連接器是我們電子工程技術人員經常接觸的一種部件。它的作用非常單純:在電路內被阻斷處或孤立不通的電路之間,架起溝通的橋梁,從而使電流流通,使電路實現預定的功能。連接器是電子設備中不可缺少的部件,順著電流流通的通路觀察,你總會發現有一個或多個連接器。連接器形式和結構是千變萬化的,隨著應用對象、頻率、功率、應用環境等不同,有各種不同形式的連接器。例如,球場上點燈用的連接器和硬盤驅動器的連接器,以及點燃火箭的連接器是大不相同的。但是無論什么樣的連接器,都要保證電流順暢連續和可靠地流通。 就泛指而言,連接器所接通的不僅僅限于電流,在光電子技術迅猛發展的今天,光纖系統中,傳遞信號的載體是光,玻璃和塑料代替了普通電路中的導線,但是光信號通路中也使用連接器,它們的作用與電路連接器相同。
連接器分類
連接器產品類型的劃分雖然有些混亂,但從技術上看,連接器產品類別只有兩種基本的劃連接器分辦法:①按外形結構:圓形和矩形(橫截面),②按工作頻率:低頻和高頻(以3MHz為界)。
按照上述劃分,同軸連接器屬于圓形,印制電路連接器屬于矩形(從歷史上看,印制電路連接器確實是從矩形連接器中分離出來自成一類的),而流行的矩形連接器其截面為梯形,近似于矩形。以3MHz為界劃分低頻和高頻與無線電波的頻率劃分也是基本一致的。
至于其它按用途、安裝方式、特殊結構、特殊性能等還可以劃分出許多不同的類型,并常常出現在刊物和制造商的宣傳品中,但一般只是為了突出某一特征和用途,基本分類仍然沒有超出上述的劃分原則。
考慮到連接器的技術發展和實際情況,從其通用性和相關的技術標準,連接器可劃分以下幾種類別(分門類):①低頻圓形連接器;②矩形連接器;③印制電路連接器;④射頻連接器;⑤光纖連接器。
品牌特點
Tyco--1998年收購AMP成為連接器行業老大,產品的產業分布較廣,在汽車、電腦及周邊、工業方面比較強;交期/質量不能一概而論,總體來說我個人認為還可以。
Molex--做端子,膠殼起家的,故現在在中國大陸賣得最多的還是端子膠殼,是消費類電子連接器的世界老大,但對于大部分5XXXX(日本產)、9XXXX(歐洲產),7XXXX(美洲產),4XXXX(美洲產)這些系列的物料,交期非??植?。質量當然也比較可以。
Amphenol--通過收購合并等變成連接器世界老三,在軍工,航天/航空,通信方面非常有名,2005年更收購了泰瑞達,增加了其在高速通信連接器市場的競爭力。但他沒有像TYCO,MOLEX的統一和網站,不同產品,不同分公司,有不同的網站,共有幾十個網站都是屬于AMPHENOL的。在產品檢索上非常頭痛,而價格也比較亂。不過,因為不同分公司一定程度上是競爭對手,故交期個人認為合理。但價格方面必須找到最適合的人,否則,報的價格還是嚇死人。呵呵
FCI--連接器老四,又叫法馬通,去年被美國財團收購,在通信連接器及汽車連接器方面比較強。
Samtac--最有名的是板對板產品(排針,排母等),對于交期及價格,有人說好,有人說不好,沒有實際接觸過,不好說。
JAE--日本航空電子,主要做電腦周邊,汽車連接器及通信連接器等,但在大陸,主要是FPC等精密連接器比較有名。
3M--美國公司,在光纖HOT MELT方面,有很強的專利技術,另外MBR連接器等也不錯。
Yazaki--日本的,主要在汽車連接器,不熟,我有客戶代理他們的產品。
JST--日本壓著端子,主要是做線到板的端子,膠殼及WAFER等,國內已經有很多仿品?,F在亦有開發一些新產品。
Hirose--日本廣瀨,除了軍工、航天/航空沒有涉及外,其他行業都有做到了,但在大陸,主要是FPC等精密連接器比較有名。
Foxconn--臺資,在電腦及周邊產業做連接器很厲害,其他方面不怎么樣。
ERNI--德資公司,在深圳有OFFICE,主要做通信連接器及DIN41612等。
SUMITOMO--住友,主要做汽車連接器。
ITT--做的產品很雜,但產業分布比較均勻。
ELCO--日本的,現在主要見到的是他在手機等移動數碼產品上的連接器。
HARTING--德國哈丁,主要是工業連接器,如DIN41612, HARD METRIC等。
