Bruit harmonique introduit lors de l'utilisation d'un câble d'extension de station d'accueil iPhone connecté à un périphérique micro

J'utilise un micro stéréo Tascam iM2 connecté à la station d'accueil d'un iPhone 4S. Lorsque le périphérique est connecté directement, il n'y a aucun problème. Cependant, lorsque j'utilise un câble d'extension de dock, un étrange bruit harmonique est introduit. J'ai essayé des câbles d'extension de différents fabricants, et même le câble d'extension dockXtender très apprécié de CableJive introduit le bruit.

C'est un peu étrange car le convertisseur analogique-numérique (supporter avec mon anglais britannique) est intégré dans le périphérique. Ce n'est pas du bruit analogique capté par le câble car le signal est purement numérique en route vers l'iPhone. Le bruit semble être introduit dans le domaine numérique. J'ai enregistré un échantillon audio dans mon bureau et l'ai analysé à l'aide de Matlab. Le bruit varie en amplitude, mais il s'agit clairement d'un complexe harmonique avec une fréquence fondamentale de 1 kHz très précise. L'ADC échantillonnerait à 44,1 kHz, il est donc particulièrement étrange que le bruit harmonique arrive avec une périodicité qui n'est même pas un multiple entier de la période d'échantillonnage. En remarque, j'ai entendu un bruit harmonique similaire dans le passé émis par certaines cartes son pour ordinateur portable (en particulier les modèles Vaio C1s).

Étant donné que le bruit ne fluctue jamais en fréquence, les tests ont montré que je peux résoudre le problème en prétraitant avec un filtre à retard fractionnaire basé sur les informations ici. . . http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=951433 . . . mais c'est un filtre coûteux à mettre en œuvre.

Mieux vaut prévenir que guérir. Ma question est, quelle est l'origine de cet étrange bruit harmonique et si possible, comment y remédier pour ne pas avoir à gaspiller de puissance de traitement en mettant en place un filtre supplémentaire?

Ce que vous prenez est EMI de la synchronisation de trame USB (très probablement via le fil de terre):

Toutes les millisecondes (12 000 bits de pleine bande passante), l'hôte USB transmet un jeton SOF (début de trame) spécial, contenant un numéro de trame incrémenté de 11 bits à la place d'une adresse de périphérique. Ceci est utilisé pour synchroniser les flux de données isochrones. Les périphériques USB 2.0 à large bande passante reçoivent 7 jetons SOF en double supplémentaires par trame, chacun introduisant une "microframe" de 125 µs (60000 bits à large bande passante chacun).

USB 2.0 a ajouté un jeton PING, qui demande à un appareil s'il est prêt à recevoir une paire de paquets OUT / DATA. L'appareil répond avec ACK, NAK ou STALL, selon le cas. Cela évite d'avoir à envoyer le paquet DATA si l'appareil sait qu'il va simplement répondre avec NAK.

Cela pourrait être évité avec une rallonge correctement blindée. Notez que même dockXtender ne protège que certains des fils :

Un système de blindage révolutionnaire à 2 niveaux place tous les signaux vidéo et audio dans un blindage séparé pour réduire les interférences des autres signaux traversant le fil.

Si vous êtes du genre bricoleur, il devrait être assez facile de fabriquer votre propre rallonge à l'aide de fils blindés de haute qualité. Vous n'aurez probablement besoin de connecter que quelques-unes des 30 broches : USB (alimentation, gnd, données +/-), tous les GND et peut-être accessoires / série (activer, rx / tx). Assurez-vous de protéger également la soudure sur le connecteur.

Étant donné que la conversion AD se produit à l'extrémité périphérique, le bruit doit également y exister.

Sans accès à l'appareil pour le démontage, je ne peux que deviner le problème, mais cela est probablement dû à un ou plusieurs des éléments suivants:

• Le périphérique est probablement entièrement blindé en interne contre les microphones via le connecteur iPod. Lorsque vous connectez un câble d'extension non blindé, le bruit environnemental externe est couplé à l'appareil via le câble. Vous pourrez peut-être confirmer ou ignorer cela si vous effectuez des tests dans des zones électriquement calmes - au milieu d'un champ loin des lignes électriques, par exemple.

• Le périphérique a un filtrage "juste assez bon", mais une fois que vous ajoutez la longueur supplémentaire des réflexions des fils - qui n'affectent pas le signal USB - commencez à provoquer un rebond de masse ou d'autres EMI. Il n'y a pas de moyen facile de tester cela sans oscilloscope et / ou analyseur de signal.

• Le périphérique a un convertisseur de puissance de commutation de 1 kHz (qui peut être nécessaire si, par exemple, il utilise des microphones électrostatiques, certains microphones haute performance ou fournit une "alimentation fantôme") et la longueur de câble supplémentaire à l'entrée du convertisseur de commutation entraîne des réflexions du signal de puissance qui seraient normalement bloqués par les filtres d'alimentation de l'appareil iOS lorsqu'ils sont électriquement fermés. Cela nécessiterait également un équipement spécialisé pour les tests.

• Il existe des lignes à haute impédance généralement court-circuitées dans certaines configurations du périphérique pour indiquer à l'appareil iOS comment il prévoit de commencer à communiquer et ce dont il a besoin en termes d'alimentation et de communication. Il est possible que l'allongement de ces lignes, étant à haute impédance, couple le bruit dans le périphérique.

• Cela pourrait être un problème typique de boucle de masse. Le simple fait d'ajouter plusieurs fils de terre plus longs, s'ils ne sont pas correctement connectés à l'extrémité périphérique, provoquera un flux de courant étrange et peut entraîner un bruit de terre à l'extrémité distante.

Si vous savez quels fils du câble le périphérique utilise réellement (probablement USB, alimentation et fils série), vous pouvez probablement créer un câble qui répondrait à vos besoins et éliminerait la plupart des problèmes ci-dessus. Vous devez court-circuiter correctement les broches de détection à l'extrémité de l'appareil iOS pour éliminer le problème de haute impédance et protéger même les broches numériques pour éliminer les problèmes EMI. Vous devrez court-circuiter les broches de terre appropriées aux deux extrémités (faites attention ici - dans certains cas, vous voulez un fil de terre séparé - encore une fois, une analyse minutieuse du périphérique devrait être effectuée pour déterminer la bonne façon de court-circuiter les broches de terre ).

En éliminant les 20+ fils dont vous n'avez pas besoin et en protégeant le reste, vous pourrez peut-être éliminer tous les problèmes ci-dessus.

Cependant, à moins que Tascam ne propose son propre câble d'extension, c'est un processus long et difficile. Je suggère de les contacter, de leur montrer vos résultats et de discuter des solutions possibles avec eux.

Étant donné qu'il s'agit d'une question hautement technique et que vous avez accompli un travail considérable pour documenter le problème, je vous suggère de le résoudre directement avec le personnel de support technique de la société Tascam. Au moins, ils apprécieraient de connaître ce problème.