Approfondimento sulle prese audio a commutazione e sulle configurazioni

La presa audio è un connettore standard che oltre a fornire una connettività audio di base si presta a molti potenziali usi. Per sfruttare al meglio questa soluzione di interconnessione molto diffusa, compatta e affidabile i progettisti devono prima conoscere l'ampia gamma di configurazioni disponibili, comprese le opzioni di commutazione e il possibile numero di conduttori.

La presa audio da 2,5 o 3,5 mm è una presenza comune negli smartphone, nei lettori multimediali, nelle apparecchiature hi-fi e in molti altri dispositivi. I progettisti dotati di inventiva, oltre che per un comodo collegamento a un altoparlante esterno o alle cuffie, possono utilizzarla per collegare diversi accessori per il controllo di altre funzioni del dispositivo, ad esempio un'asta per i selfie sugli smartphone dotata di un pulsante di attivazione dell'otturatore della fotocamera. Per capire come sfruttare al meglio questa porta semplice ma versatile occorre esaminare più da vicino le connessioni dei segnali interni e i meccanismi di commutazione.

Le prese audio sono disponibili come semplici connettori senza interruttori oppure possono contenere uno o più interruttori azionati dall'inserimento della spina. Un connettore a commutazione può essere utilizzato per scollegare gli altoparlanti interni quando si inseriscono le cuffie, per rilevare l'inserimento di un accessorio, o in una scheda di mixaggio audio. Se si utilizza un connettore senza interruttore, il rilevamento degli accessori può essere affidato a un circuito integrato dedicato. Questi circuiti fanno lievitare la distinta base e i costi di sviluppo ma possono fornire funzioni aggiuntive come l'antirimbalzo dell'interruttore e il rilevamento della pressione del pulsante.

La scheda tecnica di una presa audio descrive le combinazioni di conduttori e interruttori disponibili e come specificarle. La presa audio SJ2-2531X-SMT di Same Sky è un esempio di connettore a profilo ribassato, a montaggio superficiale, disponibile con due o tre conduttori. Può essere ordinata nelle configurazioni senza interruttore, con un interruttore o con due.

Connessioni delle prese audio di base

La Figura 1 illustra una presa di base senza interruttore con tre conduttori. Immaginiamo che la spina sia inserita da sinistra a destra in modo che, quando è inserita a fondo, la punta, l'anello e il manicotto siano allineati con i contatti corrispondenti nella presa.

Figura 1: Presa audio di base a tre conduttori senza interruttore. (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

La Figura 2 mostra come è stato aggiunto un interruttore nella posizione del terminale 2, affinché venga attivato dalla punta della spina. La scheda tecnica lo chiama "interruttore a punta". Un interruttore simile può essere predisposto anche sul terminale ad anello. Più avanti vedremo come le prese a più anelli possono supportare serie complesse di interruttori.

Figura 2: Schema di una presa audio a tre conduttori con interruttore a punta (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

Facendo riferimento alla Figura 2, quando non è inserita una spina, i terminali 2 e 10 sono in contatto, per cui l'interruttore è classificato come normalmente chiuso. Quando la spina è completamente inserita e la punta si innesta con il terminale 2, il connettore elastico viene spinto indietro e il circuito tra i terminali 10 e 2 si apre.

Configurazioni più complesse

La Figura 3 mostra come poter disporre i conduttori e gli interruttori supplementari. Ovviamente, per azionare gli interruttori secondo la sequenza prevista il numero e la posizione dei conduttori ad anello sul connettore devono corrispondere ai contatti nella presa.

Figura 3: Spina e presa a quattro conduttori con un interruttore a punta e due ad anello. (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

Quelli visti finora erano dei semplici interruttori normalmente chiusi. Esistono però anche altre configurazioni: normalmente aperto, unipolare a due vie (SPDT) e bipolare a due vie (DPDT) (Figura 4). Questi interruttori possono essere isolati dai segnali audio, permettendo di utilizzarli per controllare diversi altri circuiti.

Figura 4: Configurazioni alternative degli interruttori. (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

Alcuni esempi pratici

Le configurazioni dei connettori offerte danno ai progettisti un'ampia scelta di possibilità per soddisfare numerose funzioni di commutazione del segnale, rilevamento dell'inserzione e controllo del sistema. Gli esempi più rilevanti comprendono la commutazione audio tra altoparlanti e cuffie, come mostrato nella Figura 5, nonché l'inserimento della spina e il controllo di altre parti del circuito che sono indipendenti dai segnali audio.

Figura 5: Commutazione audio tra altoparlanti e cuffie. (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

Nel primo schema della Figura 5, quando la spina per le cuffie non è inserita l'audio viene riprodotto tramite l'altoparlante incorporato. Il connettore contiene interruttori a punta e ad anello che si aprono quando la spina è inserita, come mostrato nel secondo schema. In questo modo la sorgente audio viene scollegata dall'altoparlante e contemporaneamente vengono collegate le cuffie al circuito.

La Figura 6 mostra come viene utilizzato un interruttore a punta normalmente chiuso per rilevare l'inserimento della spina e accendere un indicatore di avvertenza.

Figura 6: Utilizzo di un interruttore a punta per rilevare l'inserimento della spina. (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

Il connettore illustrato nella Figura 7 contiene un interruttore SPDT usato per commutare il dispositivo tra due modalità operative inserendo o togliendo la spina. Il connettore contiene dei normali contatti a punta e ad anello, anche se i terminali 4-6 sono isolati dai segnali audio dei terminali 1-3. Quando non è inserita una spina, i terminali 4 e 5 sono collegati. Inserendo la spina si aprono i terminali 4 e 5 e si collegano invece i terminali 5 e 6. Questo cambiamento può essere utilizzato per commutare il sistema principale da una modalità operativa all'altra.

Figura 7: Utilizzo della presa audio per passare da una modalità operativa del dispositivo all'altra. (Immagine per gentile concessione di Same Sky)

Conclusione

Le piccole dimensioni e la versatilità della presa audio standard ne fanno un dispositivo pratico, affidabile e facile da capire per i progettisti e gli utenti delle apparecchiature. Anche con una conoscenza minima delle varie funzioni disponibili, i progettisti possono sfruttare la presa per supportare le funzioni supplementari dei nuovi prodotti che altrimenti richiederebbero l'aggiunta di altri interruttori discreti o porte accessorie. L'uso intelligente della presa audio può così far risparmiare sui costi della distinta base, semplificare la progettazione hardware e accelerare il time to market per prodotti aggiornati che offrono nuove funzionalità.

Il portafoglio dei connettori audio di Same Sky contiene prese da 2,5 e 3,5 mm e spine in varie configurazioni e tipi di interruttori. Vengono offerte tecnologie a montaggio superficiale o a foro passante, oltre a una selezione di connettori a tenuta stagna con grado di protezione IP67. Sono disponibili anche spine da 2,5 e 3,5 mm in configurazioni per montaggio su cavo e a foro passante.