Molex智能手機連接器整體解決方案
消費類電子連接器龍頭,美國Molex莫仕連接器為智能手機行業和客戶打造最全面的連接器解決方案,眾所周知,手機市場已經從功能機迅速轉移到 智能手機,從千元智能機到高端四核、雙核手機已經推出到市場。而莫仕是現今唯一一家可以完整提供手機連接器方案的公司,提供的產品涵蓋:
1.板對板連接器,簡稱BTB:
作為莫仕最優勢產品之一,莫仕板對板配合智能手機纖薄設計,從最低組合高度0.7mm到1.5mm均大量被國際、國內各品牌采用;其中,熱銷B8系列板 對板,0.8mm組合高度、支持大角度插拔以提高生產效率并減少因插拔角度過大導致金屬端子、塑料壁損壞,已經廣泛應用在各大品牌,Motorola 7.1mm厚度刀鋒Razr為最經典應用。
另外,莫仕板對板具前瞻性考慮到智能手機高傳輸速度,將高速理念融入到設計,可以滿足各種高 速傳輸要求,也已經推出帶屏蔽版,以配合客戶需要板對板EMI帶功能的要求,蘋果iPad/iPhone/iPod都在大量采用莫仕板對板;不僅傳輸速 度,世界領先0.35mm間距的板對板將在今年面市,會在某大品牌的新機型上亮相。
2. FPC連接器
莫仕微型產品家族之一,FPC連接器從最小0.2mm、0.25mm間距到通用型0.3mm、0.5mm間距,板上高度最低0.62mm到常用1.0以 下高度,同時前翻、后翻設計都是各大廠家所青睞,也有配合FPC線凹口、耳朵的設計;莫仕FPC連接器跟板對板一樣能滿足高速傳輸和EMI屏蔽版本。
3. Micro SD卡座
莫仕作為第一家和Scan Disk、Motorola一起設計Micro SD卡座的廠家,有Push-Push、Push-Pull、翻蓋等設計提供最可靠、最耐用的解決方案,也是在“摩諾三索”機型上大量的采用,均可通過各 種測試,如震動、跌落等。其中Push-Push型,最低高度只有1.28mm,全系列都可以達到插拔10,000次的壽命。與此同時,莫仕已經制作出下 一代記憶卡UHS-II的卡座配合UHS-II記憶卡,與Micro SD幾乎同樣的尺寸可以達到2TB容量,速度最低達到300MB/s,卡座已經為UHS-II準備好,預計在12年底或明年上市。
4. SIM卡座
為了智能手機元器件更省空間,讓電池、其他元器件擁有更多的位置,莫仕SIM卡座已經推出最領先的Micro SIM卡座:帶托盤、不帶托盤、導向式;同時也有6pin、8pin SIM卡座配合不同需求。
5. 電池連接器
莫仕電池連接器擁有各種間距、高度,優質的材質使產品使用壽命更長,電流接觸更可靠、穩定;莫仕專門針對消費類電子的線對板(78171、 78172):1.20mm 間距,最大電壓支持50 Volts AC/DC;電流1.5 Amps,配合高度僅為1.55mm(2Pin 到5Pin),1.60mm(6Pin),已經大量在智能手機電池、側按鍵、喇叭等方面應用。
6. 攝像頭模組插座
莫仕攝像頭模組插座產品線十分廣泛,可以配合不同尺寸的攝像頭模組進行裝配、拆卸;板上型、沉板型可以配合各種厚度智能手機的設計‘另外,莫仕也提供EMI屏蔽蓋供選擇配合使用。
7. 輸入輸出連接器,簡稱I/O
莫仕的Micro USB和Micro HDMI均提供不同接板方式:SMT型、穿板型及SMT穿板混合型;還提供板上、板下及沉板來滿足不同設計的需求。耐插拔(10,000次)、抓板力足、供電和信號穩定是莫仕I/O連接器的最大優勢。
傳統的軟板、金屬板天線已經無法滿足智能手機對空間的要求,而LDS天線則是智能手機行業首選。莫仕是現今世界擁有最多臺LPKF公司鐳雕機器的天線制 造商,同時也擁有專業的射頻和測試工程團隊,可以為智能手機打造出信號強且穩定的LDS天線,合作方式基本分以下三種:
1)莫仕負責射頻和結構設計
2)與客戶共同開發產品
3) 客戶提供射頻和結構設計, 莫仕按照客戶設計生產
莫仕也有配合射頻方面的連接器供智能手機設計時選擇。
9. 手機配件類增值產品:
Micro USB線纜
