蜂鳴器常見錯誤電路分析

2021-01-08 電子產品世界

　　蜂鳴器是電路設計中常用的器件，廣泛用於工業控制、機房監控、門禁控制、計算機等電子產品，作為預警發聲器件。然而很多人在設計時往往隨意設計，導致實際電路中蜂鳴器不發聲、輕微發聲和亂發聲的情況發生。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201609/296693.htm

　　蜂鳴器(Buzzer)是一類常見的電聲器件，具有結構簡單、緊湊、體積小、重量輕、成本低等優點，發聲範圍一般有數百Hz到十幾kHz，廣泛應用於各種電子設備當中(空調、洗衣機、電腦等內部都有蜂鳴器)。蜂鳴器在電路中電路圖形符號用字母「H」或「HA」(舊標準用「FM」、「LB」、「JD」等)表示。

　　下面我們介紹最常用的兩類蜂鳴器:有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。

　　從驅動方式分類，有源驅動和無源驅動，有源蜂鳴器又稱為直流蜂鳴器，其內部已經包含了一個多諧振蕩器，只要在兩端施加額定直流電壓即可發聲，具有驅動、控制簡單的特點，但價格略高。無源蜂鳴器又稱為交流蜂鳴器，內部沒有振蕩器，需要在其兩端施加特定頻率的方波電壓(注意並不是交流，即沒有負極性電壓)才能發聲，具有可靠、成本低、發聲頻率可調整等特點。

　　有源蜂鳴器與無源蜂鳴器有什麼區別：這裡的「源」不是指電源，而是指震蕩源。也就是說，有源蜂鳴器內部帶震蕩源，所以只要一通電就會叫。而無源內部不帶震蕩源，所以如果用直流信號無法令其鳴叫，必須用2K~5K的方波去驅動它。有源蜂鳴器往往比無源的貴，就是因為裡面多了個震蕩電路。

　　

 

　　圖7.22蜂鳴器

　　下面我們從EasyARM-i.MX283開發套件入手，就3.3V NPN三極體驅動有源蜂鳴器設計，從實際產品中分析電路設計存在的問題，提出電路的改進方案，使讀者能從小小的蜂鳴器電路中學會分析和改進電路的方法，從而設計出更優秀的產品，達到拋磚引玉的效果。

　　

 

　　圖7.24錯誤接法1

　　圖7.24為典型的錯誤接法，當BUZZER端輸入高電平時蜂鳴器不響或響聲太小。當I/O口為高電平時，基極電壓為3.3/4.7*3.3V≈2.3V，由於三極體的壓降0.6~0.7V，則三極體射極電壓為2.3-0.7=1.6V，驅動電壓太低導致蜂鳴器無法驅動或者響聲很小。

　　

 

　　圖7.25錯誤接法2

　　圖7.25為第二種典型的錯誤接法，由於上拉電阻R2，BUZZER端在輸出低電平時，由於電阻R1和R2的分壓作用，三極體不能可靠關斷。

　　

 

　　圖7.26錯誤接法3

　　圖7.26為第三種錯誤接法，三極體的高電平門檻電壓就只有0.7V，即在BUZZER端輸入電壓只要超過0.7V就有可能使三極體導通，顯然0.7V的門檻電壓對於數字電路來說太低了，在電磁幹擾的環境下，很容易造成蜂鳴器鳴叫。

　　

 

　　圖7.27錯誤接法4

　　圖7.27為第四種錯誤接法，當CPU的GPIO管腳存在內部下拉時，由於I/O口存在輸入阻抗，也可能導致三極體不能可靠關斷，而且和圖7.26一樣 BUZZER端輸入電壓只要超過0.7V就有可能使三極體導通。

　　

 

　　圖7.28 NPN三極體控制有源蜂鳴器常規設計

　　圖7.28為通用有源蜂鳴器的NPN三極體控制有源蜂鳴器常規設計驅動電路。電阻R1為限流電阻，防止流過基極電流過大損壞三極體。電阻R2有著重要的作用，第一個作用，R2相當於基極的下拉電阻，如果輸入端懸空則由於R2的存在能夠使三極體保持在可靠的關斷狀態，如果刪除R2則當BUZZER輸入端懸空時則易受到幹擾而可能導致三極體狀態發生意外翻轉或進入不期望的放大狀態，造成蜂鳴器意外發聲。第二個作用，R2可提升高電平的門檻電壓。如果刪除R2，則三極體的高電平門檻電壓就只有0.7V，即A端輸入電壓只要超過0.7V就有可能導通，添加R2的情況就不同了，當從A端輸入電壓達到約2.2V時三極體才會飽和導通，具體計算過程如下：

