안드로이드 스마트 폰의 이어폰 인식 방법

며칠전에 0디비님과 Producer dk 님이 리뷰하신 4극 무저항잭을 사용하면 
아래와 같은 문제가 있다고 Producer dk님 카페에 글이 많이 올라왔네요. 
   
1. 3극 이어폰을 삽입하면 계속 버튼일 눌리는 걸로 인식 
2. 4극 이어폰 삽입 시 이어폰 버튼이 오동작 
3. 삽입 시 노이즈 발생   
  
 이 문제들이 왜 발생하는지 이어잭 구조하고 안드로이드 폰의 이어잭 인식방법을 바탕으로 간략하게 설명을 해드리겠습니다.  
 
 아래 그림의 애플사의 US9793658 특허 도면에 나오는 이어잭의 구조도입니다.  이 특허하고 본 내용은 상관이 없습니다. 다만, 그림이 자세하게 나타나 있어서 인용하기 편하기에 사용합니다.  
이어잭 구조는 제조사별로 다릅니다. 가장 큰 차이는 핀 수가 다른데 애플처럼 5핀을 사용하는 제조사도 있고 삼성처럼 6핀을 사용하는 제조사도 있습니다. 이 두 가지 구조의 가장 큰 차이는 D1, D2처럼 Detect핀을 몇 개를 사용하는지에 따라 다릅니다. 각 핀의 용도는 다음과 같습니다.
  
 L : Left 출력 
 R : Right 출력 
 M : MIC 입력 
 G : Ground 
 D1, D2 : Detect  
 

  
 
 
이어잭을 삽입하게 도면 Detect 핀이 Ground(D1 - G)나 Left 핀(D2 - L)과 Short가 되면서 이어잭 삽입을 인식하게 됩니다. 이와 동시에 Left or Right 핀에 연결된 Driver의 Impedance를 인식해서 오디오 앰프의 출력을 결정하게 됩니다. 전문가 모드라고 하는 것은 Driver Impedance가 크게 인식되는 경우 앰프의 출력을 높이는 모드입니다.  
 4극 무저항잭을 삽입하면 디바이스는 이어잭 삽입 인식을 완료한 상태라고 보시면 됩니다. 그러면 왜 이어폰을 4극 무저항잭에 삽입하면 오동작을 하게 될까요? 이는 안드로이드 스마트폰의 이어폰 인식 방법에 의한 것입니다.   
 아래 그림은 안드로이드 디바이스의 3.5mm 이어잭의 구조에 대한 도면입니다. 
 (https://source.android.com/devices/accessories/headset/plug-headset-spec) 
 4극 무저항 잭을 삽입하게 되면 마이크의 버튼 인식이 가능한 상태입니다. 마이크 버튼의 인식은 Button R1 ~ R4 저항값 사이일 경우 동작을 하게 되며 각 제조사별로 Impedance Range를 정해서 각각의 버튼이 동작하게 합니다. 여기서 주의해서 보셔야 할 부분은 R1 저항값으로 0옴으로 되어 있으나 실제 동작은 Button B인 R2 저항값보다 낮을 경우 동작하게 됩니다.
  

 
  
 이제 위에서 제기한 3가지 문제가 왜 발생하는지 말씀드리겠습니다. 
  
1. 3극 이어폰을 삽입하면 계속 버튼일 눌리는 걸로 인식  
 - 3극 이어폰은 MIC와 Ground가 붙어있는 구조입니다. 이를 4극 무저항잭에 삽입하면 이어잭의 MIC와 Ground가 Short되더 마치 R1 Impedance가 0 ohm인 것처럼 되어 Button A가 계속 눌려져 있겠죠. 4극 번들 이어폰의 Send Button을 길게 누르고 있으면 OK Google이나 Bixby처럼 음성 인식 버튼으로 인식하여 동작되게 되며, 결국 이와 같은 동작을 하는 것으로 보시면 됩니다.
 
2. 4극 이어폰 삽입 시 이어폰 버튼이 오동작  
 - 4극 무저항 잭을 삽입한 상태에서 4극 이어폰을 삽입하면 4극 이어폰의 R이 4극 무저항잭의 Ground와 Short되고 4극 이어잭의 Ground 핀이 4극 무저항잭의 MIC 핀과 순간적으로 Short되는 상태가 발생합니다. R의 Impedanc가 크지 않기 때문에 결국은 이러한 구조로 인해 삽입 시 이어잭의 MIC Impedance가 낮게 인식되며 4극 이어폰을 천천히 삽입하면 앞에서 설명한 것처럼 Button A의 Long Press 동작으로 인식되어 OK Google이나 Bixby이 동작하게 되는 것입니다. 
 
3. 삽입 시 노이즈 발생   
-  4극 무저항잭을 삽입하면 MIC를 동작시키기 위한 전원이 항상 켜져있게 됩니다.  아래 그림의 Vbias 부분입니다. 
 이 전원이 이어잭 삽입 시 L이나 R 핀에 순간적으로 Short 되기 때문에 삽입 노이즈가 발생하게 되는 것입니다.
 

   
 여기서 한 가지 궁금증이 발생합니다. 3극 무저항잭은 문제 없는거 맞나요?? 
  
 3극은 MIC가 동작하지 않기 때문에 Button 인식이 Disable되며 MIC bias 전원도 Off 되기 때문에 삽입 노이즈도 발생하지 않습니다. 다만, 이어폰 버튼 사용이 불가하죠... ^^ 
 
 아마 오디오 디바이스와 관련된 일을 하시는 분들은 대부분 쉽게 이해하실수 있지만 일반 사용자 분들은 생소한 부분일 수 있습니다. 혹시나 이해가 안되시는 부분이 있으시면 댓글 남겨주시기 바랍니다. 조금 더 이해하기 쉽게 수정하도록 하겠습니다.