Micro HDMI線纜
由莫仕仕東莞工廠制造的線纜,給智能手機提供高品質的線纜
莫仕提供的高保真耳機是由S’Next日本公司設計及研發,可以為智能手機打造不同價位的產品:低端標配、高端選配。
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Dock底座、轉換線纜
NXP 高效ESD保護的HDMI接口解決方案
恩智浦提供各種量身定做的HDMI產品組合,包括發射器、接口調節及保護裝置,可簡化HDMI接口設計過程。該方案經過優化可實現相當簡單的布線,并且能提供最佳的ESD保護和HDMI信號調節機制,能輕松搭配C型和D型連接器。
方案概述
HDMI為“高清晰度多媒體接口”縮寫,是一種數字化視頻/音頻接口技術,是適合影像傳輸的專用型數字化接口,其可同時傳送音頻和影音信號,最高數據傳 輸速度為5Gbps,同時無需在信號傳送前進行數/?;蛘吣?數轉換,現在在手機、平板電腦、DV攝像機、數碼相機等領域中廣泛采用了這種接口技術。
阻抗匹配(100歐姆差分)TMDS線路是HDMI接口設計的關鍵,具有最低的線路電容,允許差分信號和強大的系統級ESD保護的最大眼開度。恩智浦積 極支持眼開模式測試,位于法國卡昂的授權測試中心提供HDMI符合性測量(包括TDR),同時提出多種高效便捷的HDMI接口方案,在信號調節和ESD保 護方面表現出色。
功能框架
低功耗HDMI發射器連接至一個3 x 8 DVI,支持CED和HDCP。該發射器反向兼容DVI 1.0,可連接至任意DVI 1.0或HDMI接收器。HMDI ESD保護機制在用HDMI電纜將源設備和接收設備,例如電視,移動電話,多媒體盒和其他設備相連時,保護其不遭受ESD和瞬間放電。
該HDMI接口條件解決方案提供一個幾乎不需要任何分立元件的簡潔直接的路由選擇。這些設備集成了多種功能,如:將電平轉換至HDMI接口規格所需的電壓水平,以及不再支持高電壓的移動設備的sub-μ技術系統芯片。
方案特點及優勢
高系統級ESD保護(IEC61000-4-2 4級)
——“零夾緊”概念可以防止ESD脈沖在系統芯片之間傳遞。
完全支持熱插拔檢測,DDC,CEC
——綜合水平轉移信號線路
——集成上拉電阻
——綜合CEC吸動電流源
——當芯片禁用時,集成電源管理節省97%。
兼容HDMI Type-C型和d型連接器
——完全符合NXP參考版的規格
——緊湊SOT1156包(2.1 x 2.5 x 0.4毫米)。
優勢:
1、減少時間和設計空間
2、直接路由(即使在兩層板)
3、 延長電池壽命由于Auto-Eco選項
4 、更少的組件
沒有必要在系統微控制器GPIO上為IP4791芯片提供一個專用的電源管理引腳,并且該方案也不支持這個功能。將ACTIVE引腳接到連接器的HOTPLUG引腳即可自動實現芯片使能。
IP4791芯片連接圖
Molex醫療設備連接器解決方案
目前,Molex推動醫療設備OEM廠商為客戶提供先進產品的完整的先進技術產品組合包括定制互連產品、微小型解決方案、光纖和毛細管,以及電磁干擾 (EMI)吸收技術。
Molex戰略醫療市場經理Anthony Kalaijakis評論道:“業界希望創新的新型醫療設備達到最佳性能,越來越多的設計工程師認識到基礎的電子互連及相關技術的重要性。由于我們一直努 力為客戶提供能夠輕易集成的互連產品,Molex解決方案具有難以置信的效能和效率。而且,我們參與設計的時間越早,客戶、最終用戶及病患所獲得的益處越 大?!?/p>
1. HOZOX? 電磁干擾(EMI)吸收帶和薄板
Molex醫療產品組 合的最新成員是HOZOX? 電磁干擾 (EMI) 吸收帶和薄板。HOZOX 吸引技術采用獨特的雙層設計以實現EMI噪聲抑制性能最大化,特別適合高頻醫療設備制造商。磁層的復合粉末可以吸收較低頻率電磁能量,而導電層的粉末和高 損耗介電樹脂則吸收高頻電磁能量。這些產品具有極薄的外形尺寸,并且提供兩種不同的帶規格,以及A4薄板規格,所有這些產品均可以根據特定的規格方便地沖 切。
