Jack to nie tylko połączenie audio

| Technika

Dla większości osób złącze jack kojarzy się tylko z podłączeniem sygnału audio, tymczasem zastosowań i możliwości tego popularnego komponentu jest wiele. Poznanie szerokiej gamy istniejących konfiguracji tego małego i niezawodnego rozwiązania łączeniowego pozwala projektantom urządzeń elektronicznych wykorzystać komplet jego możliwości.

Jack to nie tylko połączenie audio

Wejście jack 2,5- lub 3,5-milimetrowe to widok, do którego przyzwyczailiśmy się, korzystając ze smartfonów, sprzętu grającego czy odtwarzaczy multimediów. Dla pomysłowych inżynierów cylindryczny wtyk to nie tylko wygodny sposób na podłączenie głośników czy zestawu słuchawkowego, bo umożliwia on również przyłączenie wielu różnych akcesoriów mogących kontrolować samodzielnie funkcje urządzenia. Idealnym przykładem są tutaj popularne selfie-sticki kontrolujące wyzwalacz aparatu w smartfonie po podłączeniu przez wejście słuchawkowe. Aby w pełni poznać i wykorzystać wszystkie możliwości tego wszechstronnego złącza, należy najpierw przyjrzeć się dokładniej topologii jego sygnałów i przełącznikom.

Wiele wersji

Wtyczki audio jack występują w prostej wersji bezprzełącznikowej lub nieco bardziej zaawansowanej wyposażonej w jeden lub kilka dodatkowych styków. Uruchamiane przy włożeniu wtyczki do gniazda przełączniki są niezbędne przy wielu popularnych zastosowaniach, takich jak automatyczne wyłączenie głośników przy podłączeniu słuchawek do urządzenia czy przy używaniu miksera audio. W przypadku wykorzystania złącza bezprzełącznikowego wykrywanie akcesoriów może być również zaimplementowane przy użyciu specjalizowanych obwodów sprzętowych. Pomimo wiążących się z ich użyciem dodatkowych kosztów, zapewniają one dodatkowe funkcje, takie jak m.in. wykrywanie wciśnięcia przycisku – popularne rozwiązanie pozwalające na kontrolowanie odtwarzacza muzyki poprzez przycisk przy słuchawkach.

Podstawowe połączenia audio jack

Rysunek 1 przedstawia podstawową 3-pinową bezprzełącznikową wtyczkę jack razem z gniazdem. Przy jej podłączeniu tuleja (1) pierścień (3) oraz nasadka (2) przyporządkowywane są odpowiadającym im kontaktom.

 
Rys. 1. Podstawowa 3-pinowa bezprzełącznikowa wtyczka jack razem z gniazdem
 
Rys. 2. To samo gniazdo jack z dodanym przełącznikiem nasadowym (10)

Rysunek 2 pokazuje to samo gniazdo jack z dodanym przełącznikiem nasadowym (10). Dopóki wtyczka nie zostanie całkowicie wetknięta do gniazda, kontakty 2 oraz 10 są połączone, a przełącznik pozostaje zamknięty. W momencie wetknięcia wtyczki nasadka odciąga kontakt 2, otwierając obwód.

Bardziej zaawansowane rodzaje połączeń

Na rysunku 3 widać 4-pinową wtyczkę oraz gniazdo z trzema przełącznikami. Oczywiście liczba kontaktów w gniazdku musi odpowiadać liczbie pinów na wtyczce, aby zapewnić prawidłowe działanie wszystkich funkcji.

 
Rys. 3. 4-pinowa wtyczka jack oraz gniazdo z trzema przełącznikami

W opisanych powyżej wersjach styki pozostawały zamknięte do czasu wetknięcia wtyczki, jednak w konfiguracjach DPDT (dwa styki przełączające) oraz SPDT (jeden styk przełączający) obwód zostaje zamknięty dopiero przy włożeniu wtyczki do gniazda. Oba powyższe rozwiązania pozwalają na odizolowanie przełącznika od sygnału audio i wykorzystanie go w innych obwodach.

 
Rys. 4. Rozwiązanie SPDT i DPDT

Praktyczne zastosowania

Najpopularniejszym zastosowaniem dodatkowych styków we wtyczkach jack jest wspomniane wcześniej przełączanie sygnału pomiędzy głośnikami a słuchawkami (rys. 5). Jak widać na rysunku, jeśli wtyk nie jest podłączony, dźwięk wydobywa się z głośnika, a przełącznik nasadowy (10) i pierścieniowy (11) pozostają zamknięte. Przy wetknięciu wtyczka otwiera przełączniki, odłączając głośnik od źródła dźwięku i jednocześnie podłączając do niego słuchawki.

 
Rys. 5. Przełączanie sygnału pomiędzy głośnikami a słuchawkami
 
Rys. 6. Wykrywanie wetknięcia wtyczki z sygnalizacją
 
Rys. 7. Wykorzystanie przełącznika SPDT do zmiany trybu pracy urządzenia

Rysunek 7 przedstawia wykorzystanie przełącznika SPDT do zmiany trybu pracy urządzenia. Wetknięcie wtyczki otwiera obwód pomiędzy kontaktami 4 i 5. łącząc jednocześnie kontakt 5 z 6. Najczęstszym użyciem tego rozwiązania jest wprowadzanie urządzenia audio w tryb uśpienia (standby), jeśli nie zostały podłączone głośniki lub słuchawki albo do wyłączania go, gdy wtyczka została wyciągnięta z gniazda.

Podsumowanie

Złącze audio jack dzięki swojej niezawodności i prostocie stało się standardem branżowym. Projektanci, dysponując jedynie niewiele ponadpodstawową wiedzą, są w stanie wyposażyć urządzenie w funkcje, które normalnie wymagałyby dodatkowego osprzętu lub innych portów. W ten sposób kreatywne użycie złącza pozwala wyprodukować urządzenie końcowe taniej i uprościć jego projekt do niezbędnego minimum.

 

Ryan Smoot,
inżynier wsparcia technicznego CUI Inc.
dla Digi-Key Electronics

Zobacz również