智慧音箱拆解：對比Echo Dot與Home Mini
作者 : Brian Dipert, EDN資深部落客
這次來拆解亞馬遜(Amazon)第二代Echo Dot。這款產品2016年10月推出，是該公司同年3月推出的第一代Echo Dot的升級版。
上次，我拆解了Google 2017年10月推出的Home Mini智慧音箱，這次，來拆解它的一個主要競爭對手——亞馬遜(Amazon)第二代Echo Dot。這款產品2016年10月推出，是該公司同年3月推出的第一代Echo Dot的升級版。
兩代產品之間最明顯的區別在於，第二代Echo的頂端設計有專用的「向上」和「向下」音量按鈕，取代了第一代中採用的頂端旋鈕音量控制(設計變化主要是為了透過簡化設備的機械結構，來降低成本並提高可靠性，更不用說讓拆解更容易了)。儘管這兩款設計都採用了7顆麥克風陣列(相比之下，Google Home Mini中只有兩顆MEMS麥克風)，但是據說，亞馬遜還利用這次升級，提高了其遠場語音辨識能力。
現在來探究它。
其音量控制分別位於上方和下下，麥克風開關控制位於左邊，「動作」控制位於右邊，位於中心的小孔是MEMS麥克風(圖1)。
圖1：頂端和底部影像。
（來源：Brian Dipert）
圖2左側是3.5mm類比音訊輸出(如前所述，Google Home Mini這一競爭產品沒有音訊輸出口)，右側是micro USB電源輸入。請注意，拍攝時音箱是上下顛倒的，正常操作的順序是相反的。你會注意到，音箱的黑色光滑塑膠外殼比較容易沾染灰塵。
圖2：3.5mm類比音訊輸出和micro USB電源輸入。
（來源：Brian Dipert）
我最近購買的熱風槍(在我先前的拆解中已有提到)再一次大顯神威，輕易拆除了音箱的橡膠「底座」(圖3)。
圖3：橡膠底座。
（來源：Brian Dipert）
同樣，我的iFixit 64合一螺絲刀套裝也輕鬆卸掉了四顆固定的Torx螺絲——這次是T8型的，而且相當長(圖4)。
圖4：四顆T8型的Torx螺絲。
（來源：Brian Dipert）
這時，包含揚聲器的外殼底部就掀開了(圖5)。
圖5：包含揚聲器的外殼底部掀開。
（來源：Brian Dipert）
輕輕按一下，就將揚聲器(與Google Home mini相比更為小巧，也反映出其輸出相對較少)從其外殼中輕鬆分離出來(圖6)。
圖6：將揚聲器從其外殼中分離。
（來源：Brian Dipert）
圖7是設備底部內側的RFID標籤。
圖7：設備底部內側的RFID標籤。
（來源：Brian Dipert）
圖8是揚聲器自身底部的QR二維碼。
圖8：揚聲器自身底部的QR二維碼。
（來源：Brian Dipert）
現在來看音箱上半部分的外觀，它具有類似三明治的結構，包括一個白色塑膠「層」、一個橡膠「層」和一個以金屬為主的元件(圖9)。
圖9：音箱上半部分的「三明治」結構。
（來源：Brian Dipert）
掀開頂蓋，可以看到帶狀電纜如何將兩個系統PCB板互連起來(圖10)。
圖10：兩個系統PCB板透過帶狀電纜互連。
（來源：Brian Dipert）
在繼續拆解之前，先近距離看看micro USB電源和3.5mm類比音訊輸出的連接器(圖11)。
圖11：micro USB電源和3.5mm類比音訊輸出連接器的特寫。
（來源：Brian Dipert）
來看兩個PCB板中位置較低的一個，用一把細平頭螺絲刀翻開ZIF連接器，從那一端的連接器插槽中鬆開帶狀電纜(圖12)。
圖12：將兩個PCB板中位置較低的一個解開。
（來源：Brian Dipert）
圖13是較低位置的PCB一邊的獨立影像，它已經從金屬元件上拆下來。
圖13：較低位置PCB一邊的獨立影像。
（來源：Brian Dipert）
請注意圖13圖中的那個散熱墊，這表示金屬元件不僅可提供機械硬度和「重量」，還可以散熱。提起散熱，較低位置的PCB的一面以被動元件為主，另一面要更有意思一些，以被動元件為主的那一面唯一的IC是德州儀器(TI)的數位類比轉換器(DAC)，標記為「DAC 32031 TI 68K D29G」，大概是用於驅動揚聲器，因此我猜測也整合了一個D類放大器(圖14)。
圖14：較低位置的PCB更有趣的一面。
（來源：Brian Dipert）
在這個PCB的任何一邊都嵌有1×1 Wi-Fi和藍牙天線(請注意其中一個上面有用黑墨水筆手寫的奇怪的「2」字樣)，左上方是聯發科(MTK)的MT6323電源管理晶片。佔據PCB下半部分的那個大金屬遮罩板肯定會引起你的注意，有兩個散熱墊仍然黏在它上面(圖15)。當然，你知道接下來要幹什麼…