2. Affinity Medical?
Affinity Medical 最近推出 MediSpec? Silicone Cable解決方案,硅包覆成型產品不僅具有耐用性和彈性,而且可以保護電纜芯線避免使用和消毒過程中遇到的嚴苛環境的影響。其它產品包括用于電生理學、 ECG、牙科、動態心電圖及動態心電圖監測、心室輔助設備、一次性和可重復使用的導管電纜,以及采用單一通道、多通道分叉(雙通道)和三分叉(三通道)微 創血壓電纜的定制電纜,Affinity還提供定制隔板插座和定制設備對設備接口電纜。
3. Temp-Flex? 專用電線
Temp-Flex,提供Temp-Flex? 專用電線,該公司是專用微小型電線、電纜、帶子和連續式線圈的精密制造商,使用生物相容涂層和醫療等級基礎金屬。其產品適合通常出現極端條件和嚴苛環境的 可移植微創應用。公司能夠在電線上擠制0.3 mil (0.0003”)壁厚無孔洞生物醫學涂層,比人的頭發還細,而且,其功能包括切割、剝除、彎曲和浸錫及微同軸電纜準備。
4. Polymicro Technologies – 專用光纖和毛細管
Molex 子公司Polymicro Technologies提供用于多種醫療應用的產品,該公司是世界領先的石英毛細管和特種光纖、光纖與毛細管組件、分立微型組件和石英光纖套管供應商。 Polymicro Technologies的微創醫療設備獲得FDA注冊,并且符合CGMP要求。
5. MediSpec? 混合圓形MT電纜和插座系統
MediSpec? 混合圓形MT電纜和插座系統是集成式光學和電氣解決方案,可以減少醫療設備和儀器中所需的連接器數目。
6. MediSpec? 模塑互連器件/激光直接成型(MID/LDS)能力
MediSpec? 模塑互連器件/激光直接成型(MID/LDS)能力結合了雙注塑工藝的多功能性和LDS能力的高速度和高精度,幫助醫療設備設計人員將復雜的電氣和機械特性集成在高度緊湊的應用中。
7. Molex 印刷電路組件
低側高的Molex 印刷電路組件提供觸覺硅樹脂隔膜圖形覆蓋、銅線或聚酰亞胺電路和微電路板組件,在浮窗下嵌入LED,擴大視角、增加視覺亮度、減少光擴散(light bleed)、改進組件,并且簡化彎曲表面的使用。
8. 微型產品
Molex不僅注重減小互連產品,還通過微型產品提供更高的性能、可靠性和耐用性水平,其微小型堆疊板對板連接器適用于最薄的手持式設備,并且為OEM廠商提供了一系列高速選項,具有滿足醫療應用中嚴苛封裝需求的靈活性。
9. FCT Electronics Group
專注于設計和制造定制混合布局連接器和電纜組件,FCT Electronics Group幫助Molex建立了為更廣泛客戶提供定制解決方案的能力。
基于雙通道光電耦合離軸旋轉連接器設計方案
1.引言
在一些設備或裝置中需要在相對旋轉的部件之間進行相互通信,傳輸如視頻信號、音頻信號、控制信號、傳感信號等?,F今使用的旋轉連接技術實現方法主要有:
1)采用光纖旋轉連接器,但是該器件必須安裝于旋轉軸中心或允許偏離中心很小的距離,在一些旋轉軸中需要進行液壓、氣壓傳動以及需要布設其他線路的場合則不適用,且機械加工精度要求也較高;
2)采用集電環,但是隨著信號傳輸路數的增加需要相應增加集電環數,使信號傳輸可靠性降低,且容易受到環境電磁干擾;
3)采用光電耦合進行非接觸信號傳輸,目前文獻中存在一些利用紅外耦合實現在相對旋轉的部件之間的通信的方案,但是紅外發射與接收電路及信號變換電路集于光電耦合板中且光信號軸向發射,使旋轉連接件體積較大在一些空間受到限制的場合難以應用。
