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【Maker電子學】聲音訊號與接頭解密

   
作者:Bird

雖然 iPhone 已經在三年前取消了 3.5 mm 的耳機孔,但是類比式的聲音訊號傳輸系統仍然隨處可見,小至一般的耳機,大至桌上型電腦的外接喇叭,甚至千、萬瓦以上的大型 PA 系統,都還是會用到類比式的聲音訊號傳輸系統。

這次就讓我們來聊聊這古老的音源傳輸系統,以及它有什麼奧秘吧!

同一種接頭,不同的訊號

在非專業的音源系統上,3.5 mm 的插頭大概是最常見的系統,大部分的手機(除 iPhone)、筆電、平板,甚至家電上都能看到它的蹤影。

3.5 mm 耳機插頭(圖片來源:Bird 提供)

同樣一個 3.5 mm 的接頭,有時候會拿來傳輸耳機訊號,有時候拿來外接喇叭,有時候又拿來接麥克風,但其實這三種訊號在規格上有很大的不同,而且彼此通常不能互換。

Line Level

我們在 PC 的音效介面上,我們常常可以看到這樣的圖示:

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Liang Bird

Author: Liang Bird

在外商圈電子業中闖蕩多年,經歷過 NXP、Sony、Crossmatch 等企業,從事無線通訊、影像系統、手機、液晶面板、半導體、生物辨識等不同領域產品開發。熱愛學習新事物,協助新創團隊解決技術問題。台大農機系、台科大電子所畢業,熱愛賞鳥、演奏管風琴、大提琴、法國號,亦是不折不扣的熱血 maker。

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21 Comments

  1. 請問 Mr Bird先進,我從 Mixer(混音器)的line out輸出,訊號也如您教導衰減100倍輸入手機做內錄,但發現有個新問題,就是原立體聲進到手機變單聲道,市面上很多手機麥克風轉接頭(TRS轉TRRS)它都只抓左聲道當單聲道(沒有右聲道),請問要如何用簡單的電子零件可以做個立體聲轉單聲道的簡單線路再接到轉接頭,讓兩個聲部都出現在手機內錄中,謝謝您!

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    • Liang Bird

      立體聲轉單聲道最常見的做法就是把左右聲道混在一起,你可以直接把輸出的左右聲道接在一起,然後接到 mono 輸入。這樣做的前提是輸出端的輸出阻抗要夠高,不會讓兩個聲道在混合時掉太多的振幅。

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  2. 您好,請教我的藍芽模組因為聲音輸出比原音響小聲,我接了一個小型可調音量的電路板,結果只有直接接一般喇叭的聲道跟地線才有聲音,如果接音源線接到如螢幕的音源輸入都不會有聲音,想請教這是什麼原因,建議參考哪類資料嗎?十分感謝!

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  3. 我想請教TRRS如果接手機後想再接延長是否可用一般音源輸出直接接另一頭再麥克風收音,最終端再接回TRRS,這樣是否可行~

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  4. Mr Bird 您好,在找尋3.5mm耳機孔相關訊息發現到此討論文,
    想詢問的是目前智慧電視上都有HDMI及光纖輸出和較近期的電視音響做連接,但基本上也都還保留3.5mm的耳機孔。
    在這部分3.5mm的耳機孔基本上應該也可和像電腦用的3.5mm輸入喇叭做連接,但接上後會有像是爆音的情況出現(是在電視關機(待機)狀態下不定時出現),想問這是甚麼樣的原因造成呢?(喇叭是2.1聲道,會需要額外插電的)

    按連接格式上同為3.5mm,但接到電視上的(3.5mm耳機孔)好像會有其他情況產生,故想特此請教您..謝謝

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    • 爆音常見在關機或開機的過程當中,主要原因是 audio output 電路的 DC bias ramping 沒有控制好。現在的 audio amplifier 多半是單電源的設計,單電源的 amplifier 會將輸出偏壓在 1/2 VCC 的電壓,以便可以輸出兩個極性 (方向)的訊號。開機時,訊號的兩端要從 0V 上升到 1/2 VCC,這個過程如果控制得不好,讓兩邊上升的速度不一致,就會讓接收端感受到很大的電壓差,造成爆音。類似的現象也常見於手機的耳機輸出從待機狀態進入發聲狀態之前的切換。

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      • 好的,謝謝您的回應! 感謝!
        這部分有辦法加裝設備來防止這樣的情況嗎?
        接地是否有用呢?

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  5. 請問一下您提到三種類型不能互換,是只不能共用嗎?
    那是否能將耳機訊號輸出孔,改成訊號輸入孔呢?

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    • 不能互換是指它的訊號規格一旦確定,就不該拿來接其它種類的裝置 (比方說你不該拿耳機輸出去接麥克風輸入),但如果有些系統可以做到自動或手動切換訊號格式,當然可以共用接頭。

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  6. 您好,請問一般廣播耳機插孔能夠用耳機轉接頭接喇叭嗎?

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    • Liang Bird

      如果你的喇叭是主動式的,也就是本身帶有放大器的喇叭,那多半可以用耳機插孔來驅動 (但因為阻抗不完全匹配,有時候會有聲音太小的問題)

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  7. 請問先進 Mr Bird,我知道 line level跟 mic level相差100倍,但是我將 Line level訊號經 TRRS轉接線接到安卓手機上,使用 open camera App來錄音 (一般網路上建議使用的外部麥克風錄音錄影App),我發現並無爆音或破音,幾乎跟原音差不多,我是懷疑手機上是否有自動偵測或是自動衰減AGC (Automatic Gain Control) 的設計,這問題一直讓我很疑惑,謝謝

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    • Liang Bird

      現今有很多手機或數位產品的 digital codec IC 確實會實作 AGC (automatic gain control) 或 DRC (dynamic range control) 之類的功能,可以偵測訊號的位準並自動調整輸入的 gain 設定。

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  8. 我的電鋼琴audio out 是左右各1/4″的TS接頭,我會1/4″TS over RCA 線接喇叭都沒聲音會是什麼原因呢(線材長度超過1.8M); 有什麼方法能讓電鋼琴發聲呢? 我目前是用電鋼琴耳機孔接3.5mm 公對公的線接喇叭,這樣子好嗎

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  9. 請問電鋼琴的audio out 接外接喇叭的michphone 或guiltar 會造成什麼傷害嗎 (又如果micphone,guiltar 有大小聲的調節裝置呢)

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    • Liang Bird

      音源裝置輸入的阻抗都很高,直接接一般來說是不會造成不可逆的傷害,但 level 不對你就是會收到完全爆掉、破掉的聲音。
      有大小聲調節的裝置可能也沒辦法應付這種百倍到千倍的差距,如果音量旋鈕是十格,你可能只能轉到 0.1 格…

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  10. 請問一下,如果我想從電腦的耳機孔(3.5 mm),將聲音傳到另一台電腦的麥克風孔(3.5 mm),要用何種連接線?一般的3.5 mm公對公傳輸線就可以了嗎?還是要某種特殊線材?謝謝。

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    • Liang Bird

      耳機輸出的電壓位準是 1Vpp 左右,而麥克風輸入的電壓位準只有數十 mV 左右,雖然你可以用 3.5mm 公對公的線把兩者連起來,訊號也過得去,但由於 level 相差太大,麥克風那邊會收到完全爆掉的訊號。耳機輸出接到麥克風輸入需要一個大概 100 倍左右的衰減器電路,不能直接接。

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      • 有為了此用途所做的傳輸線在賣嗎?好像很難找… >_<

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  11. TRRS的圖上有錯誤,中間兩個是環Ring,底部是Sleeve。塗上的標示相反了!

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