USB-C oder 3,5 mm bei kabelgebundenen Kopfhörern: Kompatibilitätsleitfaden

Kabel-In-Ear-Design mit 3,5 mm oder USB-C — Zwei Stecker für dieselbe kabelgebundene In-Ear-Bauform: 3,5 mm oder USB-C.

Wenn Sie entwickeln oder individualisieren Kabelgebundene In-Ear-Ohrhörer, wie wählen Sie zwischen USB-C und 3,5 mm? Neben den Anschlüssen der vorgesehenen Geräte zählen die benötigten Funktionen. Musikwiedergabe bedeutet nicht, dass Mikrofon und Lautstärketasten funktionieren.

Zunächst betrachten wir die Audioübertragung beider Verbindungen, danach die Anforderungen für Gespräche und Tasten. So lässt sich nach Geräten und Funktionen wählen und der Adapterbedarf bestimmen.

Wie unterscheidet sich die Audioübertragung bei 3,5 mm und USB-C?

Bei digitaler Musik verarbeitet das Handy Zahlenwerte für Klangänderungen. Der Ohrhörer benötigt jedoch elektrische Signale zur Bewegung der Schallerzeuger. Die Daten werden deshalb in entsprechend veränderliches analoges Audio umgewandelt. Dies übernimmt ein Digital-Analog-Wandler, DAC. Danach liefert der Kopfhörerverstärker die erforderliche Spannung und den Strom.

Der Schallerzeuger heißt auch Ohrhörertreiber. Bei einem dynamischen Treiber sitzt etwa eine Schwingspule an einer dünnen Membran. Fließt Audiostrom durch die Spule, bewegt sie sich im Magnetfeld und versetzt die Membran in Schwingung. Diese bewegt Luft zu hörbaren Schallwellen. Andere Treibertypen sind anders aufgebaut; das dynamische Beispiel erklärt den letzten Schritt vom elektrischen Antrieb zum Schall.

Gewöhnliche analoge 3,5-mm-Ohrhörer überlassen die Wandlung dem Wiedergabegerät. Handy oder Computer wandelt Musikdaten zunächst mit dem internen DAC. Ein Kopfhörerverstärker führt das Signal zum Audioanschluss. Das angeschlossene 3,5-mm-Kabel trägt analoge Audiosignale, deren elektrischer Antrieb den Treiber bewegt. Im Kabel laufen veränderliche Spannung und Strom. Schallwellen entstehen erst, wenn die Membran Luft bewegt.

Digitale USB-C-Ohrhörer wandeln auf der Zubehörseite. Handy oder Computer sendet digitale Audiodaten über USB. Der Zubehör-DAC wandelt sie in Analogsignale und ein Verstärker treibt die Treiber an. Digitales USB-C vermeidet analogen Audiotransport zwischen Gerät und Zubehör, nicht Wandlung und Verstärkung. Auch das USB-Kabel führt elektrische Signale; sie repräsentieren digitale Daten und treiben nicht unmittelbar die Membran.

Ein aktiver USB-C-auf-3,5-mm-Adapter führt die Umwandlung im Adapter durch. „Aktiv“ bedeutet elektronische Schaltungen im Adapter, etwa einen Wandler. Das Gerät sendet Digitalaudio; DAC und Verstärker erzeugen einen analogen 3,5-mm-Ausgang. Das danach angeschlossene 3,5-mm-Ohrhörerkabel führt weiterhin analoge elektrische Signale. Der Adapter wandelt zwischen Gerät und Analog-Ohrhörer und ändert nicht bloß die Steckerform.

DAC- und Verstärkerpositionen in drei Anschlüssen mit digitalen Daten, Analogsignalen und Schallwellen — Alle drei Reihen beginnen mit derselben digitalen Audioquelle und enden mit Schall des Ohrhörertreibers. Gestrichelte türkisfarbene Linien stehen für digitale Daten, durchgezogene braune für analoge Audiosignale und graue Wellen für Schall. Der DAC wandelt Daten; der Kopfhörerverstärker treibt den Treiber an. Die Kästen zeigen die Zuordnung der Funktionen zu den Seiten, nicht den inneren Aufbau eines Modells.

Beide dargestellten USB-C-Wege arbeiten digital. USB-C beschreibt den Steckertyp; manche Zubehörteile führen stattdessen analoges Audio und benötigen einen entsprechenden Geräteausgang am USB-C-Port. Rein verdrahtete Analogadapter ohne Wandler hängen ebenfalls davon ab. Microsoft zufolge unterstützen die meisten PCs nur digitale Adapter mit Digital-Analog-Wandler. Bei „USB-C auf 3,5 mm“ muss daher die konkrete Ausführung geprüft werden.

Warum Mikrofon- und Tastenkompatibilität getrennt prüfen?

Beim Musikhören fließt Audio vom Gerät zum Ohrhörer. Bei Gesprächen muss das Mikrofon Sprache zurückführen. Das erfordert eine gesonderte Eingangsfunktion.