為了解決上述旋轉連接技術實現方法中的一些不足,本文提出一種基于光電耦合技術的旋轉信號傳輸裝置。該旋轉信號傳輸裝置在相對旋轉的部件之間以光為信號 載體進行非接觸信號傳輸,使用發光二極管(LED)和光電二極管作為光發射器件與光接收器件,整個裝置結構簡單,對機械加工精度要求低,易于組裝和安裝, 且成本低。
2.裝置組成及原理
本裝置由信號收發電路模塊Ⅰ、信號收發電路模塊Ⅱ、光電耦合旋轉連接部件三部分組成,如圖1所示。
2.1 光電耦合旋轉連接部件
如圖2所示,光電耦合旋轉連接部件套在設備的轉動軸上,旋轉套管固定于轉動軸隨轉動軸一起轉動,固定套管通過法蘭結構與設備的固定平臺連接??紤]到在光 電傳輸的過程中,外界光輻射以及發光LED在套管內壁的反射光也會對信號傳輸可靠性造成影響,對因此在固定套管內壁涂有吸光涂層以吸收外界光輻射和反射 光。
2.1.1 工作原理
旋轉套管隨轉動軸一起轉動,使旋轉套管和固定套管上的LED和光電二極管發生相對轉動,其空腔內形成360度覆蓋的復合光場,使光電二極管轉到任意角度時都能接收到來自相對的LED發光管的光信號,從而實現在任意轉速旋轉中傳遞信號。
信號收發電路模塊
信號收發電路模塊Ⅰ位于設備的轉臺或轉軸上,信號收發電路模塊Ⅱ位于設備的固定部分,信號收發電路模塊Ⅰ、Ⅱ功能相同,有兩個作用:
1)將設備轉軸上或固定平臺上的發來的電信號變換為能夠驅動發光二極管的電信號;
2)將光電檢測信號放大并經過波形的整形穩幅后發送給設備轉軸上或固定平臺上的控制系統。
信號收發電路模塊結構如圖4所示。由于發光LED與相應的接收光電二級管處于相對旋轉之中,光電二極管接收到的有效光功率并不穩定,而是處于波動狀態, 因此得到的光電檢測信號也是波動的。一般由于光電檢測信號較弱,在輸入信號收發電路模塊后首先要通過放大電路對檢測信號進行放大,放大后的信號波形上升和 下降速度變慢,波形穩定部分也會有一定的波動。因此信號波形還要經過整形穩幅電路處理以提升其上升和下降速度同時使波形平穩。
3.實驗與結果分析
由于在旋轉連接部件中光信號發射與接收是在相對旋轉中進行的,光場的分布會對信號的傳輸質量造成影響。實驗的目的是驗證設計是否合理,為此測試了雙通道 光電耦合離軸旋轉連接器對物理層中位信號的傳輸性能,包括誤碼率的大小、輸入連接器的信號與輸出連接器的信號波形比較。實驗的電路原理圖如圖5所示。
3.1 器件選擇
光發射器件可以選用紅外LED、白光LED、激光二極管等,光接收器件可以選用PIN光電二極管,光電三極管等。隨著科學技術的發展,紅外發射與接收器件目前已廣泛應用于遙控、遙測和短距通信等領域。
在本設計的實驗中選用市售具有較高響應速度的紅外發光二極管和光電二極管作為連接器中的光通信器件。選用單片機作為轉臺上的信號發送與接收控制器,用微 機作為上位機,兩者通過RS232串口和旋轉連接器連接通信。為降低線路復雜性,轉臺上的電路使用9v層疊電池穩壓為5v做電源。
3.2 信號收發電路模塊Ⅰ、Ⅱ的電路
光電二極管一般有兩種工作模式:光伏模式和光導模式。在光伏模式時,光電二極管可以非常精確地線性工作;在光導模式下,光電二級的切換速度較高,但具有 明顯的非線性,同時即使在無光條件下也會產生暗電流引入噪聲。光電二級管暗電流大小與溫度有關,在溫度變化較大的場合噪聲較強,會使信號傳輸誤碼率大大增 加,需要加入溫度補償電路。實驗在一個較理想的條件下進行,環境溫度不大,光電二極管工作在光導模式。圖6為光電檢測信號的兩級放大與整形穩幅電路,圖7 為LED發光管驅動電路。各元件具體參數値根據實際選擇調整。
