Hello,大家好,今天我們聊一聊眾多工程師眼里似乎毫不起眼的蜂鳴器(Buzzer, Beep)。 首先來看一下最常見的蜂鳴器驅動電路,也就是將蜂鳴器串聯在三極管開關電路中,如下圖所示。 其中R1為限流電阻,R2作為下拉電阻,一方面可以在輸入信號懸空時保證三極管處于截止狀態,另一方面也可以提升高電平門檻電壓(如果沒有R2,輸入電平大于約0.7V即有可能使三極管導通,抗干擾能力不佳)。 當然,也有使用PNP三極管驅動的,基本結構差不多,此處不贅述。
那么,D1是做什么的呢? 有經驗的粉絲很快就會說:續流二極管(詳情見文章末尾相關鏈接文章)! 然也! 但是,為什么很多相似的驅動電路并沒有添加這個二極管呢? 如果這個二極管可以不需要,那到底什么時候需要,什么時候不需要呢? 網絡上也是眾說紛紜,到底哪個說法是正確的呢?
為什么尋覓問題的答案,我們先大致了解一下目前市面上主流蜂鳴器的類別。 從發聲源的類型來看,蜂鳴器主要分為 壓電式(piezoelectric type) 與 電磁式(electromagnetic type) 。 壓電式蜂鳴器的發聲源通常是指壓電陶瓷片( piezoelectric ceramics ),在其兩個電極上施加交流信號,其本身就會因徑向振動而發聲。 電磁式蜂鳴器可以理解為一個揚聲器,也包含電磁線圈、磁鐵與振動膜片等部件(當然,頻率響應特性要比揚聲器差得多,因為蜂鳴器通常只在簡單發聲場合使用,所以僅在某個比較窄的頻率范圍內的電聲功率轉換效率較高)。
壓電陶瓷片可以理解為一個電容,所以三極管驅動壓電式蜂鳴器自然不需要續流二極管,而電磁式蜂鳴器存在電磁線圈,在三極管由導通至關斷情況下就得避免反向電動勢的產生,所以電磁式蜂鳴器就必須得并聯續流二極管嗎? 也不一定!
按照內部是否存在“振蕩電路”,蜂鳴器還可以分為有源與無源 。 有源蜂鳴器內部已經包含了振蕩電路(通常是低頻正弦波振蕩電路),這種蜂鳴器只要給它供電就會持續發聲,使用非常簡單,但頻率(音調)一般都是固定的。 由于驅動信號為正弦波(或類正弦波),即便蜂鳴器是電磁式,外部三極管驅動電路 也不需要添加續流二極管 。
無源蜂鳴器內部沒有振蕩源,所以(在其它參數相同的情況下)要便宜一些。 但是,要使其發聲就得施加一定頻率的脈沖信號(PWM驅動信號比較常見,直流電壓無法正常發聲),而且控制脈沖頻率可以使蜂鳴器發出不同的音調(“哆來咪發梭拉西”),控制占空比可以在一定范圍內調節音量。 也就是說,使用三極管驅動 無源電磁式蜂鳴器時,續流二極管通常是必須的, 如果是無源壓電式蜂鳴器,續流二極管也不需要添加(當然,驅動電路也會有所不同,上圖所示驅動電路將無法使其正常工作)
總的來說, 有源蜂鳴器不需要添加續流二極管,只有使用三極管驅動無源電磁式蜂鳴器才需要添加 。 當然,有些工程師在原理圖設計時添加續流二極管只是為了兼容兩種蜂鳴器應用。
好了,簡單討論了續流二極管的問題,那么,有源蜂鳴器的具體結構怎么樣呢? 有源壓電與電磁式蜂鳴器的振蕩源電路又是怎么樣的呢? 常用蜂鳴器的工作頻率在什么范圍呢? 共鳴腔是什么? 為什么說無源壓電式蜂鳴器串聯在三極管開關電路中無法工作呢? ... 咱們下一節再會吧!
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