拆解第三代亚马逊Echo Dot

shuszhao

亚马逊Echo Dot于2016年3月推出第一代产品，同年10月很快就推出第二代产品，两代产品没有多大的变化。我在三年前发表的第二代拆解报告中曾指出：
Echo Dot前两代产品最明显的区别是第二代产品在顶部增加了专门的“上”、“下”音量按钮，替代了第一代产品顶部的音量控制旋钮，这种改变可能是为了简化机械设计，从而降低成本并提高可靠性，当然，也使拆解更加容易。虽然两代产品都包含七麦克风阵列(Google的Home Mini中只有两个MEMS麦克风)，但第二代产品的远场语音识别能力改善了。
不过，在第二代Echo dot中，亚马逊并未对音频输出质量做任何改进。如果说它内部使用的基本扬声器是用来进行语音应答的，我认为还可以接受，但将它称为“高保真”就有点言过其实了。要想对第二代Echo Dot的音乐播放功能做任何改进，就不得不使用更大的外壳，就像iHome和Vaux那样(我恰巧也拥有这些产品)。

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所幸的是，2018年9月发布的第三代Echo Dot音质有了很大的改善，我甚至在办公室用两个配对的Echo Dot来处理中频和高频，还有一个配对的Echo Sub来处理低频。第三代Echo Dot的外观也更漂亮了(每个人的审美不同，也可能你更喜欢前代产品的“工业”风)。尽管将Echo Dot用支架安装在墙上，或者直接插在电源插座上很常见，我仍然觉得最新的第四代产品的外观设计过于激进，我认为更“友好”(基于其配置)的第三代Echo Dot还有很大的生存空间。

                               
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Amazon第三代Echo Dot（来源：Amazon）

配对功能是亚马逊在第三代Echo Dot中首次推出的(无论是简单的“立体声”组合还是对音响的额外补充)。这项新功能在多大程度上反映了Echo Dot内部电子器件的升级？亚马逊决定不将该功能移植到前代产品中，是为了鼓励用户升级到较新的产品？简单地说，是什么原因使Echo Dot音质变好了？让我们来一探究竟吧。
一如既往，先来看看几张外包装照片：

                               
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图1：Echo Dot拆箱前的几张外包装照片；盒底还可见MAC地址。

通常，为了保护隐私，我会将图片中的MAC地址进行模糊处理，特别是亚马逊已在设备上预配置了我的帐户以及主Wi-Fi网络SSID和密码。但我觉得它在拆解之后极有可能无法完全恢复到正常功能(在之前的拆解中我曾经遇到过这种情况，感觉很惊讶)，因为拆解中我必须取下法拉第笼才能看到内部结构，这是它无法复原的唯一原因。因此，我进入Alexa应用，从注册设备列表中删除了这个由MAC地址标识的设备。
「撕开」贴纸后就可以打开包装盒的上盖，首先映入眼帘的是塑膜包裹的Echo Dot，取出后看到盒子里只剩两本薄薄的说明书，以及在其下的AC配接器此外，还有这个AC接配器的几张特写，显示其规格和「桶形」连接器设计。

                               
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图2：除了Echo Dot，盒子里只有说明书以及AC配接器。

下图所示为第三代Echo Dot，旁边是直径19.1mm的一美分硬币。
Echo Dot直径99mm、高43mm、重300g。它提供了四种颜色选择，包括灰黑色(如图所示)、炭黑色(近黑色)、砂岩色(近白色)和莓果色(粉色)。Echo Dot的圆柱面上有两个挨在一起的接口：直流电源输入插孔和3.5mm的模拟“立体声”音频输出插孔。
从其俯视图来看，即显示出向上/向下调节的音量、麦克风静音和「操作」按键。

                               
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图3：Echo Dot的府视图，向上/向下音量调节按键清楚可见。

下图显示了Echo Dot的橡胶“底座”。 “底座”通常是通往设备内部的可靠通道，让我们看看这次是否也如此。用一把平头螺丝刀将“底座”从外壳上撬下来，成功了！除了四颗T6梅花头螺钉外，底座上还有一个接入口，可以看见下面的PCB上的一组测试点。

                               
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图4：拆下装置的“底脚”，除了四颗T6 Torx螺丝外，其下还有入口和测试点。

我猜这个接入口不仅用于组装完成后的最终测试，还用来设置最新的固件版本。而且，如果用户在购买Echo Dot时选择“将设备与Amazon帐户关联以简化设置”，那么还可以通过该入口设置用户的Amazon帐号和Wi-Fi网络凭证。
和往常一样，我用我的64合1螺丝刀套装，先卸下这四个螺钉。
还记得与橡胶“底座”粘在一起的圆形塑料板吧？下图显示了它的另一面。从里面看有一个RFID标签，很可能是用来跟踪设备在组装、仓储和运输过程中的移动情况；它整个被灰色的塑料网面围裹，扬声器的声音360°环绕发出。

                               
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图5：卸下螺丝后，看到圆形塑料板的另一面。

卸下用于固定两半的螺钉，就可以看到上半部分的组件，41mm的全频扬声器清晰可见(当然还有主PCB)，如下图所示。一眼就能看出，与第二代Echo Dot中的换能器相比，这个更好一些。从图中也可以看到电源输入和模拟音频输出连接器。

