本发明的实施例提供一种USB接口电路、终端设备、信号接口和外接设备，涉及电子技术领域，能够通过USB接口直接传输声音模拟信号。该电路包括两个数字信号引脚，两个数字信号端口和至少一个模拟信号端口；USB信号识别单元的两个输入端分别连接至所述两个数字信号引脚；选通单元的输入端连接至所述两个数字信号引脚中的至少一个，所述选通单元的输出端连接至所述两个数字信号端口和/或所述至少一个模拟信号端口，所述选通单元的控制端连接所述USB信号识别单元的输出端。本发明的实施例用于USB接口电路。
1.一种USB接口电路，其特征在于，包括两个数字信号引脚、两个数字信号端口和至少一个模拟信号端口；
USB信号识别单元，所述USB信号识别单元的两个输入端分别连接至所述两个数字信号引脚，所述USB信号识别单元被配置为在检测到所述两个数字信号引脚输入信号是模拟信号时，在输出端输出第一控制信号，在检测到输入信号是数字信号时，在输出端输出第二控制信号；
选通单元，所述选通单元的输入端连接至所述两个数字信号引脚中的至少一个，所述选通单元的输出端连接至所述两个数字信号端口和/或所述至少一个模拟信号端口，所述选通单元的控制端连接所述USB信号识别单元的输出端，所述选通单元被配置为在接收到第一控制信号时选通所述至少一个模拟信号端口，以输出所述至少一个数字信号引脚的输入信号，在接收到第二控制信号时选通所述两个数字信号端口，以分别输出所述两个数字信号引脚的输入信号。
2.根据权利要求1所述的USB接口电路，其特征在于，所述USB信号识别单元包括：高阻输入跟随单元，与所述两个数字信号引脚相连接，被配置为在接收到所述两个数字信号引脚的信号时，对所述两个数字信号引脚的信号进行电压跟随得到第一跟随电压和第二跟随电压，并对所述第一跟随电压和第二跟随电压求和得到跟随总电压；
电压比较单元连接所述高阻输入跟随单元的输出端，被配置为在接收到所述跟随总电压时，根据所述跟随总电压检测所述两个数字信号引脚的信号，当所述两个数字信号引脚的信号为模拟信号时输出第一控制信号，当所述两个数字信号引脚的信号为数字信号时输出第二控制信号。
3.根据权利要求2所述的USB接口电路，其特征在于，所述两个数字信号引脚包括第一数字信号引脚和第二数字信号引脚；
第一运放器，所述第一运放器的正向输入端通过第一电阻连接第一数字信号引脚，所述第一运放器的反向输入端通过第二电阻连接所述第一运放器的输出端，所述第一运放器的第一供电端连接电源，所述第一运放器的第二供电端接地；
第二运放器，所述第二运放器的正向输入端通过第三电阻连接第二数字信号引脚，所述第二运放器的反向输入端通过第四电阻连接所述第二运放器的输出端，所述第二运放器的第一供电端连接电源，所述第二运放器的第二供电端接地；
设置于所述第一运放器的输出端与所述高阻输入跟随单元的输出端之间的第五电阻；
设置于所述第二运放器的输出端与所述高阻输入跟随单元的输出端之间的第六电阻。
4.根据权利要求2所述的USB接口电路，其特征在于，所述电压比较单元包括：比较子单元和延迟子单元；
所述比较子单元被配置为在接收到所述跟随总电压时，根据所述跟随总电压和基准电压判断所述两个数字信号引脚的信号是否为差分信号，当所述两个数字信号引脚的信号为差分信号时输出第一控制信号；当所述两个数字信号引脚的信号为非差分信号时输出第二控制信号；
所述延迟子单元，被配置为在接收到所述第一控制信号时延长第一预设时长输出所述第一控制信号；
或者所述延迟子单元，被配置为在接收到所述第二控制信号时延长第二预设时长输出所述第二控制信号。
5.根据权利要求4所述的USB接口电路，其特征在于，比较子单元包括：
滞回比较器，所述滞回比较器的正向输入端通过第七电阻连接至所述高阻输入跟随单元的输出端，所述滞回比较器的正向输入端还通过第八电阻接地；所述滞回比较器的正向输入端还通过第十一电阻连接至所述滞回比较器的输出端，所述滞回比较器的正向输入端还通过第十二电阻接地；所述滞回比较器的反相输入端通过第九电阻连接电源，所述滞回比较器的反相输入端还通过第十电阻接地；所述滞回比较器的第一供电端连接电源，所述滞回比较器的第二供电端接地；
设置于所述滞回比较器的输出端和所述电压比较单元的输出端之间的第十三电阻。
6.根据权利要求4所述的USB接口电路，其特征在于，延迟子单元包括：
第一二极管，所述第一二极管的正极连接所述电压比较单元的输出端，所述第一二极管的负极通过第十四电阻连接至选通单元；
第二二极管，所述第二二极管的正极连接至所述选通单元，所述第二二极管的负极连接所述第一二极管的负极，所述第二二极管的正极还通过第三电容接地，所述第二二极管的负极还通过第十五电阻接地。
