专利名称：自动辨别模拟信号输出和输入的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种自动辨别模拟信号输出和输入的装置及方法，特别涉及一种插入语音插座(phone jack)中，利用模拟信号输出和输入装置的阻抗作为判断该模拟信号为何种外接装置的信号。
背景技术：
目前绝大部份的个人计算机(PC)或笔记型计算机(NB)均提供两个语音插座(phone jack)，一个用来当作模拟信号的输入，另一个用来当作模拟信号的输出。因语音插座的体积很小，所以无法有明确的标识，使得使用者无法立即辨别哪一个语音插座为模拟信号的输入，哪一个语音插座为输出。使用者往往都会将输入的语音插座当作输出，或是将输出的语音插座当作输入。因此，造成使用者的不便。
另一方面，由于科技的进步，一般的笔记型计算机(NB)的体积是越来越小。模拟信号的输出与输入要分别需要一个语音插座，对于笔记型计算机(NB)的体积缩小而言，将是一大限制。若能减少其语音插座的数量，可使笔记型计算机可利用的空间增加，也使笔记型计算机(NB)有缩小体积的可能。
综上所述，本发明提出一种自动辨别模拟信号输出和输入的装置及方法，利用插入语音插座的输入/输出装置的阻抗，判断插入该语音插座的装置为模拟信号输入或是输出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题为提供一种自动辨别模拟信号输出和输入的装置及方法，可以减少语音插座的数量，节省电路板的使用空间。
为实现上述目的，本发明提供了一种可自动辨别模拟信号输出和输入的装置。该装置具有一语音插座(phone jack)、一检测装置以及一多任务器。该语音插座可以插入一外接装置。该检测装置检测该外接装置的阻抗，判断该外接装置的类型，并输出一控制信号。该多任务器控制语音插座与多个电路的连接。该控制信号使语音插座适切的连接至该等电路之一。
该检测装置与该外接装置的连接构成一分压电路，该控制信号是该分压电路中的分压点电压。为了清楚区别各种阻抗，该检测装置可选择性的提供多个电阻中的一个与该外接装置的阻抗连接，构成该分压电路。
该控制信号可以通过一模拟数字转换器，转换成一数字句柄，以便于一数字控制单元处理。
在判断该外接装置的类型后，该数字控制单元会切断该检测装置与该外接装置的连接。
本发明另外还提出一种自动辨别的方法。首先，先检测一语音插座是否有插入一外接装置。接着，检测该外接装置的阻抗，并转换成一对应控制信号。最后，根据该控制信号，选择性的将多个电路中的一个通过该语音插座，连接到该外接装置。
为使本发明的上述目的、特征、和优点有进一步的了解，配合附图，详细说明如下
图1为本发明第一较佳实施例的方框图。
图2A为图1中检测装置与语音插座以及一连接检测电路的一实施例；图2B为图1中译码装置的一实施例；图2C为图1中多任务器的一实施例；图3为本发明第二较佳实施例的方框图。
图4为本发明第二较佳实施例电路示意图。
图5A、5B为判断模拟信号输入/输出装置流程图。
其中，附图标记说明如下11~控制装置，13~检测装置，15~语音插座(phone jack)，16~多任务器，18~模拟输出，19~模拟输入，23~连接检测电路。
400~AC’97芯片，41~语音插座(phone jack)，401~检测装置，402~控制装置，403~开关装置。
具体实施例方式
图1为本发明第一较佳实施例的方框图。根据本发明自动辨别模拟信号输出和输入的装置，至少包含一语音插座15、一控制装置11、一检测装置13、以及一多任务器16。
检测装置13负责检测插入语音插座15外接装置的阻抗。多任务器16负责选择内部多个电路(譬如模拟输入19与模拟输出18)其中的一个与外接装置的连接。控制装置11控制各个装置的操作。
简单的说，控制装置11根据检测装置13所检测出的电压值，判断出外接装置的类型后，会驱动多任务器16，使多任务器16送出模拟输入信号或是模拟输出信号。
