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USB 타입-C 오디오: 새로운 헤드폰을 구매해야 할까?

최근 미국 뉴올리언스로 여행을 하기 위해 주변 대화 소리를 차단시켜 주는 높은 퀄리티의 노이즈 캔슬링 헤드폰을 장만했다. 새로 구매한 제품은 충분히 만족스러웠지만, 휴대폰에서 전통적인 3.5mm 오디오 잭이 사라지고 USB 타입-C™ 커넥터로 대체된다면 이 헤드폰을 사용할 수 없게 될지 모른다는 걱정이 들었다. 개발자 입장에서는 오디오 잭을 제거하면 커넥터를 하나 줄일 수 있게 되므로 휴대폰을 더 얇게 만들고 비용도 절감할 수 있다.

 

USB 3.1 규격은 USB 타입-C 커넥터 핀에서 4개의 아날로그 오디오 신호를 다중화(multiplexing)함으로써 충전 및 데이터 전송 기능뿐만 아니라 아날로그 오디오 헤드셋 연결도 지원한다. 아날로그 오디오 신호는 전통적인 3.5mm 헤드셋 잭에서 사용되는 신호와 동일하다. 따라서 휴대폰에서 아날로그 오디오를 지원하는 경우, 3.5mm-USB 타입-C 어댑터로 기존의 아날로그 헤드셋을 사용할 수 있다. 아래 [그림 1]과 [표 1]은 아날로그 오디오를 지원하는 USB 타입-C 커넥터의 핀 매핑을 보여준다.

휴대폰 개발자가 3.5mm 오디오 잭을 쉽게 제거하고 기존 아날로그 오디오 신호와 역호환할 수 있도록 하는 간단한 해결책이 있다.


[그림 1] USB 타입-C 커넥터 핀아웃

[표 1] USB 타입-C 커넥터 아날로그 오디오 핀 할당

 

[표 1]의 핀 매핑은 간단해 보이지만, 시스템에서 이러한 유형의 핀아웃을 지원하려면 해결해야 할 몇 가지 과제가 있다.

  • 아날로그 오디오 신호는 USB 물리 계층(PHY)에 손상을 줄 수 있는 네거티브 전압 스윙을 갖는다.
  • USB 타입-C 커넥터는 리버서블(reversible) 구조이다.

3.5mm 잭을 통과하는 아날로그 오디오 신호는 전형적으로 0V를 중심으로 변하는 교류(AC) 신호이다. 아날로그 오디오 신호의 네거티브 전압 부분은 USB PHY에 손상을 줄 수 있다. 이러한 문제를 해결하는 최적의 방법은 USB와 TS5USBA224와 같은 오디오 스위치를 USB 타입-C 커넥터의 D+ 및 D- 핀에 배치하는 것이다. [그림 2]에서 볼 수 있듯이 적절히 연결된다면 디바이스는 아날로그 오디오 신호를 코덱에 라우팅하고, USB 신호를 USB PHY에 라우팅할 수 있다.


[그림 2] USB 타입-C 커넥터로부터 라우팅되는 아날로그 오디오 신호

USB 타입-C 커넥터에서 4개의 아날로그 오디오 신호를 지원하는 두 번째 과제는 커넥터의 리버서블 구조이다. D+ 및 D- 핀의 왼쪽과 오른쪽 신호의 경우 D+/D- 핀을 USB 타입-C 리셉터클(receptacle)의 위/아래에 있는 각 D+/D- 핀에 단락시키면 이러한 리버서블 특성을 쉽게 수용할 수 있다. SBU1 및 SBU2에서 마이크로폰과 접지 신호의 처리는 2개 핀을 함께 단락하는 것처럼 간단하지 않다. 마이크로폰과 접지 신호를 코덱에 적절히 라우팅하기 위해서는 소형 TS3A26746E(수동 스위칭)와 같은 크로스포인트 스위치, 또는 TS3A226AE(자동 스위칭)와 같은 오디오 잭 검출 크로스포인트 스위치가 필요하다.

USB 타입-C 커넥터에서 아날로그 오디오 신호를 다중화할 때 발생하는 많은 과제를 해결함으로써 3.5mm 잭에서 동일한 아날로그 오디오 신호를 지원할 수 있다.

TI E2E™ 커뮤니티 신호 스위치 포럼에서는 휴대폰에서 3.5mm 잭을 제거하면서 기존 헤드폰을 사용할 수 있도록 지원하는 다양한 정보를 확인할 수 있다.

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