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)。

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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。

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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)。

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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)。

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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)。

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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)。

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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。

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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。

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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)。

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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)。

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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)。

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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)。

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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。

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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)。

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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…

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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)。

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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)。

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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?

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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)。

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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)。

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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)。

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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)。

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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。

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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)。

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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)。

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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)