德州仪器(TI)的自主音频附件和开关路由 IC 系列包括 TS3A225E、TS3A226AE 和 TS3A227E 器件。 乍一看、这些器件似乎很难以最理想的方式集成到系统中–本常见问题解答将快速介绍如何将这一系列器件设计到您的系统中。
为了简化器件、引脚可分为五个通用组：
- 电源
- 通信
- 检测
- 开关连接+测量
- /MIC_Present (仅限 TS3A227E 和 TS3A225E)
电源引脚
第一个引脚组是电源引脚组、其中包括器件的电源和接地连接。 与大多数 IC 一样，建议使用电源去耦电容器。 对于这些器件、建议使用两个、一个1uF 和一个0.1uF。 对于 VDD 布局、应使电容器尽可能靠近引脚。 至于接地引脚、器件有一些偏差、因为它们针对不同接地连接包含不同的基准。
- TS3A225E 接地：
- GND ->将所有 GND 引脚连接到系统接地
对于225E、接地连接充当系统的接地端、将所有接地连接到接地是可以接受的。
- TS3A226AE 接地：
- GND ->连接到系统接地
- GNDA -> FET1的 GND 基准
- GNDB -> FET2的 GND 基准
对于226AE、接地总线分为三个不同部分。 为简单起见、系统接地可连接到所有这三个点。 但是、如果需要 FM 接地网络、则 FM 匹配网络可连接到 GNDA 和 GNDB 引脚、同时 GNDA 和 GNDB 短接在一起。
- TS3A227E 接地：
- GND ->连接到系统接地
- GNDA ->等效于226AE 中的 GNDA + GNDB
- GND_SENSE ->编解码器接地基准
227E 还具有三个接地引脚。 第一个是系统接地、它与其他两个器件相同。 GNDA 是耗尽型 FET 参考点–如果使用 FM 匹配网络、则使用 GNDA 连接 FM 匹配电路。 如果未使用 FM 匹配网络、则将 GNDA 连接到 GND。 GND_SENSE 应连接到编解码器的接地–在许多应用中，该接地也是系统接地。
通过使用单独的接地引脚、也可以通过这些器件实现 FM 支持。 要支持 FM 传输、请将接地参考引脚连接到特定于系统的匹配网络、以支持移动音频应用中的 FM 传输。 下面是227E 上 FM 匹配网络的示例–但同样的想法也适用于其他器件。
通信
在这些器件上、仅 TS3A225E 和 TS3A227E 支持通信。 两个器件使用的通信协议都是 I2C。 这些引脚是可选的、因为默认设置可能不需要通过软件更改。 225E 和227E 都具有 SDA 线和 SCL 线。 如果这些引脚处于活动状态、则应使用上拉电阻器；但是、如果不使用这些引脚、则可以将这些引脚直接连接到 VDD。
TS3A225E 有一个 I2C 地址选择引脚、这使得器件能够使用一个生成写入地址8'h76和读取地址8'h77的低电平信号来选择其地址、而一个高电平信号具有写入地址8'h78和读取地址8'h79。 如果未使用该引脚、则应将其接地。 TS3A227E 不支持此功能、仅包括一个 I2C 地址、即8'h76写入地址和8'h77读取地址。
TS3A227E 具有一个/INT 引脚、用于在 I2C 通信期间引发中断标志。 如果使用该器件、请使用上拉电阻器连接到 I2C 电压电源、因为这是一个开漏输出。 如果未使用该引脚、则可以将其接地。 T3A225E 不支持/INT 引脚、如果需要、TS3A227E 是正确的器件。
检测
器件上的检测引脚是触发器件检测阻抗并根据检测到的类型路由附件的信号的输入。 本节仅讨论硬件生成的检测、而不是可在225E 和227E 上触发的软件生成的检测。 所有三个器件都有一个检测输入引脚、当在该引脚上测量信号转换时、将会有延迟、然后检测算法将运行。 根据所使用的确切器件、该引脚的行为略有不同。
对于 TS3A225E、检测引脚标记为 DET_TRIGGER。 当在该引脚上注册了一个低电平到高电平的转换时、延迟+检测序列将开始(有关检测的更多信息、请参阅 此处主题的常见问题解答)。 当看到从高到低的转换时、器件将检测到附件移除。
TS3A226AE 与 TS3A225E 非常相似–唯一的区别是检测引脚被标记为 EN、但其行为方式相同。
TS3A227E 的检测引脚标记为/DET_TRIGGER。 这个引脚上有两个不同之处。 第一个是器件正在寻找一个高到低的转换、而226AE 和225E 正在寻找低到高的转换来进行插入检测。 其次、该引脚在内部上拉至 VDD、因此无需外部上拉电阻器即可在未插入附件的情况下保持此高电平。
