上一篇文章讲述了手机上的圆脸兄弟,即3.5mm耳机接口的原理,链接如下:
传统的3.5mm耳机接口,耳机线路上传输的是模拟音频信号。但越来越多的手机取消了3.5mm耳机接口,改为了Type-C口,那么又该如何实现模拟耳机功能呢?

实现原理
Type-C接口是一个多功能接口,它的本意是用来传输数字信号,但为了传输模拟音频信号,借用了Type-C接口的部分引脚,做兼容性设计。
DAC和耳放仍处于手机内部的codec,音质仍由codec和走线决定,只是音频不再通向一个不存在的3.5mm接口了,而是被受控连接到Type-C接口的引脚上。
为了支持Type-C口模拟耳机,Type-C制定了如下的规范,手机在进行音频设计时,需要遵循规范而设计。

如上图,根据Type-C规范,当手机检测到插入的Type-C设备的CC脚和VCONN脚对地电阻小于Ra(0.8~1.2KΩ)时,便认为接入的是模拟耳机兄弟,便会将Type-C接口上原本用于传输USB数据的部分引脚(A6/A7/A8/B6/B7/B8等)的功能,切换为模拟音频功能,具体来说是:
- DP脚实现耳机右声道功能;
- DN脚实现耳机左声道功能;
- SBU1/SBU2实现麦克风的MIC/AGND。
Type-C耳机接收到这些模拟信号后,直接驱动耳机单元发声,如果有麦克风信号,也通过对应的引脚传给手机。
既然有了规范,理论上按照规范进行连线即可,如下图所示。

但是,我们要考虑到手机只有一个Type-C口,这个Type-C口要实现多种功能,不能仅支持Type-C模拟耳机。故业界引入一个叫做“音频开关”的器件来实现信号路径切换的功能,如下图所示。

音频开关属于模拟开关,支持USB2.0通信、模拟耳机音频、DP(Display Port)音频的功能,只需内部的开关打到相应位置即可,可谓是指哪打哪。
当检测到模拟耳机插入时,音频开关的DN_L连接到L,DP-R连接到R等,便能将Audio codec所发出的模拟音频信号,经由音频开关、Type-C口,传输给模拟耳机,耳机就能愉快地唱歌了。
Type-C口模拟耳机的线控原理与3.5mm耳机原理相同,而插入检测可以做在PD-PHY中的CC Logic中,也可以做在音频开关中。
如下图,以安森美FSA4476音频开关为例,表述音频开关的工作过程,不同手机项目有细微差别,但大差不差。
- 正常情况下Type-C口默认为USB功能,一副爷默认传输数字信号的高冷脸。
- 当CC Logic检测到模拟耳机的插入后,会通知音频开关把audio codec的左声道、右声道、MIC、AGND接到Type-C口上。
- 然后进行耳机类型检测(三段式 or 四段式,四段式的类型)的相关流程。
- 当检测耳机拔出后,亦会再将Type-C功能切换至USB功能上。

3.5mm耳机转接头原理
老哥们3.5mm耳机还能否再用,难道只能吃灰不成?
如下图,Type-C规范亦考虑了这种兼容性问题,可以买个Type-C转3.5mm转接头,该转接头的存在让3.5mm耳机起死回生,不再吃灰。

根据Type-C规范中对Analog audio的描述,Type-C公头上的CC pin和VCONN pin对地都小于Ra,则会被认为是模拟音频配件。手机界面上随之出现相关图标,如下图所示.

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如下图,我们可以将3.5mm耳机座和Type-C接口做在一起。当插入3.5mm耳机后,该转接头的CC引脚和VCONN引脚,被插入动作所短接并且接地,小于Ra,手机就会判断该场景为模拟音频模式,由此把3.5mm接口转换为了Type-C口。

带充电功能的3.5mm转接头
但有人会问,使用Type-C模拟耳机后,Type-C口被占用了,此时便不能充电了,我想边充电边听歌怎么办?鱼和熊掌我全都要!
Type-C规范表示:“安排!”于是搞了个骚操作:如果在模拟音频场景下,在VBUS上提供5V电源,则允许给手机提供500mA充电电流,如下图所示:

市场上确实有这种配件,内部结构非常简单,就是按照Type-C规范进行设计而已。


总结
然而,随着数字耳机(蓝牙TWS属于数字耳机)出货量日趋增多,Type-C模拟耳机的命运如同3.5mm接口一样,在手机上正逐渐消亡,比如华为Mate50 PRO就业已取消支持模拟耳机,你接入模拟耳机是不会出声的。

但是这种低廉、直接、简洁、纯粹的耳机连接方案,会不会在某时某刻让你有爷青回的感慨呢?