                               
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图6：从上半组装可一窥电源输入和模拟音讯输出连接器。

从剩下的组件中拆出PCB比较简单。首先，断开柔性PCB电缆(我猜它用于处理主PCB电源以及与四个顶部开关、每个开关旁边的麦克风以及围绕它们的LED灯环之间的信号通信)，接着拧下将PCB连接到其下方组件的三颗T6梅花头螺钉。
拆下来了！
主PCB的这一面相对而言乏善可陈，除非你对无源组件和测试点比较感兴趣。将主PCB翻过来，另一面有趣得多(至少对我这个喜欢数字化的人而言)。
首先，注意两个端子P1和P2。回想一下拆掉PCB后剩下的组件，那里有两个相匹配的“着陆垫”。我猜测放大的正负音频信号从PCB通过这两个端子传输到扬声器，这说明PCB上肯定有DAC和放大器(可能是D类放大器)。仔细观察一下，确实看到了德州仪器(TI)的TAS2770。

                               
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图7：主PCB的另一面只有被动组件和测试点。

电源输入和双通道模拟输出连接器在板上也占据了很大位置。当然，更显眼的是中间的法拉第笼，前面曾提到。撬开它可以看到更多的粉色散热“材料”，用指甲就可以把它们抠掉后，终于可以清楚地看到里面的芯片了。

                               
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图8：终于可以清楚地看到里面有TI、联发科等各种芯片了。

联发科技的MT8516BAAA应用SoC是整个系统的“大脑”(这也是为什么我称其为“主”PCB的原因)，它搭载了1.3GHz四核64位Arm Cortex-A35处理器集群。有趣的是，第二代Echo Dot中采用的是搭载1.5GHz四核Arm Cortex-A53的联发科技MT8163，第四代反倒降级了(至少从文档中记录的时钟速度来看是如此)。旁边是一个SK Hynix H9TQ32A4GTMC模块，在同一个封装中还包含1GB DRAM和8GB NAND闪存。在第三代Echo Dot的另一个拆解中，可以发现其内部还有一个类似的三星多芯片存储器“三明治”(KMFN60012M-B214)。
接下来，我们来拆顶部剩余的部分。在拆下PCB之前，我就已经先拧下了PCB下方的两颗T6梅花头螺钉，我甚至连固定扬声器的四个十字螺钉都拧下来了。

                               
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图9：利用Torx螺丝起子套件，拆开上半组装的其余部份。

但是什么都动不了。沮丧之后，我又检查了一遍组件，最后发现在扬声器两侧还有另外两个凹进去很深的T6梅花头螺钉。和上次一样，在这种特殊的情况下，iFixit梅花头套筒螺丝刀套件不能用。幸运的是，我还有梅花头螺丝刀套件。
拆下这两颗螺钉之后，我还是不能深入到组件内部(但是却看得见扬声器接线及其走向，这证实了我先前对音频端子对的猜测是正确的)；黑色塑料部分似乎牢固地与金属部分粘在一起。我不得不将顶部的控制面板从另一侧取下来。

                               
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图10：将顶部的控制面板取下来看看内部电路设计。

第一步：断开之前特意提到的柔性PCB电缆的另一端(PCB电缆连到哪里就不在此赘述了，之前我已猜到)；
第二步：拆下另一个法拉第笼；
第三步：清除比先前还要多的散热材料，然后就可以看到联发科技的MT7658CSN双频Wi-Fi和蓝牙控制器了，其嵌入式双天线位于两侧，靠近PCB的边缘；
第四步：拆下由四颗T6梅花头螺钉固定的白色塑料环，可以看到下面的东西。

                               
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图11：拆下另一个法拉第笼，再清除散热材料，可以看到PCB上的更多组件。

环上的12个多色LED清晰可见。根据PCB上的走线，我猜这些LED是由位于PCB一角、标注为T4125 3236A的芯片管理的。这是什么芯片？这难住了我。读者朋友，你们知道吗？对角有一个74LCX74双D型正边沿触发的触发器，有人认为该触发器用于控制麦克风的静音功能。在这两颗芯片之间是两颗德州仪器的TLV320ADC3101立体声ADC，每颗ADC还集成了一颗嵌入式DSP，用于转换和预处理麦克风的输出。下图中可以看见四个靠近边缘的金色MEMS器件即麦克风，每个象限中有一个)。

                               
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图12：周围清晰可见12个多色LED。

将次PCB翻过来，可以看到更多东西。
例如，次PCB上有一些通孔，声音由此进入PCB另一面的麦克风。上、下音量控制开关比较简单；左侧的麦克风控制按钮两边各有一个LED，当Echo Dot为静音模式时，这两个LED及其周围的圆环均为红色。我敢打赌，右边的开关旁边是一个环境光传感器，可以根据环境照明情况来调节LED的输出。
下图是顶部面板的底面，可以看到与开关按钮和麦克风通孔对应的位置，边上的一圈为半透明环，使LED的光可以穿透出来。

                               
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图13：顶部面板及其底面。边缘一圈半透明环可让LED光穿透出来。

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