市面上常見的3.5mm耳機有兩種:符合OTMP標准的耳機與符合CTIA標准的耳機。前者一般俗稱歐標、國標耳機,后者一般俗稱美標耳機。
兩種耳機的區別
這兩種耳機硬件規格上的主要區別在於耳機插頭上麥克段(簡稱MIC)和地線段(簡稱GND)的位置。耳機插頭有四段,從前到后依次是:左聲道/右聲道/麥克/地(OTMP),左聲道/右聲道/地/麥克(CTIA)。
如果音頻設備只支持其中一種耳機標准,那么連上不匹配的耳機后,就會出現音頻異常現象,比如聽音樂只有伴奏沒有人聲、聲音小、音質差、對耳機按鍵無響應等。
兼容兩種耳機
既然兩種耳機的區別在於MIC和GND的位置,那么如果要兼容兩種耳機,那么解決以下兩個問題就好了:
1、如何識別是哪種標准的耳機
2、如何切換耳機的MIC和GND與音頻設備對應電路的連接
識別耳機類型
如何識別耳機,先看看這兩種不同標准的耳機插入歐標設備中的電路示意圖。
當歐標耳機插入歐標設備時,電路示意圖如下。設備的左/右聲道端、MIC端、GND端與耳機端一一對應。此時,R2 200K與耳機L段 32歐姆分壓VDDIO,由於32歐姆遠小於200K歐姆,HEADSET_L_INT的電壓接近於0;R1與耳機MIC分壓HEADMICBIAS,HEADMIC_IN的電壓遠大於0。
圖 歐標耳機+歐標設備
當美標耳機插入歐標設備時,耳機MIC被接在設備的GND端,HEADSET_L_INT和HEADMIC_IN的對地回路都要經過耳機MIC,它們的電壓都被耳機MIC電路鉗位在相同的電壓下。
圖 美標耳機+歐標設備
在某項目中實際測得的數據如下:
耳機類型 | HEADSET_L_INT | HEADMIC_IN |
歐標耳機 | 0V | ~2.0V |
美標耳機 | ~0.7V | ~0.7V |
三段式耳機 | 0V | 0V |
綜上,在歐標設備上,可以通過以下依據判定耳機類型:
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如果HEADSET_L_INT的電壓為0V,且與HEADMIC_IN的電壓差別非常明顯,則判定為歐標耳機。
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如果HEADSET_L_INT和HEADMIC_IN的電壓不為0,且二者電壓接近相同,則判定為美標耳機。
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如果HEADSET_L_INT和HEADMIC_IN電壓都為0V,則判定為三段式耳機。
為了增強兼容性,以上電壓閥值需要留有一定的余量,比如低於0.1V都視作0V,小於0.1V的差異都視作相同。
切換耳機MIC和GND的電路連接
通過Analog Switch器件可以實現MIC和GND的電路交換。
軟件的配合
軟件上,通過ADC檢測可識別耳機類型,通過操作Analog Switch器件可實現MIC和GND電路連接的交換。
目前市面上也有專門的IC實現音頻插孔檢測和配置、MIC/GND的交叉開關功能,比如FSA8049,其datasheet中介紹功能如下:
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Detects 3- or 4-pole audio accessories
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Detects polarity of GND and MIC on 4-pole plugs
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Automatically routes GND and MIC to audio jack terminals
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