拆解一個(gè)廉價(jià)的電子鬧鐘，發(fā)現(xiàn)牛屎芯片

在某寶上買到一個(gè)廉價(jià)的電子鬧鐘，7.9元包郵。這個(gè)東西名字還不少，計(jì)時(shí)器、定時(shí)器、學(xué)生學(xué)習(xí)提醒器、廚房鬧、兒童自律多功能表等等一大堆，實(shí)物很樸素，如下圖：

背面有一個(gè)嵌入的原型磁鐵，可以直接把這個(gè)鬧鐘吸在一些鐵的物體上面，這個(gè)設(shè)計(jì)初衷不錯(cuò)，但是我找了一遍家里似乎沒啥東西是鐵的平面，除了入戶門，所以似乎不是很實(shí)用。另外有一個(gè)可調(diào)節(jié)角度的支架。電池倉(cāng)蓋也在背面。

拆開給大家看看里面的電路是什么樣的。

蓋子去掉之后就是這個(gè)樣子，簡(jiǎn)潔到對(duì)得起7.9包郵的價(jià)格。去掉PCB板上的6顆螺絲，然后去掉電池，就可以把板子拿出來了。不要講什么拆解前先斷電，也不要說什么摸板子前釋放靜電，我拿起螺絲刀就是干。但凡多一個(gè)動(dòng)作都會(huì)配不上這個(gè)鬧鐘的簡(jiǎn)潔設(shè)計(jì)。

PCB是單面板。電池倉(cāng)彈片是直接焊接在PCB是上的。還貼心的在兩個(gè)彈片的焊點(diǎn)上放了B+和B-，字是放在etch層的而不是silk層。上面六個(gè)鍋?zhàn)衅?/a>是按鍵，一般白色家電、一些低端的電子產(chǎn)品里都會(huì)用這種東西。在上面是屏幕接口“銀手指”，這個(gè)等下說。屏幕接口“銀手指”上面黑色的一坨就是牛屎芯片。牛屎芯片左上角的兩腳晶振是32.768KHz的振蕩器，小時(shí)候拆了電子手表，就能看到這個(gè)柱柱，那個(gè)時(shí)候還不知道這個(gè)是干什么的，現(xiàn)在幾乎每個(gè)板子都會(huì)用到，這是給芯片提供提供振蕩源的，為什么是32.768K呢？因?yàn)?的15次方就等于32768，所以只需要把32.768K的時(shí)鐘頻率15分頻就可以得到1Hz，這樣，分頻后的每個(gè)時(shí)間間隔就是1s，也就是這種電子表的最小計(jì)時(shí)單位了。右邊有一個(gè)蜂鳴器，蜂鳴器通過板子右邊這個(gè)三極管來驅(qū)動(dòng)。另外就是6個(gè)貼片電容和一個(gè)貼片電阻，封裝是0603的，沒有其他東西了。

仔細(xì)看可以看到六個(gè)鍋?zhàn)衅瑓^(qū)域上面有一片透明的薄膜，把這個(gè)薄膜揭起來可以看到，鍋?zhàn)衅际琴N在這個(gè)透明薄膜上的。這樣做的好處是，方便裝配，試想如果先把六個(gè)鍋?zhàn)衅粋€(gè)個(gè)擺放在PCB上按鍵對(duì)應(yīng)的位置，然后再來貼這個(gè)薄膜，這六個(gè)鍋?zhàn)衅卸嚯y找準(zhǔn)自己的定位呢。它們的人生必須要有人帶上正途，這個(gè)帶頭大哥就是這片事后深藏功與名的透明薄膜。電路板上對(duì)應(yīng)的是鍋?zhàn)衅姆庋b，有各種各樣的封裝形式。這個(gè)鬧鐘里畫的應(yīng)該是我見過最簡(jiǎn)單的一種。

剛剛說的屏幕接口“銀手指”是另外一個(gè)這種廉價(jià)電子產(chǎn)品的顯示屏接口常見的東西。屏幕和PCB上的“銀手指”通過上圖的粉紅色的東西連接。這個(gè)東西我小時(shí)候從電子手表里也拆出來過，拿在手里軟軟的手感很不錯(cuò)哦。這個(gè)東西叫啥名字我也不知道，我做電路設(shè)計(jì)沒用過這東西，有前輩知道的話可以告訴我一下。屏幕的正面是這樣的，這應(yīng)該就是段碼屏，基本上每種產(chǎn)品里的這東西都是定制的。我咨詢過我的屏幕供應(yīng)商，這東西量大了價(jià)格賊便宜。以后有機(jī)會(huì)也試試。

蜂鳴器沒啥好講的，給信號(hào)或者給電他就BB，至于給信號(hào)BB還是給電BB，取決于是無(wú)源蜂鳴器還是有源蜂鳴器。這種蜂鳴器電壓低，簡(jiǎn)單的一個(gè)三極管就可以驅(qū)動(dòng)，像我之前拆的電瓶車報(bào)警器里用的蜂鳴器，必須用交流電驅(qū)動(dòng)，而且電壓60V以上，所以用4個(gè)三極管組成全橋來驅(qū)動(dòng)。接下來就是傳說中的牛屎芯片了。很多人看到這么一坨會(huì)覺得很LOW，但是其實(shí)它里面的芯片可能不一定LOW，我曾經(jīng)咨詢過某全球MCU銷量最大的原廠朋友，他告訴我如果我的產(chǎn)品能做到100k級(jí)別的出貨，他也可以給我提供MCU裸die，價(jià)格比封裝好的能便宜20%左右，這是16年那個(gè)時(shí)候說的。經(jīng)過20年半導(dǎo)體行業(yè)缺貨封裝廠狂建之后，可能現(xiàn)在已經(jīng)不是這樣了。所以說有些牛屎芯片看著LOW其實(shí)它里面可能有一個(gè)ARM-Cortex M系列的靈魂。但是大多數(shù)的牛屎芯片還是比較低端的，畢竟本身就是應(yīng)用于低成本的場(chǎng)合的。

如果做激光驅(qū)動(dòng)，例如VCSEL，可能會(huì)比較容易接觸到類似的工藝。直接把裸die粘到PCB上，然后通過金線連接裸die上面的焊盤和PCB上面的焊盤。在上面點(diǎn)膠之后就成了牛屎芯片。不過如果是VCSEL那打線之后就不用也不能點(diǎn)膠。關(guān)于牛屎芯片，很多網(wǎng)文都有科普，我就不抄了，大家自行查閱即可。然后來一張全家福。

其實(shí)看看全家福，結(jié)合之前的照片大概能猜到為啥固定PCB用了6顆螺絲，是因?yàn)轸[鐘正面是六個(gè)按鍵，為了讓按鍵按下去的時(shí)候板子不凹進(jìn)去，所以在按鍵周圍通過一圈螺絲來固定PCB。但是六個(gè)螺絲的話裝配起來是不是比較慢呢？能否改成無(wú)螺絲的PCB安裝設(shè)計(jì)呢？在底殼的對(duì)應(yīng)位置生長(zhǎng)幾個(gè)柱子，頂住PCB。另外在PCB上挖兩個(gè)孔，在底殼對(duì)應(yīng)位置、生長(zhǎng)兩個(gè)更長(zhǎng)一點(diǎn)的柱子用來對(duì)PCB進(jìn)行限位，裝配的時(shí)候直接把電路板插入對(duì)應(yīng)的位置，這樣的方式不行嗎？既然要低成本，那就一低到底。