7.根据权利要求2所述的USB接口电路，其特征在于，所述选通单元包括至少一个第一开关子单元，其中数字信号引脚与模拟信号端口之间串联一个所述第一开关子单元，和，两个第二开关子单元，其中数字信号引脚和数字信号端口之间串联一个所述第二开关子单元；
所述第一开关子单元被配置为接收到第一控制信号时，转换为截止转态和/或所述第二开关子单元被配置为接收到第一控制信号时转换为导通状态；
所述第一开关子单元被配置为接收到第二控制信号时，转换为导通转态和/或所述第二开关子单元被配置为接收到第二控制信号时转换为截止状态。
8.根据权利要求7所述的USB接口电路，其特征在于，所述选通单元还包括开关控制子单元，开关控制子单元的输出端连接第一开关子单元和第二开关子单元的控制端；
开关控制子单元，连接至所述USB信号识别单元的输出端，被配置为接收到所述第一控制信号或第二控制信号时，根据所述第一控制信号生成第一开关信号；根据所述第二控制信号生成第二开关信号；
所述第一开关子单元被配置为接收到第一开关信号时，转换为截止转态和/或所述第二开关子单元被配置为接收到第一开关信号时转换为导通状态；
所述第一开关子单元被配置为接收到第二开关信号时，转换为导通转态和/或所述第二开关子单元被配置为接收到第二开关信号时转换为截止状态。
9.根据权利要求2所述的USB接口电路，其特征在于，所述选通单元包括至少一个第一开关子单元，其中数字信号引脚与模拟信号端口之间串联一个所述第一开关子单元；
所述第一开关子单元被配置为接收到第一控制信号时，转换为截止转态，在接收到第二控制信号时，转换为导通转态。
10.根据权利要求9所述的USB接口电路，其特征在于，所述选通单元还包括开关控制子单元，开关控制子单元的输出端连接第一开关子单元的控制端；
开关控制子单元，连接至所述USB信号识别单元的输出端，被配置为接收到所述第一控制信号或第二控制信号时，根据所述第一控制信号生成第一开关信号；根据所述第二控制信号生成第二开关信号；
所述第一开关子单元被配置为接收到第一开关信号时，转换为截止转态，在接收到第二开关信号时，转换为导通转态。
11.根据权利要求2所述的USB接口电路，其特征在于，所述选通单元包括两个第二开关子单元，其中数字信号引脚和数字信号端口之间串联一个所述第二开关子单元；
所述第二开关子单元被配置为接收到第一控制信号时转换为导通状态，所述第二开关子单元被配置为接收到第二控制信号时转换为截止状态。
12.根据权利要求7所述的USB接口电路，其特征在于，所述选通单元还包括开关控制子单元，开关控制子单元的输出端连接第二开关子单元的控制端；
开关控制子单元，连接至所述USB信号识别单元的输出端，被配置为接收到所述第一控制信号或第二控制信号时，根据所述第一控制信号生成第一开关信号；根据所述第二控制信号生成第二开关信号；
所述第二开关子单元被配置为接收到第一开关信号时转换为导通状态；在接收到第二开关信号时转换为截止状态。
13.根据权利要求8、10、12任一项所述的USB接口电路，其特征在于，开关控制子单元包括：第一开关晶体管，所述第一开关晶体管的栅极连接至所述电压比较单元的输出端，所述第一开关晶体管的源极通过第十六电阻连接至电源，所述第一开关晶体管的漏极接地；
第二开关晶体管，所述第二开关晶体管的栅极连接所述第一开关晶体管的源极，所述第二开关晶体管的漏极通过第十七电阻接地，所述第二开关晶体管的源极用于输出第一开关信号或第二开关信号。
14.根据权利要求13所述的USB接口电路，其特征在于，上述各个开关子单元为开关晶体管。
15.一种终端设备，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的USB接口电路。
16.一种信号接口，其特征在于，包括至少一个模拟信号输出引脚，其中所述模拟信号输出引脚用于，与权利要求1-14任一项所述的USB接口电路中所述模拟信号通路的数字信号引脚连接，并向对应的数字信号引脚输出模拟信号。
17.一种外接设备，其特征在于，包括权利要求16所述的信号接口。
一种USB接口电路、终端设备、信号接口和外接设备
技术领域
[0001] 本发明的实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种USB接口电路、终端设备、信号接口和外接设备。
背景技术
