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Ruido armónico introducido al utilizar un cable de extensión de la base del iPhone conectado a un periférico de micrófono

Estoy utilizando un micrófono estéreo Tascam iM2 conectado a la base de un iPhone 4S. Cuando el periférico se conecta directamente, no hay ningún problema. Sin embargo, cuando utilizo un cable de extensión del dock, se introduce un extraño ruido armónico. He probado cables alargadores de diferentes fabricantes, e incluso el cable alargador dockXtender de CableJive, muy valorado, introduce el ruido.

Esto es algo extraño, ya que el convertidor analógico-digital (tened en cuenta mi inglés británico) está integrado en el dispositivo periférico. No se trata de ruido analógico captado en el cable, ya que la señal es puramente digital en su camino hacia el iPhone. El ruido parece introducirse en el dominio digital. He grabado una muestra de audio en mi oficina y la he analizado con Matlab. El ruido fluctúa en amplitud, pero es claramente un complejo armónico con una frecuencia fundamental muy precisa de 1 kHz. El ADC muestrea supuestamente a 44,1 kHz, por lo que es especialmente extraño que el ruido armónico llegue con una periodicidad que ni siquiera es un múltiplo entero del periodo de muestreo. Como nota al margen, he escuchado un ruido armónico similar en el pasado emitido por algunas tarjetas de sonido de portátiles (específicamente los modelos Vaio C1s).

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Dado que el ruido nunca fluctúa en frecuencia, las pruebas han demostrado que puedo remediar el problema mediante un preprocesamiento con un filtro de retardo fraccionario basado en la información aquí presente. . . http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=951433 . . pero este es un filtro computacionalmente caro de implementar.

Más vale prevenir que curar. Mi pregunta es: ¿cuál es el origen de este extraño ruido armónico y, si es posible, cómo puedo remediarlo para no tener que desperdiciar potencia de procesamiento implementando un filtro adicional?

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Todd Pierzina Puntos 441

Lo que está recogiendo es el EMI de Sincronización de fotogramas por USB (muy probablemente a través del cable de tierra):

Cada milisegundo (12000 veces de ancho de banda completo), el host USB transmite un token especial SOF (inicio de trama), que contiene un número de trama incremental de 11 bits en lugar de una dirección de dispositivo. Esto se utiliza para sincronizar los flujos de datos isócronos. Los dispositivos USB 2.0 de gran ancho de banda reciben 7 tokens SOF adicionales duplicados por trama, cada uno de los cuales introduce una "microtrama" de 125 µs (60000 veces de bits de gran ancho de banda cada una).

USB 2.0 añadió un token PING, que pregunta a un dispositivo si está listo para recibir un par de paquetes OUT/DATA. El dispositivo responde con ACK, NAK o STALL, según corresponda. Esto evita la necesidad de enviar el paquete DATA si el dispositivo sabe que sólo responderá con NAK.

Esto podría evitarse con un cable de extensión debidamente apantallado. Tenga en cuenta que incluso dockXtender sólo blinda algunos de los cables :

Un revolucionario sistema de apantallamiento de dos niveles coloca todas las señales de vídeo y audio dentro de un apantallamiento separado para reducir las interferencias de las demás señales que viajan por el cable.

Si eres de los que se dedican al bricolaje, debería ser bastante fácil hacer tu propio cable alargador utilizando cables apantallados de alta calidad. Probablemente sólo tendrá que conectar algunos de los 30 clavijas : USB (alimentación, gnd, datos+/-), todos los GND y tal vez accesorio/serial (enable, rx/tx). Asegúrate también de apantallar las soldaduras del conector.

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Rudd Zwolinski Puntos 6852

Dado que la conversión A-D se produce en el extremo periférico, el ruido también debe existir allí.

Sin acceso al dispositivo para desmontarlo, sólo puedo adivinar el problema, pero es probable que se deba a uno o más de los siguientes:

  • Probablemente el periférico esté totalmente blindado internamente de los micrófonos a través del conector del ipod. Cuando conectas un cable extensor sin apantallar, el ruido ambiental externo se acopla al dispositivo a través del cable. Podrías confirmar o descartar este hecho si realizas las pruebas en zonas eléctricamente silenciosas, en medio del campo y lejos de las líneas eléctricas, por ejemplo.

  • El periférico tiene un filtrado "lo suficientemente bueno", pero una vez que se añade la longitud extra del cable, las reflexiones -que no afectan a la señal USB- empiezan a causar rebotes de tierra u otras EMI. No hay una forma fácil de comprobarlo sin un osciloscopio y/o un analizador de señales.

  • El periférico tiene un convertidor de potencia de conmutación de 1kHz (que puede ser necesario si, por ejemplo, utilizara micrófonos electrostáticos, ciertos micrófonos de alto rendimiento o proporcionara "alimentación fantasma") y la longitud extra del cable en la entrada del convertidor de conmutación da lugar a reflexiones de la señal de potencia que normalmente serían bloqueadas por los filtros de potencia del dispositivo iOS cuando están eléctricamente cerca. Esto también requeriría un equipo especializado para comprobarlo.

  • Hay líneas de alta impedancia que suelen estar en cortocircuito en ciertas configuraciones del periférico para indicar al dispositivo iOS cómo piensa empezar a comunicarse y qué necesita en términos de energía y comunicaciones. Es posible que el alargamiento de esas líneas, al ser de alta impedancia, acople el ruido al periférico.

  • Esto podría ser un típico problema de bucle de tierra. El simple hecho de añadir varios cables de tierra más largos, si no están correctamente conectados en el extremo periférico, provocará un flujo de corriente extraño y puede dar lugar a ruido de tierra en el extremo lejano.

Si sabes qué hilos del cable utiliza realmente el periférico (probablemente el USB, la alimentación y los hilos de serie), probablemente puedas elaborar un cable que se adapte a tus necesidades y elimine la mayoría de los problemas anteriores. Tendrías que cortocircuitar los pines de detección correctamente en el extremo del dispositivo iOS para eliminar el problema de la alta impedancia, y blindar incluso los pines digitales para eliminar los problemas de EMI. Tendrás que cortocircuitar los pines de tierra apropiados en ambos extremos (ten cuidado aquí - en algunos casos quieres un cable de tierra separado - de nuevo, habría que hacer un análisis cuidadoso del periférico para determinar la forma correcta de cortocircuitar los pines de tierra).

Eliminando los más de 20 cables que no necesitas, y apantallando el resto podrías eliminar todos los problemas anteriores.

Sin embargo, a menos que Tascam saque su propio cable de extensión, es un proceso largo y difícil. Yo sugeriría ponerse en contacto con ellos, mostrándoles sus resultados, y discutir las posibles soluciones con ellos.

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user9290 Puntos 56

Dado que se trata de una cuestión muy técnica y que ha realizado un trabajo considerable para documentar el problema, le sugiero que se dirija directamente al personal de asistencia técnica de la empresa Tascam. Como mínimo, agradecerían conocer este problema.

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