所有器件上该引脚的最常见连接方式是将其连接到音频插孔、以便附件的插入和移除触发电压转换。 这是因为许多3.5mm 插孔包括在插入器件之前短接在一起的引脚(NC)或在插入器件之前开路的引脚(NO)。
这种情况下的附件插孔包括一个机械开关、该开关可能会在接触时物理反弹、从而在检测引脚上产生噪声信号、但利用内部去抖延迟、并且可能会增加外部 RC 组件、可以减少错误检测。 另一个优势是、在225E 和227E 上、这些延迟可在软件中延长至长达2秒、以帮助缓解由于插入缓慢而导致的错误检测附件问题。
开关连接+测量
下一个类别处理用于在输入和输出之间路由音频信号的所有连接。 这包括3.5mm 插孔连接以及与音频编解码器的连接。
所有三个器件包含以下引脚：TIP (TS3A227E 中的 TIP_SENSE)、RING2、SLEEVE 和 MICp。 TS3A225E 和 TS3A227E 还连接到编解码器的 GND、分别称为 MICn 和 GND_SENSE。 对于3.5mm 插孔连接(TIP、RING2和 SLEEVE)–这些引脚应直接连接到3.5mm 插孔。 这些走线应具有低阻抗和短接特性、因为 IC 应尽可能靠近音频插孔放置。 TIP 引脚可视为欧姆表的正极端子、其中负极端子位于 IC 的 RING2和 SLEEVE 连接上。
所有器件中的 RING2和 SLEEVE 引脚均连接到 FET、FET 可根据检测到的附件类型将 RING2或 SLEEVE 接地。 在 TS3A226AE 中、RING2和 SLEEVE 引脚还用于将信号路由到麦克风和编解码器参考。 所有三个 IC 中都有 MICp，它是音频编解码器的连接点。 如果检测到麦克风、这意味着检测到4极器件、则该引脚会将 SLEEVE 或 RING2信号路由到编解码器。 该引脚通常具有 MICp 信号和麦克风偏置–下面显示了一个快速示例、组件将取决于编解码器和应用。
TS3A225E 和 TS3A227E 还使用了一些其他开关连接引脚。 两个器件都包含以下引脚：SLEEVE_SENSE、RING2_SENSE 和 GND_SENSE (227E)/MICn (225E)。 MICn 和 GND_SENSE 具有相同的功能。 SLEEVE_SENSE 和 RING2_SENSE 引脚用于将3.5mm 附件中的信号路由到 MICp 和 GND_SENSE/MICn、并在检测期间帮助进行阻抗测量。 SLEEVE_SENSE 和 RING2_SENSE 应直接连接到3.5mm 附件插孔。 GND_SENSE/MICn 应连接到编解码器的接地端、在许多情况下、该接地端是系统接地端。 器件的布线图如下所示。
/MIC_Present
TS3A226AE 引脚已全部介绍过–但 TS3A225E 和 TS3A227E 都有另外一个引脚、该引脚并不完全适合其他类别。 这是/MIC_Present 引脚。 它是一个开漏输出–因此、如果您希望使用此引脚、则需要使用一个上拉电阻器–使用与 I2C 通信中使用的电阻器相同的电阻器应该可以正常工作。 在 TS3A225E 和 TS3A227E 上检测到4极器件时、该引脚将变为低电平。
布局技巧
即使正确遵循了所有原理图规则、子系统的布局对于应用的成功也至关重要。 在这一行器件中、有两个主要组引脚、它们的布局非常重要、在系统布线和引脚布线中应具有非常高的优先级、而且负载较低。
最需要注意的引脚是检测引脚和开关连接引脚。 该组主要侧重于3.5mm 插孔连接和检测触发器引脚。 最重要的规则是、长布线对这些器件而言是不利的–因此、IC 应尽可能靠近音频插孔放置、以获得最佳效果。 3.5mm 插孔连接(TIP、RING2和 SLEEVE)应满足以下目标： 插孔的电阻不超过50mΩ Ω、放置在与音频插孔相同的层上、即不建议将过孔用于这些引脚、并且 I2C 通信线路远离这些引脚。 SENSE 引脚遵循类似的规则集、但建议的插孔电阻最高可达1Ω Ω。 如果这些引脚未以高优先级进行布线，则需要调试和重做布局的可能性会非常快，因为布局不当会导致检测问题。
布局应注意的另一个引脚是用于激活检测的触发器。 布局可能会影响去抖周期需要多长时间。 虽然可通过227E 和225E 中的软件对此进行调整、以帮助缓解布局导致的问题、但226AE 没有此功能、因此可能需要使用外部 RC 组件、如果使用了外部 RC 组件、则应将其放置在靠近触发器的位置。
剩余的其他引脚的布线难度较小、因为它们是标准 I2C 总线、应遵循 I2C 总线规定–基本上保持低总线电容。 到音频编解码器的路由通常只是到编解码器的一条直接的短总线。 GND 和 VDD 走线应短而宽、电源去耦电容器应尽可能靠近电源引脚。