[0002] 在一些应用场景下，例如某些用于教学的电视，需要支持人声的实时放大，实现此功能目前较多的做法是使用USB(英文：Universal Serial Bus，中文：通用串行总线)式麦克风，这种麦克风的工作原理是将咪头采集到的模拟人声信号先转化为USB的数据包格式，再通过电视的USB插口传输到电视主芯片，再由主芯片转码还原为模拟或数字声音信号，并输送到功放放大输出。
[0003] 使用此方法的优点是市面上的USB接口的麦克风较多，容易适配；但此方法也有一个缺点，从USB的数据包格式还原声音信号需要一定的计算资源，而当电视主芯片功能不够强时，可能会出现较严重的延迟现象，造成授课者在讲下一句时，扬声器放大出来的却是上一句的情况。
发明内容
[0004] 本发明的实施例提供一种USB接口电路、终端设备、信号接口和外接设备，能够通过USB接口直接传输声音模拟信号。
[0005] 第一方面，提供一种USB接口电路，包括两个数字信号引脚、两个数字信号端口和至少一个模拟信号端口；
[0006] USB信号识别单元，所述USB信号识别单元的两个输入端分别连接至所述两个数字信号引脚，所述USB信号识别单元被配置为在检测到所述两个数字信号引脚输入信号是模拟信号时，在输出端输出第一控制信号，在检测到输入信号是数字信号时，在输出端输出第二控制信号；
[0007] 选通单元，所述选通单元的输入端连接至所述两个数字信号引脚中的至少一个，所述选通单元的输出端连接至所述两个数字信号端口和/或所述至少一个模拟信号端口，所述选通单元的控制端连接所述USB信号识别单元的输出端，所述选通单元被配置为在接收到第一控制信号时选通所述至少一个模拟信号端口，以输出所述至少一个数字信号引脚的输入信号，在接收到第二控制信号时选通所述两个数字信号端口，以分别输出所述两个数字信号引脚的输入信号。
[0008] 第二方便，提供了一种终端设备，包括上述USB接口电路。
[0009] 第三方面，提供一种信号接口，包括至少一个模拟信号输出引脚，其中所述模拟信号输出引脚用于，与上述的USB接口电路中所述模拟信号通路的数字信号引脚连接，并向对应的数字信号引脚输出模拟信号。
[0010] 第四方面，提供一种外接设备，包括上述的信号接口。
[0011] 本发明的实施例提供的USB接口电路、信号接口和外接设备，USB信号识别单元的两个输入端分别连接至两个数字信号引脚，USB信号识别单元被配置为在检测到两个数字信号引脚输入信号是模拟信号时，在输出端输出第一控制信号，在检测到输入信号是数字信号时，在输出端输出第二控制信号；选通单元的输入端连接至两个数字信号引脚中的至少一个，选通单元的输出端连接至两个数字信号端口和/或至少一个模拟信号端口，选通单元的控制端连接USB信号识别单元的输出端，所述选通单元被配置为在接收到第一控制信号时选通所述至少一个模拟信号端口，并输出所述至少一个数字信号引脚的输入信号，在接收到第二控制信号时选通所述两个数字信号端口，并分别输出所述两个数字信号引脚的输入信号；因此当两个数字引脚用来传输USB接口的数据包格式的数字信号时，可以将选通所述两个数字信号端口分别输出所述两个数字信号引脚的信号，当两个数字引脚没有用来传输USB接口的数据包格式的数字信号时，可以用作模拟信号的传输，从而实现了能够通过USB接口直接传输模拟信号。
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013] 图1为本发明的实施例提供的一种USB接口电路的结构示意图；
[0014] 图2为本发明的实施例提供的一种USB接口的数据包格式的信号示意图；
[0015] 图3为本发明的另一实施例提供的一种USB接口电路的结构示意图；
[0016] 图4为本发明的又一实施例提供的一种USB接口电路的结构示意图；
[0017] 图5为本发明的再一实施例提供的一种USB接口电路的结构示意图；
[0018] 图6为本发明的实施例提供的一种USB信号识别单元RE的结构示意图；
[0019] 图7为本发明的另一实施例提供的一种USB信号识别单元RE的结构示意图；
[0020] 图8为本发明的另一实施例提供的一种USB接口电路的结构示意图。
具体实施方式
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 参照图1所示，USB接口通常意义上包括四个引脚依次为：电源引脚CC(示例性的，该电源引脚电压通常为5V)，数字信号引脚D+，数字信号引脚D-和接地引脚GND，其中电源引脚CC向USB接口供电，在USB接口以数据包格式进行数据传输时，基于USB通信协议可知，在任意时刻，数字信号引脚D+和数字信号引脚D-的两条线上的数字信号共有两种工作状态：