参照图2A，图2A为图1中该检测装置13与该语音插座15以及一连接检测电路23的示意图。连接检测电路23负责检测是否有外接装置插入语音插座15。该检测装置13包含三个电阻(R3~R5)、三个晶体管(Q1~Q3)以及一电压源(Vrefout)。在外接装置插入语音插座15后，控制装置11会送出信号，使得晶体管Q1~Q3按顺序导通，让电阻R3~R5分别与插入语音插座15的外接装置阻抗相串联，按顺序求得三个外接阻抗上的分压值。三个分压值会按顺序送入一个ADC，以转换为三个数字值。最后，三个数字值会送入控制装置11作为判断的依据。
当控制装置11判断出外接为何种装置时，会送出信号驱动多任务器16。若外接装置为一种模拟信号的输出，如麦克风(MIC-In)或输入音源(Line-In)等信号源，则多任务器16会使模拟输入19与外接装置相连接。若外接装置为一种模拟信号的输入，如喇叭或耳机等，则多任务器16会使模拟输出18与外接装置相连接。
当然，控制装置11输出的信号，可先经过一译码装置12，再耦接到检测装置13以及多任务器16，以减少控制装置11输出端的数目。如图2B所示，该译码装置12其中的一实施例为一3对8译码器。
图2A所示，当外接装置未插入语音插座15时，JD信号会保持在低电平Low(以下简称L)，当外接装置插入语音插座15时，则JD信号会由L变成高电平High(以下简称H)。
一旦控制装置11检测到JD信号由L变成H时，会送出图2B所示的GPIO0、GPIO1和GPIO2信号给3×8译码器U3，例如MM74HCT138，其中G1为H，G2A和G2B为L，如此才能输入。3×8译码器U3的A、B和C的信号GPIO0、GPIO1和GPIO2是由控制装置11所控制。当外接装置插入图2A的语音插座15时，图2B的GPIO2、GPIO1和GPIO0的信号为LLH，使得3×8译码器U3的输出端Vref-2.2K#(Y1)为L，其余输出端(Y2~Y6)均为H，送入AND门U4C。3×8译码器U3的输出MIC-ON#(Y4)为L，使得Vref-2.2K为H，让图2A的晶体管Q1为ON，使第2A图中的电阻R3和外接装置阻抗串联。通过提供一固定电压Vrefout以及利用二电阻的分压，可求得外接装置阻抗上的第一分压位准，经过DCVOL信号线，送入控制装置11。
相同的道理，只要由控制装置11控制图2B的GPIO2、GPIO1和GPIO0的信号，便可按顺序使3×8译码器U3的输出端Vref-47K#(Y2)与Vref-100#(Y3)为L，也可按顺序使Q2与Q3为ON。当Q2为On时，电阻R4和外接装置阻抗串联。当Q3为On时，电阻R5和外接装置阻抗串联。这样，第二与第三分压位准便相对的产生，可以通过DCVOL信号线，送入控制装置11。
当控制装置11得到第一、第二和第三分压电位基准后，利用软件判断出外接装置的种类，软件的流程稍后会详加说明。
以下由外接装置为一麦克风作为一实施例。
当控制装置11判断出外接装置的种类时，会利用3×8译码器U3送出该装置的使能信号。例如当控制装置11由第一、第二和第三分压位准，判断出外接装置为麦克风时(MIC)，控制装置11会使3×8译码器U3的输出端MIC-ON#(Y4)为L，其它输出端均为H。如此的信号，会使图2A中的Q1保持在开启状态，以提供麦克风的DC电源。另一方面，信号会送至图2C中的多任务器集成电路(IC)U1与U2。图2C为图1中多任务器16的一实施例。多任务器IC U1与U2便将PH1与PH2上的信号(即由麦克风来的AC信号)，送至MIC1与MIC2。而MIC1与MIC2连接至MIC信号的输入电路。
需特别注意的是，当控制装置11判断出外接装置是喇叭或是音源输入时，会通过图2B的译码装置12，关闭图2A的Q1、Q2以及Q3，切断检测电路13与语音插座J1的连接。
其它的实施例可由熟悉此技术的业界人士类推而得知，在此不再多述。
本发明的装置可内建于AC’97(Audio Codes’97)中，故并不会占用到原有的空间。
AC’97是由Intel所提出的。AC’97是要建立一个高品质的个人计算机音效，此规格在1997年制定，所以称为AC’97。AC’97把声音(Audio)分为二个部份，数字(digital)和模拟(analog)部份，其优点有(1)可提供高品质输出，到达90db的SNR(信号噪声比)，因为把数字信号和模拟信号分开，可减少干扰。(2)降低系统成本。(3)增加弹性。目前，市面上的音效芯片可分成三种规格，其中AC’97为低阶市场主流，以2声道及4声道芯片为主，但日前已有6声道芯片产生了。
