当插头完全插入并且尖端与端子2接合时,弹簧连接器被推回并且端子10和2之间的电路被打开。

更复杂的配置

图3显示了如何安排额外的导体和开关。显然,插头上的环形导体的数量和位置必须与插座中的触点匹配,以根据预期的顺序驱动开关。
带有一个尖端和两个环形开关的四芯插头和插座图
图3:带有一个尖端和两个环形开关的四芯插头和插座。(图片来源:CUI Inc.)
到目前为止,所描述的开关是简单的常闭型。然而,其他配置也是可用的,例如常开,单掷双掷(SPDT)和双刀双掷(DPDT)(图4)。这些开关可以与音频信号隔离,使它们能够用于控制各种其他电路。
替代开关配置图
图4:备用交换机配置。(图片来源:CUI Inc.)

一些实际的例子

所提供的连接器配置为设计人员提供了多种选择,以实现各种信号切换,插入检测和系统控制功能。主要的例子包括在扬声器和耳机之间切换音频,如图5所示,以及插头插入和控制独立于音频信号的电路的其他部分。
在扬声器和耳机之间切换音频的图
图5:在扬声器和耳机之间切换音频。(图片来源:CUI Inc.)
在图5的第一个图中,当没有插入耳机插头时,音频通过内置扬声器播放。连接器包含插入插头时打开的尖端和环形开关,如第二个图所示。这会将音频源与扬声器断开,同时将耳机连接到电路中。
图6显示了常闭尖端开关如何用于检测插头插入并照亮警告指示器。
使用尖端开关检测插头插入的示意图
图6:使用尖端开关检测插头插入。(图片来源:CUI Inc.)
图7中所示的连接器包含一个SPDT开关,用于通过插入或拔出插头在两种操作模式之间切换设备。连接器包含普通的尖端和环形触点,但端子4-6与端子1-3上的音频信号隔离。未插入插头时,端子4和5连接。插入插头可打开端子4和5,而是连接端子5和6.此转换可用于将主系统从一种操作模式切换到另一种操作模式。
使用音频插孔在设备操作模式之间切换的示意图
图7:使用音频插孔在设备操作模式之间切换。(图片来源:CUI Inc.)

结论

工业标准音频插孔体积小,功能多样,实用,可靠,便于设计人员和设备用户理解。由于对可用的各种功能知之甚少,设计人员可以利用插孔来支持新产品中的额外功能,否则需要添加更多分立开关或附件端口。通过这种方式,巧妙地使用音频插孔可以节省物料清单成本,简化硬件设计,并加快提供新功能的更新产品的上市时间。
CUI的音频连接器产品组合包含各种配置和开关类型的2.5 mm和3.5 mm插孔和插头。提供表面贴装或通孔技术,以及防护等级达到IP67的防水连接器。还提供适用于2.5 mm和3.5 mm插头的电缆安装和通孔配置。

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