[0023] 正常传输数据周期内D+和D-构成差分信号(一根线为高另一根线为低)，传输数据结束时，D+和D-维持一定时间长度的低电平状态。示例性的，参照图2所示：传输数据周期包括：IDLE(空闲阶段)、packet数据包传输阶段)和SEO(英文：Single-Ended Zero，中文：单端0状态)；其中packet阶段包括：SYNC(同步阶段)和Data from Transmitter(数据传输阶段)，Data from Transmitter(数据传输阶段)包括：IN令牌封包、ADDR地址域、ENDP端点域和CRC5校验域；SEO包括若干EOP(英文：End of－Packet，中文：封包结束)周期，表示单端0状态持续的周期，传输数据结束时EOP周期内D+和D-均是低电平。USB3.0和USB type C的接口形式，虽然在USB2.0的基础上增加了多个引脚，但仍满足上述技术逻辑。基于上述D+和D-数据传输的特点，本发明的实施例提供一种USB接口电路能够用于识别出USB接口的数字信号和模拟信号。当判定正传送的信号是USB接口传输数字信号时，控制将数字信号传输至数字信号端口，这样USB传输功能不受影响。当判定正在传送的信号是模拟信号时，控制将模拟信号传输至模拟信号端口，这样模拟信号可顺利传送到终端设备(如功放或其他设备)。
实现了在同一个USB接口上既可传输USB接口的数据包格式的数字信号也可传输模拟信号的要求。
[0024] 具体的，参照图1所示，本发明的实施例提供一种USB接口电路，包括两个数字信号引脚D+和D-，两个数字信号端口USB_DM和USB_DP以及至少一个模拟信号端口(图中以ANALOG_A和ANALOG_B两个端口为例进行说明，当然模拟信号端口也可以仅包含其中任一)；
[0025] USB信号识别单元RE，USB信号识别单元RE的两个输入端分别连接至两个数字信号引脚D+和D-，USB信号识别单元RE被配置为在检测到两个数字信号引脚D+和D-输入信号是模拟信号时，在输出端输出第一控制信号，在检测到输入信号是数字信号时，在输出端输出第二控制信号；
[0026] 选通单元CH，选通单元CH的输入端连接至两个数字信号引脚D+和D-中的至少一个，选通单元CH的输出端连接至两个数字信号端口USB_DM和USB_DP和/或至少一个模拟信号端口ANALOG_A和/或ANALOG_B，选通单元CH的控制端连接USB信号识别单元RE的输出端，选通单元CH被配置为在接收到第一控制信号时选通至少一个模拟信号端口ANALOG_A和/或ANALOG_B，以输出至少一个数字信号引脚的输入信号，在接收到第二控制信号时选通两个数字信号端口USB_DM和USB_DP，以分别输出两个数字信号引脚D+和D-接收到的输入信号。
[0027] 参照图1所示，对上述方案说明如下，在选通两个数字信号端口USB_DM和USB_DP，以分别输出两个数字信号引脚D+和D-的输入信号时，其中每个数字信号引脚与数字信号端口之间形成一条数字信号通路，用于向终端设备输入数字信号；示例性的，引脚D-与终端设备之间的端口USB_DM之间形成一条数字信号通路Da1，引脚D+与终端设备之间的端口USB_DP之间形成另一条数字信号通路Da2。
[0028] 选通至少一个模拟信号端口ANALOG_A和/或ANALOG_B输出至少一个数字信号引脚D+和/或D-的输入信号时，两个数字信号引脚D+和D-中至少包括一个数字信号引脚与至少一个模拟信号端口之间形成模拟信号通路，用于向终端设备输入模拟信号。示例性的，引脚D-与终端设备之间的端口ANALOG_A之间形成一条模拟信号通路L1，引脚D+与终端设备之间的端口ANALOG_B之间形成一条模拟信号通路L2，其中图1中四条通路Da1、Da2、L1和L2均通过选通单元CH，当然，也可仅设置Da1、Da2通过选通单元，或者仅设置L1和L2通过选通单元，其中由于模拟信号可以通过一个信号通路传输，因此该电路中也可只包含L1或L2中的任一或者全部，以上各个情况均为简单的方案替换未给出附图。
[0029] 此外可以理解的是，当该电路用于模拟信号传输时，该USB接口电路所属的终端设备对应的外接设备中包含一个与该USB接口电路匹配的信号接口，该信号接口中包含至少一个模拟信号输出引脚，该模拟信号输出引脚用于与上述USB接口电路中模拟信号通路的数字信号引脚连接，并向对应的数字信号引脚输出模拟信号。此外该信号接口还可以包含电源引脚CC和接地引脚GND，其中该信号接口的电源引脚与USB接口电路的电源引脚连接进行取电，该信号接口的接地引脚GND与USB接口电路的接地引脚GND连接，这里不做具体限定。
