音频开发基础

声卡接口介绍

定义:

Line In:线性输入,用来输入未经放大芯片放大的模拟音频信号。

Mic In:麦克风输入,用来连接麦克风。

Line Out:线性输出,用来输出未经放大芯片放大的模拟音频信号。

Speaker Out:用来输出经放大芯片放大的模拟音频信号。

区别和联系:

MICIN接口用来连接麦克风,芯片内部有放大器,可以对来自麦克风的信号进行放大。
LINEIN用来输入来自其他播放器的音频信号,芯片内部没有放大器。Line In是录音用的,其功能是把该线一端插入其它器具的音频输出端,另一端插入到Line In孔中,然后直接把声音录入。因为是把其它器具播放的声音直接录入到机子里,避免了外部环境的干扰,因此效果要比外录的效果好很多。

以AKM音频处理芯片为例,可以看出Mic In 与Line In区别:

3.5mm 音频接口定义

3.5mm音频接口分为3段式和4段式。3段式是电脑上常见的立体声耳机,有三根线(左声道、右声道、地线);4段式则是手机耳机,共有四根线,多了一个MIC麦克级。

3.5mm的4段式耳机接口还分为两种,一种是美标版(CTIA),也称为“苹果标准”,同时小米、魅族也是使用这种标准;另外一种是国标版(OMTP),也称为“诺基亚标准”,现在绝大多数诺基亚和大多数国产手机都是使用这种标准。美标版(CTIA):美标版耳机的接口是这样安排的,从末端开始依次是:左声道、右声道、地线、麦克。用CTIA标准的手机:iPhone全系列、小米全系列、魅族全系列、索尼全系列、LG全系列、HTC官方产品、三星部分机型、摩托罗拉部分机型、诺基亚Lumia和WP7系列等。国标版(OMTP):从末端开始依次是:左声道、右声道、麦克、地线。诺基亚绝大多数机型、索尼爱立信全系列、中兴全系列、步步高全系列、酷派全系列、OPPO全系列、HTC 非官方产品(A3380、A3360、T9188、A9188、Z510D)、三星部分机型、摩托罗拉部分机型等。一般情况下,美标版和国标版耳机的区别就是绝缘圈的颜色不同,美标版耳机的绝缘圈颜色一般都是白色的,而国标版耳机的绝缘圈一般都是黑色的。

美标和国标版本插头可以有转换接头

耳机可以一转二,即一个耳机接头转出两个接头供两个耳机或者音箱等设备使用。

四段式的耳机接口,因为含有麦克风,可以通过转接线转为三段式耳机接口。

那么,麦克风是否可以从Lin In接口输入或者MP3等音频设备的音频可以从Mic In接口输入呢,先看已案例。

HUWEI IdeaHub Board Pro外接3.5mm麦克风腾讯会议无法调用- 华为 (huawei.com)

建议:

Lin In 接口和Mic In接口可以合二为一,但是有个前提,在保证Line In输入的同时,需指定Mic为输出功率更高的有源Mic(需要独立供电),并且需要转换接头。

耳机母座接口定义

关于耳机母座接口定义,一般区分有两种不同的耳机母座接口定义,首先一种是三段式耳机母座,其三段式耳机母座接口定义(从耳机母座内部末端开始顺序)为:左声道、右声道、地线。对于三段式的耳机母座一般多数应用于电脑设备。另外一种是四段式耳机母座,但是在这同时有个点是需要注意的,在目前四段式耳机母座也是区分有两种不同的接口定义,一种是国标的四段式耳机母座,其接口定义(从耳机母座内部末端开始顺序)为:左声道、右声道、麦克风、地线。另外一种是美标的四段式耳机母座,对于接口定义(从耳机母座内部末端开始顺序)为:左声道、右声道、地、麦克风。关于美标版的四段式耳机母座多数适用于一些进口设备的使用,但是对于国标四段式耳机母座,也是多数适用于目前国产的设备使用,这两种不同的四段式耳机母座不能相互交错使用。

据三段式的耳机插头的接线,就可以确定耳机插座的连接:

在耳机接头没插入插座的时候,2脚和3脚,4脚和5脚是接在一起的,而一旦接头插入插座的时候,2脚和3脚,4脚和5脚会分开。所以从系统可靠性的角度来说,3脚和4脚应该接地,这样的话,耳机没插的时候,左右声道输入接地,系统输入为0。很多时候,我们都会把不用的3脚4脚悬空,那么2脚和5脚也是悬空的,这样带来的风险就是, 万一会从外界串入一个大电流,会从2脚和5脚传到板子上,从而会烧毁芯片。

耳机插头插入母座的几种情况:

1、二极插头插入三级座:导致一声道短路;
2、三极插头插入四极座:MIC输入短路;
3、二极插头插入四极座:MIC和一个声道短路;
4、二极插头插入单极座:单声道有效,另一声道被断路;
5、四极插头插入三极座:由于插座内都是单触点,所以MIC断路,耳机可正常使用。
  根据以上内容的讲述,3.5mm耳机插座引脚定义的重要性就不言而喻了。是不是两个标准不能互通呢?其实是可以的,市面有对做对两种标准兼容的方案。

它是通过在手机内部安装自动检测电路来判断插入的耳机是OMTP还是CTIA,从而自动输入对应的信号到相应的接口。在原理上主要是利用麦克风要工作,就需要手机给它加载一个偏置电压,这个时候就需要audio芯片同时检测GND和MIC两个管脚上的电压,因为MIC上有一定的内阻,所以有一定的电压,GND的电压则为零,所以audio芯片就判断出耳机是采用的OMTP标准还是CTIA标准,从而作相应的反馈,达到最终兼容的效果。

耳机自动检测方案

TS3A227E 是一款音频附件自主检测和配置开关,用于检测 3 孔或 4 孔音频附件并配置内部开关,以便进行信号传输。TS3A227E 的内部接地 FET 具有 60mΩ 超低 RON,能够最大限度地减少串扰影响。接地 FET 也可用于传送 FM 信号,因此,可以使用附件的接地线作为移动音频应用中的 FM 天线。利用内部隔离开关,TS3A227E 可以消除插入或移除音频附件时可能产生的卡嗒/爆裂噪音。此外,器件中的耗尽型 FET 可防止器件未通电时出现悬空接地,并防止将附件插入未通电系统时产生嗡嗡声。当没有插入耳机时,低功耗睡眠模式可将部分内部电路关断,以实现极低的静态电流和功耗。

简化原理图

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