接口电路及终端设备的制作方法

本公开涉及电子技术领域，尤其涉及接口电路及终端设备。

背景技术：

随着usbtype-c接口的应用愈发广泛，很多智能手机取消了3.5mm耳机接口，音频信号输出和usb信号传输复用一个usbtype-c接口。接口复用往往会对usb信号的质量造成影响。

技术实现要素：

本公开实施例提供一种接口电路及终端设备，技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种接口电路，包括：音频通路模块、usb通路模块、阻抗匹配模块、通路切换模块以及usbtype-c插座；

所述音频通路模块与所述通路切换模块连接；所述usb通路模块通过所述阻抗匹配模块与所述通路切换模块连接；所述usbtype-c插座与所述通路切换模块连接；

所述通路切换模块，用于选通所述音频通路模块和所述usb通路模块之一与所述usbtype-c插座连接；

所述阻抗匹配模块用于补偿由所述通路切换模块在usb信号传输通路上所引起的阻抗失配。

本公开提供的技术方案，一方面，通路切换模块在传输音频信号时选通音频通路模块，在传输usb信号时通路切换模块选通usb通路模块，通过切换通路达到接口复用的目的。

另一方面，由于通路切换模块所引入的阻抗易引起usb信号传输通路阻抗不连续，使得usb信号在阻抗不连续处产生反射导致信号质量下降。因此利用阻抗匹配模块的阻抗补偿作用来达到阻抗匹配的效果，从而改善usb信号质量。

在一个实施例中，所述阻抗匹配模块包括第一电感和第二电感；

所述第一电感和所述第二电感分别连接在所述usb通路模块与所述通路切换模块之间的两条差分数据线上。

通路切换模块引入对地寄生电容影响usb信号质量，通过在数据线上连接电感可以抵消通路切换模块带来的寄生电容效应，改善usb信号质量。

在一个实施例中，目标差分数据线段的长度不超过预设阈值；

其中，所述目标差分数据线段为所述第一电感与所述通路切换模块之间的数据线，或者为所述第二电感与所述通路切换模块之间的数据线。

电感与所述通路切换模块之间的距离越接近，对于寄生电容的抵消作用越明显，将该距离限定在预设阈值以内，以保证阻抗匹配的效果。

在一个实施例中，所述第一电感的感抗为l1，l1＝r²c1；

其中，r为usb信号传输通路的特性阻抗，c1为所述通路切换模块在所述第一电感所在数据线上的对地寄生电容。

根据特性阻抗和通路切换模块在第一电感所在数据线上寄生电容的具体大小，计算确定第一电感的感抗，从而根据具体电路结构选择合适的感抗值，采用该感抗值达到阻抗精确匹配，保证usb信号质量。

在一个实施例中，所述第二电感的感抗为l2，l2＝r²c2；

其中，r为usb信号传输通路的特性阻抗，c2为所述通路切换模块在所述第二电感所在数据线上的对地寄生电容。

根据特性阻抗和通路切换模块在第二电感所在数据线上寄生电容的具体大小，计算确定第二电感的感抗，从而根据具体电路结构选择合适的感抗值，采用该感抗值达到阻抗精确匹配，保证usb信号质量。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端设备，该终端设备包括第一方面所提供的接口电路。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的接口电路的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的接口电路的结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的在省略阻抗匹配模块的情况下usb信号传输通路的眼图。

图4是根据一示例性实施例示出的在包括阻抗匹配模块的情况下usb信号传输通路的眼图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种终端设备的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的设备和方法的例子。

本公开的实施例提供一种接口电路，应用于通过复用usbtype-c接口实现音频信号和usb信号传输的电子产品，例如手机、平板电脑等。该方案一方面通过通路切换达到接口复用的目的，另一方面对增加切换功能后所引入的阻抗做补偿，以达到阻抗匹配的作用，保证usb信号质量。

图1是根据一示例性实施例示出的一种接口电路的结构示意图，接口电路包括：音频通路模块101、usb通路模块102、阻抗匹配模块103、通路切换模块104以及usbtype-c插座105。

音频通路模块101与通路切换模块104连接。usb通路模块102通过阻抗匹配模块103与通路切换模块104连接。usbtype-c插座105与通路切换模块104连接。