图3为本发明第二较佳实施例的方框图。如图所示，将检测装置401和开关装置403内建于AC’97芯片400中，当AC’97芯片400检测到外接装置插入语音插座41中，会使AC’97芯片400内部的检测装置401会检测出目前外接装置阻抗所对应的电压值，送给AC’97芯片400作判断，AC’97芯片400判断后，会使控制开关装置403接通，控制语音插座41与其它电路的连接。
图4为本发明第二较佳实施例的电路图。如图所示，其中检测装置401包含3个电阻(R3~R5)，和一开关(SW1)，该检测装置401分别将3个电阻(R3~R5)与外接装置的阻抗相串联，再将所对应的电压值，分别送入到AC’97芯片400作软件的判断，软件的判断流程稍后会详细的介绍。
当AC’97芯片400判断出插入语音插座41为何种外接装置时，AC’97芯片400会控制开关装置403，以输出对应的信号给语音插座41。
假定图2A中的电压源Vrefout设为2.5V，电阻(R3~R5)分别为2.2K、47K和100 ohm。利用三种等级(order)不同的电阻，来仔细检测外接装置的阻抗。表1为不同模拟装置之电压位准表以及判断标准。表1中同时显示出各个分压值换算成四位的数字编码时的范围。
如表1所示，由于喇叭的种类众多，所以大致分为阻抗10K~100K和100~150这两种类型。
表1为不同模拟装置电压位准表。
表1若此时的外接装置为喇叭1(阻抗10K~100K)时，和电阻R3串联之后，可得知喇叭1上的第一分压位准约介于2.05V至2.45V；换算成四位的数字值，应该是介于13到15之间。同理，可以推得第二和第三分压位准的范围以及其对应之数字值的范围。以此，便可以建立出如表1中最右侧一列的判断标准，来判断外接装置为何种装置。
也就是说，如果第一、第二以及第三分压位准的数字值分别是14、8以及15时，由表1中最右侧一列便可以查出此时外接装置是阻抗介于10K~100K的喇叭1，然后进行相对应的控制。
接下来将详细介绍图5A和图5B中的软件判断流程若插入语音插座的外接装置为喇叭，喇叭的阻抗为10K。首先，步骤50为程序的开始，在步骤51中，先判断是否检测到有外接装置插入语音插座(Jack-Detect)，若否，则回到步骤50程序起始处，再继续检测Jack-Detect；若检测到Jack-Detect，则到步骤52。
当外接装置插入语音插座时，语音插座的信号会由L变成H，此时Jack-Detect信号为H。在步骤52，先判断Jack-Detect信号是否为H，若否，则至步骤521，表示并没有装置插入，则再回到步骤50，继续检测Jack-Detect。
当检测到Jack-Detect信号为H时，则至步骤53，等待N msec，因每个零件的延迟时间不同，故等待N msec，以平衡每个零件的延迟时间。
等待N msec后，则至步骤54，首先先将图2A(或是图4)中的电阻R3与外接装置的阻抗相串联，得到外接阻抗的第一分压位准，然后转换为数字值(以下称DCVOL1)后，到步骤55，等待N msec后，再到步骤56，将DCVOL1锁住，然来再回到步骤53。
等待N msec后，到步骤54中，将图2A(或是图4)中的电阻R4与外接装置的阻抗相串联，得到外接阻抗的第二分压位准，然后转换为数字值(以下称DCVOL2)，到步骤55，等待N msec后，再到步骤56，将DCVOL2锁住，然来再回到步骤53。
等待N msec后，到步骤54中，再将图2A(或是图4)中的电阻R3与外接装置的阻抗相串联，得到外接阻抗的第三分压位准，然后转换为数字值(以下称DCVOL3)后，到步骤55，等待N msec后，再到步骤56，将DCVOL3锁住。
得到第一、第二和第三电压位准的数字值(DCVOL1、DCVOL2、DCVOL3)后，则到步骤57，将图2A中的Verf-2.2K、Vref-47K和Vref-100设定为H，或是将第4图中的开关SW1断路，然后到到步骤58。
步骤58、59、60以及61中均为一些判断的标准，其根据是图6中的各种不同的分压数字值的可能范围。比如说，如果此时第一、第二和第三电压位准的数字值使得步骤58、59、60以及601分别执行，便可以得知此时的外接装置为CD的信号源输出(line-out)。接着便应该执行后续的信号传递步骤50。图5B中的VOL1L、VOL1H、VOL2L、VOL2H、VOL3L以及VOL3H等辨别参数为可程序的，可储存在一般缓存器、可程序内存或是软件文件内，方便更改该辨别参数。