4.結論
本文針對現有旋轉連接技術實現方法中的不足,設計了一種易于實現的雙通道光電耦合離軸旋轉連接裝置的方案,對其原理進行了分析并通過實驗對該設計方法的 實際可行性進行了驗證。實驗結果表明,本方案能夠實現相對旋轉的機構之間的非接觸通信,同時結構簡單,機械加工精度要求低,成本低,某些場合下可以代替光 纖連接器實現多路多通道數據傳輸,也可應用于一些總線通信中。
原文詳情:基于雙通道光電耦合離軸旋轉連接器設計方案
基于模擬音頻連接器的全雙工數據流實現方案
目前,手機廠商正將主動降噪技術作為其產品的一大差異化優勢,在通話和媒介消費上提供卓越的音頻體驗。最經濟實惠且便捷的降噪方法就是在手機中內置降噪電路。但是噪聲拾取必須在耳機上實現而不是在手機上,因為手機可能會放在用戶的口袋里從而可能會阻斷噪音源。
這就帶來了很大的困難:如何通過標準的3.5毫米音頻接口將左、右兩個通道的噪聲信號從耳機傳送到手機,同時將降噪信號從手機回傳到耳機。標準的模擬音 頻接口一般有四個通道。兩個通道被用于左、右聲道的喇叭,一個麥克風通道和地線。麥克風通道同時用來給麥克風供電。在打電話時,麥克風將語音信號傳送到手 機。
當3.5毫米音頻接口被用于傳統模擬模式時,就無法將左、右兩個通道的噪聲信號從耳機傳送到手機上進行處理。奧地利微電子已開發出 全新的數字多路復用技術,實際上,它可在麥克風通道中創造額外的通道。這些通道能夠用于降噪應用,可將耳機中兩個或四個額外的左、右聲道的麥克風的采樣噪 聲傳送到手機中。
在其他應用中,額外通道可用來與音頻配件進行中、低數據率的數據通信,比如給配件增加顯示功能、傳送傳感器數據或其他 額外功能。當然,音頻接口的傳統工作模式也會得到保留,因此不支持增強特性的標準耳機仍可以使用。本文介紹了如何通過3.5毫米音頻接口來實現全雙工數據 通信。
同時采用電壓和電流調制
如今數字麥克風作為基于過采樣時鐘的串行 ∑-Δ調制比特率流被廣泛用來提供音頻信號。這使得采用多路復用信號數字技術提供全雙共通信成為可能。挑戰是在同一線路上避免上行和下行信號之間的干擾, 同時提供一個足夠高的比特率來滿足消費者對高音質的需求。一種可行的技術是在麥克風通道上同時采用電壓和電流調制技術:一個提供上行信號,另一個則提供下 行信號。
為了驗證此項技術的有效性,奧地利微電子開發了一個完整的演示系統,該系統包括降噪功能,能夠用3.5毫米音頻接口與手機或MP3播放器相連。它提供了約2Mbit/s的上行信號和12Mbit/s的下行信號。
該演示系統由主電路和外圍電路組成(見圖1、2)。(在實際的終端產品設計上,主電路會嵌入到移動設備中,而外圍電路則是在耳機的控制部件上。)
圖1:數字多路復用演示系統方框圖。
圖2:奧地利微電子的演示系統展示了主電路板(底部),帶有音量放大、模式和音量減小鍵的外圍電路板(上),以及頭戴式耳機。
電池與主電路板相連,以提供獨立的電源。主電路板通過3.5mm麥克風接口的麥克風通道給從電路板供電,同時傳送調制的麥克風信號。主電路板會生成一個同步時鐘,外圍電路板時鐘與其同步。
圖3是功能框圖。主電路和外圍電路都由兩塊板組成。主電路板A提供電源、通過鎖相環生成的時鐘,用于數據準備的數字電路,鎖定檢測和合并的數據調制器/解調器核心模塊。該板包含了數據傳輸系統的主要功能。
