一種常見的蜂鳴器驅(qū)動電路

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(qū)動電路，也就是將蜂鳴器串聯(lián)在三極管開關(guān)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(tài)，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(qū)動的，基本結(jié)構(gòu)差不多，此處不贅述。

那么，D1是做什么的呢? 有經(jīng)驗的粉絲很快就會說：續(xù)流二極管(詳情見文章末尾相關(guān)鏈接文章)! 然也! 但是，為什么很多相似的驅(qū)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(wǎng)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)聲場合使用，所以僅在某個比較窄的頻率范圍內(nèi)的電聲功率轉(zhuǎn)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(qū)動壓電式蜂鳴器自然不需要續(xù)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(guān)斷情況下就得避免反向電動勢的產(chǎn)生，所以電磁式蜂鳴器就必須得并聯(lián)續(xù)流二極管嗎? 也不一定!

按照內(nèi)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(nèi)部已經(jīng)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(xù)發(fā)聲，使用非常簡單，但頻率(音調(diào))一般都是固定的。 由于驅(qū)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(qū)動電路 也不需要添加續(xù)流二極管 。

無源蜂鳴器內(nèi)部沒有振蕩源，所以(在其它參數(shù)相同的情況下)要便宜一些。 但是，要使其發(fā)聲就得施加一定頻率的脈沖信號(PWM驅(qū)動信號比較常見，直流電壓無法正常發(fā)聲)，而且控制脈沖頻率可以使蜂鳴器發(fā)出不同的音調(diào)(“哆來咪發(fā)梭拉西”)，控制占空比可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)音量。 也就是說，使用三極管驅(qū)動 無源電磁式蜂鳴器時，續(xù)流二極管通常是必須的， 如果是無源壓電式蜂鳴器，續(xù)流二極管也不需要添加(當然，驅(qū)動電路也會有所不同，上圖所示驅(qū)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(xù)流二極管，只有使用三極管驅(qū)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(xù)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(xù)流二極管的問題，那么，有源蜂鳴器的具體結(jié)構(gòu)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(lián)在三極管開關(guān)電路中無法工作呢? ... 咱們下一節(jié)再會吧!