Aspectos electrónicos de la salida de audio de 3,5 mm del iPhone

Question

Estoy trabajando desde hace un tiempo en un pequeño proyecto de construcción de un micrófono externo para el iPhone que se engancha en paralelo a los auriculares (a través de la toma de 3,5 mm). Básicamente, quiero sustituir el micrófono original de los auriculares del iPhone por otro micrófono, pero seguir utilizando los auriculares para escuchar.

A continuación se muestra una imagen de la estructura del prototipo (basado en 2 productos existentes, pero en realidad no funciona; probablemente debido a un problema de impedancia):

Algunas aclaraciones sobre la imagen:

• elemento #5 - punto de división entre la toma de micrófono y la toma de auriculares.
• artículo #4 - Enchufe para iPhone de 3,5 mm
• elemento #3 - un micrófono que por ahora NO funciona ya que el iPhone parece NO identificarlo (probablemente problemas de impedancia - es la impedancia alrededor de 650 Ohm)
• elemento #2 - simple toma de auriculares (cualquier auricular con enchufe de 3,5 mm puede engancharse ahí)
• elemento # 1 - conector de micrófono conectado al micrófono externo que tengo por ahora.

Me gustaría centrar mi pregunta en los aspectos eléctricos de mi proyecto por ahora. Datos conocidos que he reunido hasta ahora (por favor, siéntase libre de corregir cualquier error que identifique):

1. El iPhone suministra 1,5 V en el conector TRRS de 3,5 mm.
2. el enchufe TRRS del iPhone está construido a partir de 4 pines: Izquierda/Derecha/Tierra/Micrófono

Preguntas:

1. ¿Cuál es el consumo de energía por cada parte del auricular del iPhone? Cada parte significa que hay 2 componentes - auriculares y micrófono y necesito el consumo de energía por separado (especialmente el micrófono)

2. ¿Qué corriente maneja el iPhone en el micrófono de los auriculares y qué corriente maneja en los auriculares?

3. Leí algunas otras respuestas sobre el tema de la impedancia, que el iPhone identifica el micrófono externo (en los auriculares, por ejemplo) sólo si la impedancia es ±1650 Ohm, pero luego, leí otra respuesta que afirma que la impedancia requerida es ±5000 Ohm. ¿Alguna idea de lo que es correcto?

4. ¿Debo planear que la impedancia del micrófono (incluye el cable) para ser 1650 Ohm (o 5000 Ohm basado en la respuesta que voy a obtener para la pregunta # 3) O todo el prototipo (micrófono + cables + auriculares regulares voy a conectar al conector de 3,5 mm) deben estar juntos los 1650 Ohm / 5000 Ohm?

5. ¿Es correcto decir que los 1,5 V suministrados por la salida de audio de 3,5 mm del iPhone, significa que los pines derecho/izquierdo/mic son contactos positivos con 1,5 V frente al pin de tierra (significa que tenemos 3 circuitos paralelos alimentados por una sola fuente de alimentación de 1,5 V).

Answer 1

Estos son los datos que puedo compartir con vosotros después de haber realizado mi propio conjunto de experimentos y de haber buscado (ampliamente) en la web las pruebas prácticas reales de otras personas. He descartado / omitido los datos que no he podido reproducir:

1. La impedancia del micrófono miniatura de manos libres estándar de Apple, el integrado en los auriculares que incluyen en el dispositivo iPhone de 4ª generación, es de unos 1600 Ohms. Esto significa que, si simplemente conectas una resistencia de 1,6K entre las conexiones MIC y GND del conector TRRS, el iOS cambiará al micrófono externo (de hecho, una resistencia, no un micrófono).

   Dicho esto, lo cierto es que las diferentes versiones del iOS y de los dispositivos emplearán diferentes algoritmos de decisión a la hora de intentar "adivinar" si hay un micrófono externo conectado al iPhone, iPad o iPod. Se pueden encontrar algunas referencias en la red (no las citaré aquí por considerar que la información es engañosa) en las que se indican diferentes impedancias de umbral y comportamientos de los algoritmos de cada versión de iOS y dispositivo.

   Mi consejo es sencillo: olvídate de los detalles escabrosos de las diferentes versiones de iOS que existen. Simplemente utiliza una resistencia de 1,6K, imitando el micrófono en miniatura del iPhone genuino. Apostaría a que Apple no va a cambiar el comportamiento de iOS en un futuro próximo descartando millones de auriculares manos libres.

2. El iPhone, al igual que otros móviles, aplica una tensión continua de entre 1,5 y 2,5 V al micrófono. El objetivo de esto es doble: sirve al iPhone para medir la impedancia DC externa del micrófono y también alimenta el preamplificador incorporado en muchos micrófonos electret en miniatura.

   Lo anterior significa que debes tener cuidado cuando te conectes a la conexión de micrófono de un dispositivo Apple, ya sea acoplando tu señal en AC sobre la resistencia de 1,6K previamente discutida o usando un divisor de voltaje con una resistencia mayor y de nuevo la mencionada resistencia de 1,6K. Lo que nos lleva al siguiente tema...

3. La entrada de micrófono del iPhone se saturará a unos 40 mV de pico (milivoltios). Por tanto, debes adaptar la amplitud de tu señal de audio a un nivel similar.

4. Cuidado con los conectores TRRS (macho) de audio de 3,5 mm que existen. Antes de utilizar uno, fíjate bien en la conexión de la base del enchufe (la S o "manguito"). Algunos conectores terminan en un disco metálico circular conectado al manguito.

   El problema es que muchos dispositivos de Apple (por ejemplo, el iPhone 4) tienen una carcasa metálica conectada internamente a tierra y este tipo de conectores harán contacto entre la carcasa (tierra) y el manguito (micrófono), haciendo inútiles todos tus intentos de inyectar una señal de audio. Yo mismo he sufrido este problema en el pasado, perdiendo algunas horas tratando de averiguar por qué el iPhone no reconoce una resistencia de 1,6K correctamente conectada.

   Puedes encontrar algunas buenas fotos de este problema y una solución casera temporal para ello: http://martinjohnsoncommunications.blogspot.com.es/2012/04/iphone-external-mic-connection-solved.html

Answer 2

He intentado responder a la parte del cableado con una resistencia.

Answer 3

No tengo un iPhone, así que son suposiciones:

¿Qué tipo de micrófono utilizas? El micrófono de los auriculares es probablemente un micrófono electret, y los 1,5V se utilizan para alimentarlo. Un electret tendrá una alta impedancia en la entrada del micro, a diferencia de, por ejemplo, un micro dinámico.
Supongo que la resistencia de polarización (interna del iPhone) es probablemente de unos 1kΩ (este interesante papel dice 640Ω)
Puedes probar a qué impedancia detecta conectando un pote/resistencia en lugar del micro (del cable del micro a tierra) Varía el valor de 500Ω hacia arriba hasta que detecte un micro, entonces anota el valor.

Los 1,5V probablemente sólo están presentes en el cable del micrófono (en relación con el cable de tierra), a menos que los auriculares hagan algo "especial". Usted puede probar esto fácilmente con un multímetro.

Es probable que la corriente para el micro sea bastante pequeña, menos de un mA. La de los auriculares rondará probablemente los 20 - 40mW.

Asegúrese de que está conectando los cables correctos - IIRC la vaina no es la tierra en la toma de iPhone.