El mapa: por dónde viaja el sonido dentro del celular

Filtros y protecciones del camino

En el camino del audio hay filtros que dejan pasar solo las frecuencias del sonido y bloquean el ruido, y protecciones que recortan los picos de voltaje para que un golpe de estática no queme el códec. Si uno de esos filtros se abre, el sonido se corta; si se va a tierra, se oye distorsionado o no se oye.

¿Y cómo sabe un filtro qué dejar pasar y qué no? Por un número que se llama frecuencia de corte. Es el portero de una discoteca con una regla de edad: de ahí para abajo entra, de ahí para arriba no, o al revés, según qué filtro sea. El paso bajo deja pasar lo lento, el paso alto deja pasar lo rápido, y el pasa banda deja pasar solo un rango del medio, que es justo lo que sirve en audio: la voz y la música, sin el ruido de más abajo ni el de más arriba.

Una precisión sobre ese número, porque no siempre es uno solo. El paso bajo y el paso alto sí se definen con una sola frecuencia de corte. Pero el pasa banda tiene que decir dónde empieza y dónde termina el rango, así que lleva DOS frecuencias de corte, una abajo y otra arriba. Y el rechaza banda usa esas mismas dos para lo contrario: lo que queda entre ellas es justamente lo que no pasa.

El espacio entre esas dos frecuencias tiene nombre propio y lo vas a ver en las hojas de datos: es el ancho de banda. Con un ejemplo queda claro: si el sistema solo quiere señales entre 50 y 100 Hz, esas dos son sus frecuencias de corte y ese es su ancho de banda —entra 50, entra 99,99, entra 100; 101 ya no entra, y 40 tampoco—. Cuando leas la especificación de un filtro y te encuentres dos números en vez de uno, no es un error del documento.

El mapa de caminos del audio

Casi todos los caminos pasan por el códec, y todos, sin excepción, terminan en el procesador de aplicaciones: él es quien decide si eso se guarda, se manda al módem o sale por un parlante. Dos se saltan el códec, y los dos por la misma razón de fondo: llegan ya vueltos números y no hay nada que digitalizar.

De dónde viene el audio	Por dónde pasa
Micrófono interno	micrófono → gestor de micrófonos → códec si es ANÁLOGO; si es DIGITAL, muchas veces va directo al procesador de aplicaciones, así que confirma en el plano a qué integrado llega
Audífono con jack	jack → detector de jack → códec
Audífono Lightning	puerto Lightning → gestor de accesorios → códec
Audífono tipo C	puerto tipo C → IF-PMIC → procesador de aplicaciones (no pasa por el códec)
Audio inalámbrico	antena de WiFi y Bluetooth → controlador WiFi-BT → procesador de aplicaciones (no pasa por el códec)

Cómo se usa este mapa: si el audio falla SOLO por un camino, la falla está en ese tramo y no en el códec. Si falla por TODOS los caminos, el problema está en el códec o en algo que todos comparten. Con dos pruebas acabas de partir el problema por la mitad.

Un dato para reconocerlos en la placa: el amplificador de speaker es un integrado grande y tiene una bobina gigante al lado. En los iPhone los vas a ver etiquetados como amplificador de speaker norte —el del auricular— y sur —el del altavoz—.

Adentro del códec hay un multiplexor: muchas entradas y una sola salida. Los micrófonos entran por puertos numerados —entrada del micrófono 1, del 2, del 3— y el sistema escoge cuál escucha en cada momento. Es el mismo componente que ya viste en el sistema de cámaras, y explica por qué sirve la prueba de grabar un video con la cámara frontal y otro con la trasera: cada modo le pide al multiplexor un micrófono distinto.

Y una línea más que casi nadie tiene en cuenta: al códec también llegan las señales de pulsación, que son los botones del control del audífono, junto con las señales de referencia. Por eso puede pasar que el audífono se escuche perfecto y el botón de contestar o de pausa no haga nada. No es el parlante ni el códec completo: es esa línea.

Por qué el audio necesita un voltaje negativo

Una señal de audio tiene mitad positiva y mitad negativa: la membrana empuja el aire y después lo succiona, presión y depresión. Si al amplificador solo lo alimentas de 0 a 3 V, la mitad de abajo no cabe y se pierde: se oye el vocalista, pero desaparecen el bajo y los graves.

Hay dos formas de arreglar eso. La primera es correr la onda hacia arriba: poner el punto de reposo en la mitad de la alimentación —con 3 V, en 1,5 V— en vez de dejarlo en 0 V. Funciona, pero al parlante le llega entonces un voltaje continuo permanente, que lo calienta y lo distorsiona, y toca quitarlo con un capacitor de acoplo grande. Esa es la solución de los equipos de sonido grandes, no la del celular.

La segunda, la que usa el celular en la salida de audífonos, es fabricar un riel negativo: alimentar ese amplificador con positivo y con negativo para que la señal se mueva arriba y abajo del cero sin recortarse y sin meterle continua al audífono. Ese negativo lo hace un charge pump con su capacitor volador, o en otros modelos un buck-boost con bobina, ese mismo al que también le dicen inverter.

El altavoz lo resuelve de una tercera forma, sin riel negativo: su amplificador saca la señal por SPK positivo y una copia invertida por SPK negativo, así que el parlante recibe la onda completa sin continua. La bobina gigante que lleva al lado es la de su elevador, el que le sube la alimentación hasta unos 8 V para que suene fuerte (lo ves en «El auricular, el altavoz y su amplificador»).

Y lo práctico: si el riel negativo no está, los audífonos suenan recortados, flojos o sin graves; si el que falla es el elevador del altavoz, el altavoz suena flojo o distorsiona al subir el volumen, aunque el parlante mida perfecto.