通路切换模块104，用于选通音频通路模块101和usb通路模块102之一与usbtype-c插座105连接。

阻抗匹配模块103用于补偿由通路切换模块104在usb信号传输通路上所引起的阻抗失配。

参照图2所示，在一个实施例中，音频通路模块101包括音频编解码器(audiocodec)，用于音频信号的处理，包括耳机左右声道信号的处理，通常还包括麦克信号的处理。与其功能相对应，音频编解码器提供耳机左接口(hpl)、耳机右接口(hpr)、接地传感接口(gnd_sense)以及麦克(mic)接口。

usb通路模块102包括usb物理层(usbphy),用于usb通信。usbphy提供两条usb信号的差分数据接口，分别为数据正(dp)接口数据负(dn)接口。

通路切换模块104包括通道配置逻辑(cclogic)以及通道切换器(switch)。

cclogic用来识别耳机、上行数据流埠(upstreamfacingport，ufp)设备和下行数据流埠(downstreamfacingport，dfp)设备。

cclogic的两个接口cc1和cc2同时为低电平时，表明有耳机插入。此时switch选通音频通路模块101与usbtype-c插座105之间的连接。即将音频编解码器的hpl与usbtype-c插座105的dn连接，将音频编解码器的hpr与usbtype-c插座105的dp连接。

当cc1或cc2识别到外部有5.1k电阻下拉时，表示有ufp设备插入。当cc1或cc2识别到有外部上拉电阻(比如56k)表示有dfp设备插入。在ufp设备插入或者dfp设备插入时，switch选通usbphy与usbtype-c插座105连接。即将usbphy的dn与usbtype-c插座105的dn连接，将usbphy的dp与usbtype-c插座105的dp连接。

阻抗匹配模块103包括第一电感1031和第二电感1032。第一电感1031和第二电感1032分别连接在usbphy与switch之间的两条差分数据线上。

图3所示为在省略阻抗匹配模块103的情况下usb信号传输通路的眼图。图4所示为在包括阻抗匹配模块103的情况下usb信号传输通路的眼图。

眼图上空白的区域在横轴上的距离称为眼宽(eyewidth)，图中以w表示。在眼图上叠加的数据波形足够多时，眼宽很好的反映了传输线上信号的稳定时间。眼图上空白的区域在纵轴上的距离称为眼高(eyeheight)，图中以h表示。在眼图上叠加的数据波形足够多时，眼高很好的反映了传输线上信号的噪声容限。

比较图3和图4，在标识眼宽和眼高的六边形大小相同的情况下，图4中的数据波形与六边形之间的空白区域更大，表示在包括阻抗匹配模块103时，usb信号的的稳定时间以及噪声容限均有提高。switch引入的对地寄生电容影响usb信号质量，通过在数据线上连接电感可以抵消switch带来的寄生电容效应，改善usb信号质量。

电感与通路切换模块104之间的距离越接近，对于寄生电容的抵消作用越明显，因此可将该距离限定在一个预设阈值以内，以保证阻抗匹配的效果。例如第一电感1031与通路切换模块104之间的数据线长度和第二电感1032与通路切换模块104之间的数据线长度，两者之一或者两者均不超过预设阈值。可选的，预设阈值可设为3mm。在对usb信号质量要去较高的应用场景中，预设阈值可进一步缩小，例如设为2mm。可以通过对预设阈值具体取值的限制，起到调节usb信号质量的作用。

在一个实施例中，第一电感1031的感抗为l1，l1＝r²c1。

其中，r为usb信号传输通路的特性阻抗，c1为通路切换模块104在第一电感1031所在数据线上的对地寄生电容。

根据特性阻抗和通路切换模块104在第一电感1031所在数据线上寄生电容的具体大小，计算确定第一电感1031的感抗，从而根据具体电路结构选择合适的感抗值，采用该感抗值达到阻抗精确匹配，保证usb信号质量。

在一个实施例中，第二电感1032的感抗为l2，l2＝r²c2。

其中，r为usb信号传输通路的特性阻抗，c2为通路切换模块104在第二电感1032所在数据线上的对地寄生电容。

根据特性阻抗和通路切换模块104在第二电感1032所在数据线上寄生电容的具体大小，计算确定第二电感1032的感抗，从而根据具体电路结构选择合适的感抗值，采用该感抗值达到阻抗精确匹配，保证usb信号质量。

