Aspectos eletrônicos da saída de áudio do iPhone de 3,5 mm

Estou trabalhando há algum tempo em um pequeno projeto de construção de um microfone externo para o iPhone ser conectado em paralelo a fones de ouvido (através do conector de 3,5 mm). Basicamente, quero substituir o microfone original do fone de ouvido do iPhone por outro microfone, mas continuo usando os fones de ouvido para ouvir.

Abaixo está uma imagem da estrutura do protótipo (com base em 2 produtos existentes, mas na verdade não está funcionando; provavelmente devido ao problema de impedância):

Alguns esclarecimentos sobre a imagem:

• item # 5 - ponto de divisão entre o conector do microfone e o fone de ouvido.
• item # 4 - conector para iPhone 3,5 mm
• item # 3 - um microfone que por enquanto NÃO está funcionando, pois o iPhone NÃO parece identificá-lo (provavelmente problemas de impedância - a impedância é de cerca de 650 Ohm)
• item # 2 - conector simples para fones de ouvido (todos os fones de ouvido com plugue de 3,5 mm podem ser conectados)
• item # 1 - tomada do microfone conectada ao microfone externo que tenho por enquanto.

Eu gostaria de focar minha pergunta nos aspectos elétricos do meu projeto por enquanto. Dados conhecidos que reuni até o momento (sinta-se à vontade para corrigir qualquer erro identificado):

1. Fornecimento de iPhone de 1,5 V no conector TRRS de 3,5 mm.
2. o plugue TRRS do iPhone é composto de 4 pinos: Esquerda / Direita / Terra / Microfone

Questões:

1. Qual é o consumo de energia por CADA parte do fone de ouvido do iPhone? Cada parte significa que existem 2 componentes - fones de ouvido e microfone e eu preciso do consumo de energia separado (especialmente o microfone!)

2. Qual é a corrente do iPhone no microfone do fone de ouvido e qual é a corrente do fone de ouvido?

3. Leia algumas outras respostas sobre o tópico da impedância, que o iPhone identifica o microfone externo (no fone de ouvido, por exemplo) apenas se a impedância for de ± 1650 Ohm, mas li outra resposta que afirma que a impedância necessária é de ± 5000 Ohm. Alguma idéia do que está correto?

4. Devo planejar que a impedância do microfone (incluindo o fio) seja 1650 Ohm (ou 5000 Ohm com base na resposta que receberei para a pergunta nº 3) OU todo o protótipo (microfone + fios + fones de ouvido comuns) conectarei ao conector de 3,5 mm ) devem estar juntos os 1650 Ohm / 5000 Ohm?

5. É correto dizer que os 1,5 V fornecidos pela saída de áudio do iPhone 3,5 mm significam que os pinos direito / esquerdo / microfone são contatos positivos com 1,5 V vs. o pino terra (significa que temos 3 circuitos paralelos fornecidos por um 1,5 Fonte de alimentação V).

Esses são os dados que posso compartilhar com você depois de realizar meu próprio conjunto de experimentos e pesquisar (extensivamente) na Web os testes práticos reais de outras pessoas. Descartou / omitii os dados que não consegui reproduzir:

1. A impedância do microfone mãos-livres miniatura da Apple, integrado aos fones de ouvido que eles incluem no dispositivo de quarta geração do iPhone, é de cerca de 1600 Ohms. Isso significa que, se você simplesmente conectar um resistor de 1,6 K entre as conexões MIC e GND do conector TRRS, o iOS mudará para o microfone externo (na verdade, um resistor, não um microfone).

   Dito isso, a verdade é que versões diferentes do iOS e dos dispositivos empregam algoritmos de decisão diferentes ao tentar "adivinhar" se há um microfone externo conectado ao iPhone, iPad ou iPod. Você pode encontrar algumas referências na Web (não vou citá-las aqui, pois considero as informações enganosas) informando diferentes impedâncias e comportamentos de limite para os algoritmos de cada versão e dispositivo do iOS.

   Meu conselho é simples: esqueça os detalhes sangrentos das diferentes versões do iOS por aí. Basta usar um resistor de 1.6K, imitando o microfone miniatura do iPhone genuíno. Aposto que a Apple não vai mudar o comportamento do iOS em um futuro próximo, descartando milhões de fones de ouvido viva-voz!

2. O iPhone, assim como outros celulares, aplicará uma tensão DC de 1,5 a 2,5V ao microfone. O objetivo disso é duplo: ele serve ao iPhone como uma maneira de medir a impedância CC externa do microfone e também alimenta o pré-amplificador embutido em muitos microfones de eletreto em miniatura.

   O que foi dito acima significa que você deve ter cuidado ao fazer uma interface com a conexão de microfone de um dispositivo Apple, acoplar seu sinal no resistor de 1.6K discutido anteriormente ou usando um divisor de tensão com um resistor maior e novamente o referido resistor de 1.6K . O que leva ao próximo tópico ...

3. A entrada de microfone do iPhone saturará a um pico de cerca de 40 mV (milivolts). Portanto, você deve adaptar a amplitude do seu sinal de áudio a um nível semelhante.

4. Cuidado com os conectores de áudio TRRS de 3,5 mm (macho) disponíveis! Antes de usar um, observe atentamente a conexão na base do plugue (o S ou "luva"). Alguns conectores terminam em um disco metálico circular conectado à luva.

   O problema é que muitos dispositivos Apple (por exemplo, o iPhone 4) possuem um gabinete metálico conectado internamente ao terra e esse tipo de conector faz contato entre o gabinete (terra) e a luva (microfone), tornando inútil todas as suas tentativas de injetar um sinal de áudio. Sofri esse problema no passado, perdendo algumas horas tentando descobrir por que o iPhone não reconhece um resistor de 1.6K conectado corretamente.

   Você pode encontrar algumas fotos interessantes desse problema e uma solução caseira temporal para ele: http://martinjohnsoncommunications.blogspot.com.es/2012/04/iphone-external-mic-connection-solved.html

Eu não tenho um iPhone, então estas são as suposições:

Que tipo de microfone você está usando? O microfone do fone de ouvido é provavelmente um microfone de eletreto e o 1.5V é usado para alimentá-lo. Um eletreto terá alta impedância na entrada do microfone, em oposição a, por exemplo, um microfone dinâmico.
Eu acho que o resistor de polarização (interno do iPhone) é provavelmente de cerca de 1kΩ (este artigo interessante diz 640Ω)
Você pode testar em que impedância ele detecta conectando um pot / resistor no lugar do microfone (do fio do microfone ao terra) Varie o valor de 500Ω para cima até detectar um microfone e observe o valor.

Provavelmente, o 1.5V está presente apenas no fio do microfone (em relação ao fio terra), a menos que os fones de ouvido façam algo "especial". Você pode testar isso facilmente com um multímetro.

A corrente do microfone provavelmente será bem pequena, menor que um mA. Os fones de ouvido provavelmente terão entre 20 e 40 mW.

Verifique se você está conectando aos fios corretos - IIRC, a bainha não está aterrada na tomada do iPhone.

Eu já tentei responder a parte da fiação com um resistor.