[0030] 其中，选通单元CH可以为单刀双掷开关组合，或者由其他元器件组成的开关组合。
[0031] 具体的如图3所示，本发明的实施例提供了选通单元CH的第一种实现形式：当选通单元CH采用单刀双掷开关组合时，该方案的CH可以包含两组单刀双掷开关，其中单刀双掷开关的公共端连接至数字信号引脚，一个单刀双掷开关的两个选择端分别连接至USB_DM和ANALOG_A，另一单刀双掷开关的两个选择端分别连接至USB_DP和ANALOG_B，这样通过控制单刀双掷开关的投合，实现数字信号通路和模拟信号通路的选择。
[0032] 此外，如图4所示，选通单元CH的第二种实现形式为：选通单元CH包括至少一个第一开关子单元，其中数字信号引脚与模拟信号端口之间串联一个第一开关子单元，和，两个第二开关子单元，其中数字信号引脚和数字信号端口之间串联一个第二开关子单元；
[0033] 第一开关子单元被配置为接收到第一控制信号时，转换为截止转态和/或第二开关子单元被配置为接收到第一控制信号时转换为导通状态；
[0034] 第一开关子单元被配置为接收到第二控制信号时，转换为导通转态和/或第二开关子单元被配置为接收到第二控制信号时转换为截止状态。
[0035] 具体的，当该电路形成有模拟信号通路L1和/或L2时，对应的每条模拟信号通路均串联有第一开关子单元，如图4所示L1通路上设置有开关子单元M1，L2上设置有开关子单元M2。
[0036] 当数字信号引脚D+和/或D-传输模拟信号时，数字信号通路上同时传输模拟信号至数字信号端口，但是由于模拟信号的幅度和频率都是随机的，不会被数字信号端口识别为任何数据，因此数字信号端口不会对模拟信号有任何响应，模拟信号也不会影响到数字信号端口的工作状态。但是，由于数字信号通路的分压会对模拟信号通路的信号造成衰减，为解决该问题，参照图4所示，每条数字信号通路Da1和Da2上设置有第二开关子单元；当两个数字信号引脚输入的信号为数字信号时通过第一控制信号控制第二开关子单元导通；当两个数字信号引脚输入的信号为模拟信号时通过第二开关信号控制第二开关子单元截止。如图4所示，Da1通路上设置有开关子单元M3，Da2通路上设置有开关子单元M4。这样在模拟信号通路导通，将数字信号通路截止，可以避免数字信号通路对模拟信号的分压，降低声音模拟信号的衰减。同样，也可以在D+和D-传输数字信号时，通过M1和M2将模拟信号通路截止，避免数字信号传输至模拟信号端口，使得模拟信号通路中的噪声呈现在终端设备的输出中。
[0037] 此外，如图5所示，选通单元CH的第三种种实现形式为：
[0038] 选通单元CH包括开关控制子单元CK，至少一个第一开关子单元，其中数字信号引脚与模拟信号端口之间串联一个第一开关子单元，和两个第二开关子单元，其中数字信号引脚和数字信号端口之间串联一个第二开关子单元；开关控制子单元的输出端连接第一开关子单元和第二开关子单元的控制端；
[0039] 开关控制子单元CK，连接至USB信号识别单元RE的输出端，被配置为接收到第一控制信号或第二控制信号时，根据第一控制信号生成第一开关信号；或者，根据第二控制信号生成第二开关信号；
[0040] 第一开关子单元被配置为接收到第一开关信号时，转换为截止转态和/或第二开关子单元被配置为接收到第一开关信号时转换为导通状态；
[0041] 第一开关子单元被配置为接收到第二开关信号时，转换为导通转态和/或第二开关子单元被配置为接收到第二开关信号时转换为截止状态
[0042] 如图5所示L1通路上设置有开关子单元M1，L2上设置有开关子单元M2，Da1通路上设置有开关子单元M3，Da2通路上设置有开关子单元M4。其中各个开关子单元由对应的开关信号控制，其具体工作原理参照图4所示，这里不再赘述，由于开关子单元和USB信号识别单元RE之间设置了开关控制子单元CK，能够通过USB信号识别单元RE生成的控制信号间接对开关子单元进行控制，因此只要USB信号识别单元RE生成的控制信号满足开关控制子单元CK逻辑判断所需的信号强度即可，无需对USB信号识别单元RE输出的控制信号做特殊设定，降低了USB信号识别单元RE设计复杂度，同时能够避免控制信号的输出稳定性以及功率电压等不足影响各个开关子单元的工作性能。
[0043] 此外，选通单元CH的第四种实现形式为：选通单元CH包括至少一个第一开关子单元，其中数字信号引脚与模拟信号端口之间串联一个第一开关子单元。第一开关子单元被配置为接收到第一控制信号时，转换为截止转态，在接收到第二控制信号时，转换为导通转态。