本公开实施例提供的接口电路，一方面，通路切换模块在传输音频信号时选通音频通路模块，在传输usb信号时通路切换模块选通usb通路模块，通过切换通路达到接口复用的目的。

另一方面，由于通路切换模块所引入的阻抗易引起usb信号传输通路阻抗不连续，使得usb信号在阻抗不连续处产生反射导致信号质量下降。因此利用阻抗匹配模块的阻抗补偿作用来达到阻抗匹配的效果，从而改善usb信号质量。

本公开实施例还提供一种如图5所示的终端设备，图5是根据一示例性实施例示出的一种终端设备的框图，该终端设备50可以是智能手机、平板电脑等。

终端设备50包括图1-图4实施例中所描述的接口电路。终端设备50还可以包括以下一个或多个组件：处理组件501，存储器502，电源组件503，多媒体组件504，音频组件505，输入/输出(i/o)的接口506，传感器组件507，以及通信组件508。

处理组件501通常控制终端设备50的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件501可以包括一个或多个处理器5011来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件501可以包括一个或多个模块，便于处理组件501和其他组件之间的交互。例如，处理组件501可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件504和处理组件501之间的交互。

存储器502被配置为存储各种类型的数据以支持在终端设备50的操作。这些数据的示例包括用于在终端设备50上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器502可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(英文全称：staticrandomaccessmemory，英文简称：sram)，电可擦除可编程只读存储器(英文全称：electricallyerasableprogrammablereadonlymemory，英文简称：eeprom)，可擦除可编程只读存储器(英文全称：erasableprogrammablereadonlymemory，英文简称：eprom)，可编程只读存储器(英文全称：programmablereadonlymemory，英文简称：prom)，只读存储器(英文全称：readonlymemory，英文简称：rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件503为终端设备50的各种组件提供电力。电源组件503可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为终端设备50生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件504包括在终端设备50和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(英文全称：liquidcrystaldisplay，英文简称：lcd)和触摸面板(英文全称：touchpanel，英文简称：tp)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件504包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当终端设备50处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件505被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件505包括一个麦克风(英文全称：microphone，英文简称：mic)，当终端设备50处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器502或经由通信组件508发送。在一些实施例中，音频组件505还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

i/o接口506为处理组件501和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件507包括一个或多个传感器，用于为终端设备50提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件507可以检测到终端设备50的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为终端设备50的显示器和小键盘，传感器组件507还可以检测终端设备50或终端设备50一个组件的位置改变，用户与终端设备50接触的存在或不存在，终端设备50方位或加速/减速和终端设备50的温度变化。传感器组件507可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件507还可以包括光传感器，如互补金属氧化物半导体(英文全称：complementarymetaloxidesemiconductor，英文简称：cmos)或电荷耦合元件(英文全称：chargecoupleddevice，英文简称：ccd)图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件507还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件508被配置为便于终端设备50和其他设备之间有线或无线方式的通信。终端设备50可以接入基于通信标准的无线网络，如无线保真(英文全称：wireless-fidelity，英文简称：wifi)，2g或3g，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件508经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件508还包括近场通信(英文全称：nearfieldcommunication，英文简称：nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(英文全称：radiofrequencyidentification，英文简称：rfid)技术，红外数据协会(英文全称：infrareddataassociation，英文简称：irda)技术，超宽带(英文全称：ultrawideband，英文简称：uwb)技术，蓝牙(英文全称：bluetooth，英文简称：bt)技术和其他技术来实现。

在示例性实施例中，终端设备50可以被一个或多个应用专用集成电路(英文全称：applicationspecificintegratedcircuit，英文简称：asic)、数字信号处理器(英文全称：digitalsignalprocessing，英文简称：dsp)、数字信号处理设备(英文全称：digitalsignalprocessingdevice，英文简称：dspd)、可编程逻辑器件(英文全称：programmablelogicdevice，英文简称：pld)、现场可编程门阵列(英文全称：fieldprogrammablegatearray，英文简称：fpga)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。