Ein analoges Mikrofon wandelt Sprache zunächst in ein analoges elektrisches Signal. Bei direktem 3,5-mm-Anschluss braucht das Gerät einen Mikrofoneingang und eine passende Steckerbelegung. Übliche 3,5-mm-Headsets haben vier Kontakte für links, rechts, Masse und Mikrofon. Masse ist der gemeinsame Anschluss beider Kanäle und des Mikrofons. Bei CTIA und OMTP sind Mikrofon und Masse vertauscht. Die Stecker sehen gleich aus, sind elektrisch aber nicht universell kompatibel. Ein dreipoliger Stereostecker besitzt keinen eigenen Mikrofonkontakt.

Für Mikrofonaudio über digitales USB muss das Analogsignal durch einen Analog-Digital-Wandler, ADC, digitalisiert werden. Digitale USB-C-Ohrhörer brauchen den entsprechenden Eingang. Bei 3,5-mm-Ohrhörern am aktiven Adapter muss dieser Mikrofoneingang und ADC bieten und das Gerät den Eingang akzeptieren. „DAC“ belegt nur die für Wiedergabe nötige Wandlung, keine Mikrofonunterstützung.

Tasten senden Steuerinformationen zurück. Eine Kabeltaste analoger 3,5-mm-Ohrhörer verändert den elektrischen Zustand der Mikrofonleitung. Das Gerät muss ihn für Wiedergabe, Pause oder Lautstärke erkennen. Digitale USB-Ohrhörer senden dagegen Steuerereignisse, denen das Gerät Aktionen zuordnet. Ein aktiver Adapter muss analoge Tastenvorgänge ebenfalls in erkannte Ereignisse umsetzen. Tastenunterstützung muss Wiedergabe, Lautstärke und Anrufannahme unterscheiden.

Digitales USB führt Wiedergabe zum Ohrhörer, Mikrofon nach Wandlung zurück und Tastenereignisse zum Gerät — Drei Funktionen bei digitalem USB: Wiedergabe läuft vom linken Gerät zum Ohrhörer, Mikrofonaudio nach ADC-Wandlung zurück und Tasten erzeugen erkannte Steuerereignisse. Die Grafik zeigt funktionale Zusammenhänge. Jede Funktion braucht Unterstützung von Zubehör und Gerät.

Hörbare Musik bestätigt nur die Wiedergabe. Das Mikrofon benötigt einen Eingangsweg, Tasten eine Befehlserkennung. Wiedergabe allein bestätigt beides nicht.

USB-C oder 3,5 mm: Nach Gerät und Einsatzzweck wählen

Audiofunktionen der Zielgeräte	In Betracht kommender Anschluss	Grundlage der Auswahl
Alle Zielgeräte haben einen analogen 3,5-mm-Kopfhörerausgang	Direkter Anschluss mit 3,5-mm-Ohrhörern	Das Gerät übernimmt bereits Digital-Analog-Wandlung und Ausgangsantrieb.
Alle Zielgeräte unterstützen das gewählte digitale USB-Audiozubehör	Direkter Anschluss mit digitalen USB-C-Ohrhörern	Die Umwandlung erfolgt nach Ankunft der Daten im Ohrhörerzubehör; ein separater 3,5-mm-Adapter ist nicht erforderlich.
Einige Geräte bieten einen analogen 3,5-mm-Ausgang, andere unterstützen den gewählten digitalen USB-Audioadapter	3,5-mm-Ohrhörer mit aktivem Adapter für USB-C-Geräte	Dieselben Analog-Ohrhörer passen an den Analogausgang des Geräts oder des Adapters.

Beispielsweise hat ein Computer einen 3,5-mm-Ausgang und ein Handy nur USB-C mit Unterstützung für den gewählten aktiven Adapter. Zur Musikwiedergabe passen die 3,5-mm-Ohrhörer direkt an den Computer und über den Adapter an das Handy. Dieselben Ohrhörer funktionieren so mit beiden Ausgangsarten.

Wenn die Ohrhörer an beiden Geräten zum Telefonieren genutzt werden sollen, kommen mehrere Anforderungen hinzu. Die Ohrhörer brauchen ein Mikrofon; die Buchse des Computers muss einen Mikrofoneingang unterstützen und zur Belegung der Ohrhörer passen; und Telefon und Adapter müssen diesen Mikrofoneingang unterstützen. Hat der Computer eine reine Audioausgangsbuchse, geben die Ohrhörer zwar Ton wieder, aber diese Buchse kann keine Sprache vom Mikrofon zurückführen. Um die Lautstärke über die Kabelfernbedienung der Ohrhörer zu regeln, müssen beide Verbindungen außerdem die Lautstärketasten der Ohrhörer unterstützen.

Prüfen Sie anhand konkreter Modelle, Betriebssysteme und Zubehörunterlagen, ob das Gerät das digitale USB-Audiozubehör unterstützt oder einen passenden Analogausgang bietet, ob das Zubehör einen Mikrofoneingang besitzt und ob die nötigen Wiedergabe-, Lautstärke- und Anruftasten funktionieren. Zum reinen Hören genügt Wiedergabeunterstützung; Gespräche und Kabelbedienung brauchen zusätzlich die entsprechenden Funktionen.