[0044] 此外，选通单元CH的第五种实现形式为：选通单元CH包括开关控制子单元CK，至少一个第一开关子单元，其中数字信号引脚与模拟信号端口之间串联一个第一开关子单元，开关控制子单元的输出端连接第一开关子单元控制端；开关控制子单元CK，连接至USB信号识别单元RE的输出端，被配置为接收到第一控制信号或第二控制信号时，根据第一控制信号生成第一开关信号；或者，根据第二控制信号生成第二开关信号；第一开关子单元被配置为接收到第一开关信号时，转换为截止转态在接收到第二开关信号时，转换为导通转态。
[0045] 此外，选通单元CH的第六种实现形式为：选通单元CH包括两个第二开关子单元，其中数字信号引脚和数字信号端口之间串联一个第二开关子单元；第二开关子单元被配置为接收到第一控制信号时转换为导通状态；在接收到第二控制信号时转换为截止状态。
[0046] 此外，选通单元CH的第七种实现形式为：选通单元CH包括开关控制子单元CK，两个第二开关子单元，其中数字信号引脚和数字信号端口之间串联一个第二开关子单元；开关控制子单元CK的输出端连接第二开关子单元的控制端；开关控制子单元CK，连接至USB信号识别单元RE的输出端，被配置为接收到第一控制信号或第二控制信号时，根据第一控制信号生成第一开关信号；或者，根据第二控制信号生成第二开关信号；第二开关子单元被配置为接收到第一开关信号时转换为导通状态在接收到第二开关信号时转换为截止状态。其中选通单元CH的第四种至第七种的实现形式的原理可以参考图4、5对应的实施例这里不再赘述。
[0047] 本发明的实施例提供的USB接口电路，USB信号识别单元的两个输入端分别连接至两个数字信号引脚，USB信号识别单元被配置为在检测到两个数字信号引脚输入信号是模拟信号时，在输出端输出第一控制信号，在检测到输入信号是数字信号时，在输出端输出第二控制信号；选通单元的输入端连接至数字信号引脚中的至少一个，选通单元的输出端连接至两个数字信号端口和/或至少一个模拟信号端口，选通单元的控制端连接USB信号识别单元的输出端，选通单元被配置为在接收到第一控制信号时选通至少一个模拟信号端口，并输出至少一个数字信号引脚的输入信号，在接收到第二控制信号时选通两个数字信号端口，并分别输出两个数字信号引脚的输入信号；因此当两个数字引脚用来传输USB接口的数据包格式的数字信号时，可以将选通两个数字信号端口分别输出两个数字信号引脚的信号，当两个数字引脚没有用来传输USB接口的数据包格式的数字信号时，可以用作模拟信号的传输，从而实现了能够通过USB接口直接传输模拟信号。
[0048] 具体的，参照图6所示，USB信号识别单元RE包括：
[0049] 高阻输入跟随单元11，与两个数字信号引脚相连接，被配置为在接收到两个数字信号引脚的信号时，对两个数字信号引脚的信号进行电压跟随得到第一跟随电压和第二跟随电压，并对第一跟随电压和第二跟随电压求和得到跟随总电压；
[0050] 电压比较单元12连接高阻输入跟随单元的输出端，被配置为在接收到接收跟随总电压时，根据跟随总电压检测两个数字信号引脚的信号，当两个数字信号引脚的信号为模拟信号时输出第一控制信号，当两个数字信号引脚的信号为数字信号时输出第二控制信号；
[0051] 可选的，参照图7所示，电压比较单元12包括：比较子单元121和延迟子单元122；
[0052] 比较子单元121被配置为在接收到跟随总电压时，根据跟随总电压和基准电压判断两个数字信号引脚的信号是否为差分信号，当两个数字信号引脚的信号为差分信号时输出第一控制信号；当两个数字信号引脚的信号为非差分信号时输出第二控制信号；
[0053] 延迟子单元122，被配置为在接收到第一控制信号时延长第一预设时长输出第一控制信号；
[0054] 或者延迟子单元122，被配置为在接收到第二控制信号时延长第二预设时长输出第二控制信号。
[0055] 其中，当D+和D-输入的信号为USB接口的数据包格式的数字信号时，在正常传输数据周期内D+和D-构成差分信号，因此上述的预设条件可以为D+和D-的信号构成差分信号，而在传输数据结束时EOP周期内D+和D-均是低电平，此时D+和D-差分信号的唯一一端电平相同，存在被高阻输入跟随单元11误判的可能，从而造成提前打开模拟信号通路L1和L2的情况，以及提前关闭传输差分信号的数字信号通路Da1和Da2的情况。
[0056] 延迟子单元122用于解决上述问题，其中第一预设时长和第二预设时长可以通过控制延迟子单元122的器件特性预配置，以满足传输数据结束时EOP周期的时长要求。
[0057] 具体的参照图8所示，本发明的实施例提供一种USB接口电路，两个数字信号引脚包括第一数字信号引脚D-和第二数字信号引脚D+；
