摘要
本次拆解一款无线感应音箱,它无需蓝牙配对、不需要线材连接,只需要把正在播放音乐的手机放置在音箱斜面,就可以直接放大发声,看起来很有新意。本文通过逐层拆解,梳理整机硬件结构、各芯片功能,同时讲解 NearFa 近场音频感应技术的工作原理,内容仅为电子爱好者交流学习。
这款无线感应音箱最大的特点就是无需蓝牙或者音频线连接。手机放在音箱的斜置台面,音箱就可以拾取声音信号并播放,第一眼看上去很有 “黑科技” 的感觉,我们拆开看看内部构造和背后的原理。
话不多说,先看实物,再详细分析:
音箱带有斜面,用来放置手机,底部设有功能按键,长按 3 秒开机,长按 1 秒关机。斜面内部搭载数码管显示屏,可以展示时间、工作模式,包含感应模式与蓝牙模式,开机后数码管的光线能够透过表层贴纸显现出来。
一、外壳初步拆解
音箱底盖由四颗螺丝固定,拧下螺丝就可以拆开底盖。开盖后能看到一块长条形主控板,板上引出 4 组可插拔连接器:
- 红色底座,红黑导线:锂电池供电线
- 白色底座,双白线:扬声器接线
- 白色底座,红黑线:电磁感应线圈接线
- 白色 7P 白线底座:数码显示屏幕接线
拔掉所有连接线,卸下主控板的固定螺丝,就可以将主控板单独取出观察。
二、电路板硬件分析
2.1 电路板正反面概览
电路板正面,最左侧是 Type-C 充电接口,最右侧是整机唯一的功能按键;靠右侧位置是主控芯片,板载蓝牙天线,这款音箱除感应播放外,同时支持蓝牙音频播放。板中间布置另外两颗功能芯片,其余位置就是四组外接插座。
电路板反面可以看到 PCB 版本信息,设计日期为 2022 年 12 月 06 日,版本 V2.1。
2.2 核心芯片信息
- 主控芯片:杰理 AC24BP0J002-21A8(归属 AC6921AB 方案),48 引脚,集成蓝牙、系统控制、音频处理等功能。
- 电源管理芯片: TP4056 B2423E,单节锂电池恒流恒压线性充电芯片。
- 功放芯片: CS5230E,电容升压型 GF 类单声道音频功率放大芯片,用来驱动扬声器发声。
三、壳体深度拆解
音箱外层金属外壳可以直接拔出,侧面还藏有三颗固定螺丝。卸下螺丝之后,揭开斜面位置的装饰贴纸,贴纸下方就是数码管。
想要完整取下贴纸,需要先拔出支撑手机的两个定位小柱,可以借助螺丝刀从侧边开孔位置撬动取出,随后就可以把内部壳体向两侧分开。
四、全部元器件盘点
整机主要元器件清单:扬声器、4 位 8 段数码管,配套 5 个矩形状态指示灯、一节 18650 锂电池、两组电磁感应线圈,以及主控 PCB 板。
感应线圈所在 PCB 板丝印标注日期 2023 年 05 月 29 日,版本 V1.5,晚于主控板的设计时间,推测属于后期改版更新。
贴纸与数码管中间带有遮光片,一方面可以防止光线散射,另一方面 5 个矩形指示灯能够分别显示闹钟、蓝牙模式、感应模式、满电、低电量等图标。闹钟、时钟显示等软件功能,本文不做过多展开。全部元器件装配完成后,接上电池和屏幕,设备即可正常上电开机。
五、NearFa 近场音频感应原理
这种感应播放依靠 NFA(Near Field Audio)近场音频感应技术,简称 NearFa,是区别于蓝牙、WiFi Airplay 的另一种无线音频传输方式。 技术基础是感应耦合,利用手机扬声器工作时产生的交变磁场,音箱内部的感应线圈拾取磁场变化,把微弱感应信号送入功放放大,最终通过喇叭出声。整套流程不需要在手机安装软件,也不用额外设置。
这个方案有几个明显特点:
- 感应线圈需要和手机扬声器保持近距离,信号拾取才会稳定;
- 信号是拾取手机喇叭磁场再放大,并非读取原始数字音频,音质会有一定损耗;
- 音量调节依靠手机端控制,音箱本地调节只能改变自身功放增益,无法调整手机音量;
- 播放时手机本身仍在输出音频信号,只是音箱音量更大,容易产生手机外放已经关闭的观感;手机音量调至 0,扬声器不再振动,音箱也就无法拾取信号;
- 不限于手机,只要自带扬声器的设备,扬声器位置可以贴近感应线圈,理论上都可以用这个音箱扩音。双扬声器手机,倒置调整位置,找到扬声器对应的感应区域,同样可以实现播放。