圖15：掀開大金屬遮罩板。
（來源：Brian Dipert）
左邊是Micron 6PA98 JWB30多晶片封裝，包括一個4GB EMMC介面的MLC快閃記憶體，以及一個4GB移動LPDDR3 SDRAM。中間是聯發科MT8163四核心應用處理器，而位於右側的是聯發科MT6625，它管理Wi-Fi、藍牙、FM和GPS功能(後兩項功能沒在這個特定設計中使用)。
在結束對這個特定PCB的研究之前，再看看兩個嵌入式天線兩側的特寫(圖16)。
圖16：兩個嵌入式天線兩側的特寫。
（來源：Brian Dipert）
現在來看那個「三明治」。圖17是橡膠層(我猜測它至少是用來對下面的揚聲器與麥克風陣列進行隔音，它還能對天線與金屬元件進行RF隔離)。
圖17：橡膠層。
（來源：Brian Dipert）
還有一個塑膠墊圈(圖18)——有哪位機械工程師可以告訴我，為什麼它的「輻條」是不對稱的嗎？
圖18：塑膠墊圈的「輻條」為什麼不對稱？
（來源：Brian Dipert）
最上面是帶狀電纜標記所指的「mic PCB」(圖19)。
圖19：最上面的「mic PCB」。
（來源：Brian Dipert）
正中央是一顆MEMS麥克風(輸入埠在底部，這與Google Home Mini一樣，因此也就有了前面提到的那個位於設備頂端中心的小孔)；其他6顆MEMS麥克風均勻分佈在PCB的邊緣，這些麥克風周圍還放置了12個RGB LED燈。位於中心的MEMS麥克風四個角分別有一個TI雙通道類比數位轉換器(ADC)，標記為「ADC 3101 TI 681 AE4X」(總共四個ADC晶片，對應7顆麥克風輸出，以及一個備用的未使用輸入通道)。
在右下角是一個標記為R3108的神秘IC，它應該是負責處理整個頂端PCB管理工作，包括頂端按鈕按下檢測、LED控制、多ADC輸出訊號合併，以及透過帶狀電纜傳輸到另一個PCB等(圖20)。
圖20：MEMS麥克風四個角的ADC，以及標記為R3108的神秘IC。
（來源：Brian Dipert）
將這個元件翻過來看，揭開最上面的一層，更有趣的東西出現了(圖21)。
圖21：將元件翻過來，揭開最上面的一層，看到四個頂端按鈕。
（來源：Brian Dipert）
安裝在PCB板上的四個開關對應四個頂端按鈕，肉眼即可看出(哪位細心的讀者可以告訴大家，為什麼左邊麥克風控制開關周圍的PCB區域是白色的？)。然而不太明顯的是U3晶片，它與「動作」開關在一起，這似乎是一個調節LED輸出強度的環境光感測器(圖22)。
圖22：「動作」開關旁邊有個U3晶片，似乎是調節LED輸出強度的環境光感測器。
（來源：Brian Dipert）
本文有一些很好的特寫圖片，其細微程度堪比米粒大小。
以下是最後一個有趣的設計方案，以及一個最終的設計謎團，然後就可以結束這篇文章。在前面的揚聲器影像中，你可能注意到感測器磁體旁邊有兩個金屬觸點，圖23是其中的一個。
圖23：感測器磁體旁邊兩個金屬觸點之一。
（來源：Brian Dipert）
當設備組裝完畢後，它們用下方的PCB上帶狀纜線連接器附近的兩個彈簧夾壓緊配合，從而為音箱供電(圖24)。
圖24：兩個金屬觸點用兩個彈簧夾壓緊配合，以為音箱供電。
（來源：Brian Dipert）
這個神秘的設計謎團是，上方的PCB也帶有兩個彈簧夾，如圖25所示，它們與金屬元件中的突起部位吻合(穿過中間橡膠和塑膠環層)。
當設備組裝完畢後，它們用下方的PCB上帶狀纜線連接器附近的兩個彈簧夾壓緊配合，從而為音箱供電(圖24)。
圖25：上方的PCB帶有兩個彈簧夾，它們與金屬元件中的突起部位吻合，是什麼用途？
（來源：Brian Dipert）
我很困惑這些特定的連接有什麼作用…如果你有任何想法歡迎與大家分享！
(參考原文：Teardown: Amazon Echo Dot vs Google Home Mini，by Brian Dipert)
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還有一個塑膠墊圈(圖18)——有哪位機械工程師可以告訴我，為什麼它的「輻條」是不對稱的嗎？A: 應該是防呆
金屬彈片是接地，主要是增加接地面積吧~~之前的手持式電表的案子有做過，是用SPRING接塑膠機殼上貼合的鋁箔，應該也有防禦EMI的作用