[0058] 高阻输入跟随单元11包括：
[0059] 第一运放器U1A，第一运放器U1A的正向输入端3(+)通过第一电阻R1连接第一数字信号引脚D-，第一运放器U1A的反向输入端2(-)通过第二电阻R2连接第一运放器U1A的输出端1，第一运放器U1A的第一供电端8连接电源(示例性的图中以5V为例)，第一运放器U1A的第二供电端4接地GND；
[0060] 第二运放器U2A，第二运放器U2A的正向输入端5(+)通过第三电阻R3连接第二数字信号引脚D+，第二运放器D-的反向输入端2(-)通过第四电阻R4连接第二运放器U2A的输出端7，第二运放器U2A的第一供电端8连接电源(示例性的图中以5V为例)，第二运放器U2A的第二供电端4接地GND；
[0061] 设置于第一运放器U1A的输出端1与高阻输入跟随单元11的输出端之间的第五电阻R5；
[0062] 设置于第二运放器U2A的输出端7与高阻输入跟随单元11的输出端之间的第六电阻R6。
[0063] 其中上述的第一运放器U1A和第二运放器U2A可以集成在一个芯片中构成具备电压跟随功能的电压跟随器，其中第一运放器U1A的第一供电端8和第二运放器U2A的第一供电端8共用，第一运放器U1A的第二供电端4和第二运放器U2A的第二供电端8共用。
[0064] 比较子单元121包括：
[0065] 滞回比较器U2B，滞回比较器U2B的正向输入端5(+)通过第七电阻R7连接至高阻输入跟随单元11的输出端，滞回比较器12的正向输入端5(+)还通过第八电阻R8接地；滞回比较器U2B的正向输入端5(+)还通过第十一电阻R11连接至滞回比较器U2B的输出端7，滞回比较器U2B的正向输入端5(+)还通过第十二电阻R12接地；滞回比较器U2B的反相输入端6(-)通过第九电阻R9连接电源，滞回比较器U2B的反相输入端6(-)还通过第十电阻R10接地；滞回比较器U2B的第一供电端8连接电源(示例性的图中以5V为例)，滞回比较器U2B的第二供电端4接地GND；
[0066] 与第八电阻R8并联的第一电容C1；
[0067] 与第十电阻R10并联的第二电容C2；
[0068] 设置于滞回比较器U2B的输出端7和电压比较单元12的输出端之间的第十三电阻R13。
[0069] 延迟子单元122包括：
[0070] 第一二极管D1，第一二极管D1的正极连接电压比较单元12的输出端，第一二极管D1的负极通过第十四电阻R14连接至选通单元CH；
[0071] 第二二极管D2，第二二极管D2的正极连接至选通单元CH，第二二极管D2的负极连接第一二极管D1的负极，第二二极管D2的正极还通过第三电容C3接地GND，第二二极管D2的负极还通过第十五电阻R15接地GND。
[0072] 开关控制子单元CK包括：
[0073] 第一开关晶体管Q1，第一开关晶体管Q1的栅极连接至电压比较单元12的输出端，第一开关晶体管Q1的源极通过第十六电阻R16连接至电源(示例性的图中以5V为例)，第一开关晶体管Q1的漏极接地GND；
[0074] 第二开关晶体管Q2，第二开关晶体管Q2的栅极连接第一开关晶体管Q1的源极，第二开关晶体管Q2的漏极通过第十七电阻R17接地，第二开关晶体管Q2的源极用于输出第一开关信号或第二开关信号。
[0075] 具体的以上述各个开关子单元为开关晶体管，即M1-M4为开关晶体管，其中M1和M2为低电平导通高电平截止，M3和M4为高电平导通低电平截止。Q1和Q2为高电平导通。并且M1的源极和漏极串联于模拟信号通路L2上，M1的栅极用于接收开关控制子单元发送的第一开关信号或第二开关信号；M2的源极和漏极串联于模拟信号通路L1上，M2的栅极用于接收开关控制子单元发送的第一开关信号或第二开关信号；M3的源极和漏极串联于数字信号通路Da2上，M3的栅极用于接收开关控制子单元发送的第一开关信号或第二开关信号；M4的源极和漏极串联于数字信号通路Da1上，M4的栅极用于接收开关控制子单元发送的第一开关信号或第二开关信号；对上述图8对应的实施例提供的USB接口电路的工作原理说明如下：
[0076] 其中对电阻和电容以外的功能性器件的作用表述如下：
[0077] U1A与U1B构成高阻输入跟随器，目的是为了保证对USB接口电路回路的原有电气性能不造成影响；U2B构成电压比较器，用于识别所接收到的信号是声音模拟信号还是USB接口的数据包格式的信号；
[0078] D1、D2、Q1、Q2的作用是通过M1和M2控制模拟信号通路的导通与截止；通过M3和M4控制数字信号通路的导通与截止。