圖3:顯示主電路(終端產品設計的手機)和外圍電路(終端產品設計的耳機控制器)間功能分區的框圖。
主電路板B包括應用電路:將數字麥克風信號轉換成音頻信號的數模轉換器、音頻放大器、AS3430降噪芯片、濾波器,一個微控制器和一個液晶顯示器。
外圍電路板A包括電源穩壓器、同步和數據提取器、數據調制器、控制按鈕和主麥克風(用于拾取用戶的聲音)。外圍電路板B包含鎖相環和數據操作的控制邏輯。將耳機中兩個用來拾取降噪信號的麥克風與外圍電路板相連。
主電路板上生成的主時鐘頻率是2MHz。這用來在給外圍電路板供電的麥克風通道上調制一個電壓在3V左右的鋸齒波。外圍電路板會產生一個2.2V供電電 壓;鋸齒波電壓的下降邊緣被外圍電路板用來恢復2MHz的時鐘。為了保證數字組件在2.2V低電壓下正常運行,外圍電路板上的晶體管門電路需采用 LV/LVC系列。鋸齒電壓頻率控制生成外圍電路板工作頻率的鎖相環的運行。由于主電路板上采用了相同的鎖相環電路,因此兩個電路板可同步運行,這能夠避 免傳輸數據的采樣問題。
從主電路板向外圍電路板傳輸數據時,鋸齒波幅度大小可滿足對編碼的要求(見圖4)。兩個幅度可定義“高”和“低”信號;第三個幅度可用于實現同步。采用所選的時鐘頻率可實現2Mbits/s的上行數據率。
圖4:電壓調制的時序框圖。
上行傳輸是通過電壓調制實現,但從外圍電路板到主電路板的下行數據的傳輸是利用電流調制來實現。盡管使用相同的麥克風通道,如果電路經過精心設計,上行 和下行數據流不會互相影響。首先,在主電路板上將鋸齒狀波紋注入直流電壓的電路必須是低阻抗的,確保電流調制不干擾電壓信號。第二,主電路板上的電流解調 器對麥克風通道上的電壓變化不敏感。另外,外圍電路板的電流消耗必須盡量保持不變(至少一個數據幀范圍內),因為麥克風通道在提供下行信息的電流編碼的同 時必須給外圍電路板供電。
在一個數據幀中,在2MHz主時鐘的兩個脈沖中間會有8位數據從從設備傳送到主電路板(見圖5)。這能支持降噪應用在這個演示系統中的部署:
圖5:電流調制的時序框圖。
* 前三位表示外圍電路上的哪些控制按鈕被按下了。
* 接下來的三位代表三個數字麥克風(通話麥克風和兩個噪音拾取麥克風)。
* 最后兩位總是“0”和“1”。這對主電路板自動調節解調水平是必要的。 同時這兩位被用于鎖定跟蹤,來證明數據傳輸是穩定的。
下行數據率是6×2Mbit/s=12Mbit/s。
對于電流調制而言,無需充電寄生電容,寄生電感也相當低,所以可以輕松實現高頻率的數據脈沖。圖6表示主電路板上電流解調器輸出(藍綠色)和重新構建的 數字數據脈沖(品紅色)。黃色信號表示 2MHz的下行數據幀。測量表明整個系統的傳輸延遲(從外圍電路板的數字麥克風輸入開始,然后是傳輸、接收、解調到重建,直到到達接收器的輸出)大概是 530ns。這種短暫的延遲表明系統是適合降噪應用的。在降噪應用中延遲必須盡可能的小,為的是確保降噪信號和環境噪音緊密同步。
圖6:解調(模擬)下行信號。
數字麥克風多路復用:不只是演示系統
該文章描述的演示系統證明了能夠在一個標準3.5音頻接口上實現數字多路復用系統。短期內,這項新技術能讓手機制造商更好地實現主動降噪技術。奧地利微 電子現正在開發的產品包括兩部分:一部分與耳機中的麥克風和按鍵結合在一起,另一部分與移動設備和降噪器件結合在一起。未來,通過3.5毫米音頻接口也能 在不同的配件中實現中、低數據率的數據通信。
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