表2为MMT74HCT138的真值表。
表2表2为图2中译码器U3的真值表，其中H代表高电位(High voltagelevel)，L代表低电位(Low voltage level)，×代表忽略(don’t care)。
综上所述，本发明比原有技术有以下优点一、本发明仅利用一个语音插座phone jack便可自动判断出，目前插入语音插座phone jack的外接装置，使用者不用再自行判断选择语音插座phone jack的插槽，不像原有技术，需要两个以上的phone jack，以区别模拟信号的输入和输出。
二、本发明若利用两个可自动辨别的语音插座phone jack，则该语音插座phone jack可同时为模拟信号的输入，或是同时模拟信号的为输出，或是分别为模拟信号的输入以及输出，方便使用者的使用。
三、本发明可节省电路板的使用空间，可直接将本发明内建于芯片中，大大地节省电路板的空间，且当使用的外接装置为不常见的装置时，使用者可利用软件，自行调整软件原先所设定的电压位准上下限，配合使用者的外接装置阻抗，不会有不匹配的现象发生。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些更动与润饰，因此本发明保护范围应当视权利要求书所要求保护的范围为准。
权利要求
1.一种自动辨别模拟信号输出和输入的装置，包括一语音插座phone jack，用来插入一外接装置；一检测装置，用以检测上述外接装置的阻抗，以判断上述外接装置的类型，并输出一控制信号；以及一多任务器，控制上述语音插座与多个电路的连接，该控制信号是使该语音插座恰当的连接到相应的一电路。
2.如申请专利范围第1项所述之装置，其中，该检测装置可选择性的提供多个电阻中的一个与该外接装置的阻抗连接，构成一分压电路，该控制信号是该分压电路中的分压点电压。
3.如申请专利范围第2项所述的装置，还包括一模拟数字转换器，用来将该分压点电压转换为一数字句柄；一控制单元，根据该数字句柄，判断该外接装置的类型，并控制该多任务器，使该语音插座恰当的连接到相应的一电路。
4.如申请专利范围第1项所述之装置，还包括一储存装置，用来储存一辨别参数，该检测装置根据该外接装置的阻抗以及辨别参数，判断外接装置的类型。
5.如申请专利范围第4项所述的装置，其中储存装置为一软件文件模块或是缓存器或是可程序内存之一，用来储存上述辨别参数。
6.一种自动辨别模拟信号输出和输入的方法，包括下列步骤检测阻抗，通过一语音插座与一外接装置相连接，检测该外接装置的一阻抗，并转换成一对应控制信号；以及根据该控制信号，选择性的将多个电路中的一个通过该语音插座，连接至外接装置。
7.如申请专利范围第6项所述的方法，其中，检测该外接装置阻抗的步骤包含有下列步骤连接一检测电路与该外接装置形成一分压电路；检测该分压电路之一分压点的电压；以及转换该分压点的电压成该控制信号。
8.如申请专利范围第7项所述的方法，其中，另包含有下列步骤在检测该外接装置阻抗后，切断该检测电路与该外接装置的连接。
9.如申请专利范围第7项所述的方法，其中，该分压电路是由以下列步骤所形成按顺序提供位于该检测电路中的多个电阻其中的一个与该外接装置相连接。
10.如申请专利范围第7项所述的方法，其中，转换成对应控制信号包含有下列步骤比较该分压点的电压以及一辨别参数，转换成该控制信号。
全文摘要
本发明提出一种自动辨别模拟信号输出和输入的装置及方法，利用插入语音插座(phone jack)的外接装置的阻抗，判断插入语音插座(phone jack)的外接装置为模拟输出，如喇叭(speaker)、耳机(earphone)等，或是模拟输入，如麦克风(microphone)等。并且，自动的切换内部电路与外接装置的连接。
文档编号G06F11/34GK1506828SQ0215454
公开日2004年6月23日 申请日期2002年12月6日 优先权日2002年12月6日
发明者张义树, 苏祝鼎, 王文祺 申请人:瑞昱半导体股份有限公司