[0079] M1和M2在导通状态下将USB接口上传输的声音模拟信号传输到后级电路，截止状态下不影响USB接口上传输的数据包格式的信号，M1和M2也可以使用模拟开关集成电路代替。M3和M4在导通状态下将USB接口上传输的数据包格式的信号传输到后级电路，截止状态下不影响USB接口上传输的声音模拟信号。
[0080] 具体的工作原理表述如下：
[0081] USB接口上的引脚D+与D-分别为两路信号，一路为用于传输符合USB协议的数据包格式的信号，另一种实现声音模拟信号，并对数据包格式的信号和声音模拟信号信号进行判别。
[0082] 其中，电阻R1-R4为运放器U1A、U1B的外围器件，示例性的R1和R3兆欧以上电阻，且离端口尽量短，R2和R4的阻值应满足运放器的负反馈要求，本申请中不做限定。
[0083] 当USB接口电路的输入信号为符合USB传输协议的数据包格式的信号时，此时信号为差分信号，根据两个信号电压相加之和为固定值的特点，在U1A和U1B的输出端对D+和D-信号的输出并分别经R5和R6相加，所得的电压之和(即跟随总电压)应为电源电压或在电源电压附近摆动，该跟随总电压经R7和R8分压后进入比较器U2B的正向输入端，U2B的反相输入端是电源电压经R9的R10的分压值，合适调整R7～R10的值可使得当USB接口电路输入符合USB传输协议的数据包格式的信号时U2B输出高电平，同时由于U2B是滞回比较器，当输入信号为符合USB传输协议的数据包格式的信号时即使U1A和U1B的电压之和在电源电压附近轻微摆也可以保证比较器U2B的输出为高电平而不发生频繁变化；U2B输出的高电平经R13、D1、R14到达Q1，Q1导通，此时Q1的源极接地，Q3不导通，此时M1和M2均截止，因此USB接口输入的信号不能经M1、M2传输。当两条数字信号通路上分别设置有开关子单元M3和M4时，M3和M4导通，正常将USB接口输入的信号输出至后级电路。
[0084] 其中D1和C3的作用是当U2B输出为高电平时，可以经R14向C3充电，使Q1的栅极电位逐渐上升，适当调整R14值可以调整Q2的截止时间进而调整M1、M2的截止时间同时又不至于影响到USB接口电路的传输性能；当USB数据传输进入EOP周期时，虽然D+和D-都是低电平，U2B输出为低电平，但由于C3的存在，Q1的栅极电位并不立即下降，同时由于D2的存在，C3只能通过D2和R15放电，合理调整C3的值可以使得在EOP结束时Q1仍然处于导通状态，EOP结束后，下一个传输周期到来D+和D-又呈差分信号形式，U2B继续输出高电平，Q1继续保持导通，这样无论在数据传输周期和数据传输结束后的EOP周期，均不对USB传输符合USB传输协议的数据包格式的信号的性能构成影响。
[0085] 当USB接口电路的输入信号是声音模拟信号时：
[0086] 由于声音模拟信号的幅度一般较小并且呈随机性变化，因此U1A和U1B的输出电压值不会保持恒定值，在滞回比较器U2B的作用下，U2B输出为低电平，此时D1不导通，C3经D2和R15放电，把R15设定为较小的值可以使Q1的栅极电压迅速下降至不导通状态，Q2的栅极电位上升到高电平，Q2导通，M1、M2的栅极电位均下降至低电位并导通，此时声音模拟信号可经M1、M2到达后级电路；即使输入信号较大使得D+与D-之和达到了电源电压，U2B输出变为高电平，但由于C3的存在，Q1的栅极电位也不会立即上升到导通电压，而声音模拟信号通常不会长时间处于较高电平，当声音模拟信号的电平回落到普通值后，U2B依然输出低电平，Q1可以继续保持截止，Q2导通，从而M1、M2继续导通，声音模拟信号得以继续向后传输。当两条数字信号通路上分别设置有开关子单元M3和M4时，M3和M4截止，正常将USB接口输入的信号不能经过M3和M4传输。
[0087] 本发明还提供了一种终端设备，包括上述任意一种USB借口电路。
[0088] 本发明的实施例还提供一种信号接口，包括至少一个模拟信号输出引脚，其中模拟信号输出引脚用于与上述实施例提供的任一USB接口电路中模拟信号通路的数字信号引脚连接，并向对应的数字信号引脚输出模拟信号。此外该信号接口还可以包含电源引脚CC和接地引脚GND，其中该信号接口的电源引脚与USB接口电路的电源引脚连接进行取电，该信号接口的接地引脚GND与USB接口电路的接地引脚GND连接，这里不做具体限定。
[0089] 本发明的实施例还提供一种外接设备，包括上述的信号接口。
[0090] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