　　假定β=120為電晶體參數的最小值，蜂鳴器導通電流是15mA，那麼集電極電流IC=15mA，則三極體剛剛達到飽和導通時的基極電流是：

　　

 

　　圖7.28中的C2為電源濾波電容，濾除電源高頻雜波。C1可以在有強幹擾環境下，有效的濾除幹擾信號，避免蜂鳴器變音和意外發聲。在RFID射頻通訊、Mifare卡的應用中，這裡初步選用0.1uF的電容，具體可以根據實際情況選擇。

　　在NPN 3.3V控制有源蜂鳴器時，在電路的BUZZER輸入高電平，讓蜂鳴器鳴叫，檢測蜂鳴器輸入管腳(NPN三極體的C極)處信號，發現蜂鳴器在發聲時，向外發生1.87KHZ，-2.91V的脈衝信號，如圖7.29所示。

　　

 

　　圖7.29蜂鳴器自身發放脈衝

　　在電路的BUZZER輸入20Hz的脈衝信號，讓蜂鳴器鳴叫，檢測蜂鳴器輸入管腳處信號，發現蜂鳴器在發聲時，在控制電平上疊加了1.87KHz，-2.92V的脈衝信號，並且在蜂鳴器關斷時出現正向尖峰脈衝(≥10V)，如圖7.30所示。

　　

 

　　圖7.30蜂鳴器自身發放脈衝

　　圖7.30中1.87KHz，-2.92V的脈衝信號應該是有源蜂鳴器內部震蕩源釋放出來的信號常用有源蜂鳴器主要分為壓電式、電磁震蕩式兩種，i.MX283開發板上用的是壓電式蜂鳴器，壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成，而多諧震蕩器由電晶體或集成電路構成，我們所用的蜂鳴器內部含有電晶體震蕩電路(有興趣的朋友可以自己拆開看看)。

　　有源蜂鳴器產生脈衝信號能量不是很強，可以考慮增加濾波電容將脈衝信號濾除。消除蜂鳴器EMI輻射後改進電路圖如圖7.31所示，在有源蜂鳴器的兩端添加一個104的濾波電容後，脈衝信號削減到-110mV，如圖7.32所示，但頂部信號由於電容充電過慢，有點延時。

　　

 

　　圖7.31 NPN有源蜂鳴器控制電路改善後電路圖

　　

 

　　圖7.32減少蜂鳴器自身發放脈衝


相關焦點

  • 電路找茬:蜂鳴器驅動低級錯誤電路分析
    電路設計好之後，原理圖發給我檢查，然後我就發現了一個比較低級且容易犯的小錯誤，分享出來和大家一起分析一下。單片機驅動蜂鳴器電路如下圖所示。乍一看沒有什麼問題，但是仔細一分析問題就來了，用上圖所示的電路驅動蜂鳴器可能存在驅動電流不夠，從而導致蜂鳴器不響得現象。
  • 蜂鳴器不響的原因_蜂鳴器故障分析
    打開APP 蜂鳴器不響的原因_蜂鳴器故障分析 發表於 2017-11-09 08:55:13 　　蜂鳴器（Buzzer）是一類常見的電聲器件
  • 硬體電路設計之「蜂鳴器」
    蜂鳴器在實際硬體電路中比較常見，一般的開發板或者帶報警功能的系統，或是一些自檢測試板卡中都能見到，本文就針對蜂鳴器的分類、驅動方式等進行介紹。
  • 單片機基礎:燥起來吧,蜂鳴器
    導 讀蜂鳴器是電路設計中常用的器件，廣泛用於工業控制、機房監控、門禁、計算機等電子產品的預警發聲器件，驅動電路貌似很簡單，但隨意設計會引來蜂鳴器不發聲，輕微發聲或亂發聲等不良現象，本例來分享分享。二、單片機如何驅動無源電磁式蜂鳴器1、常見的一些電路圖1：典型的錯誤接法，當輸入端為高電平時，兩個電阻的分壓作用，NPN三極體基極電壓Vb = VCC x R2 / R1+R2 = 2.5V (VCC取5V)，由於三極體的PN結壓降約0.6~0.7，射極電壓 Vc = Vb-0.7V = 2.5-0.7 = 1.8V ，這個電壓加在蜂鳴器上，因電壓太低
  • 蜂鳴器驅動電路圖解_有源蜂鳴器原理_有源蜂鳴器和無源蜂鳴器如何...
    打開APP 蜂鳴器驅動電路圖解_有源蜂鳴器原理_有源蜂鳴器和無源蜂鳴器如何區分 發表於 2017-08-25 09:12:49
  • 電子設計科普:一個簡單蜂鳴器驅動電路引發的討論
    問題出在蜂鳴器的驅動電路上。蜂鳴器用的就是5V的有源電磁蜂鳴器，給電就響。在設計中配合按鍵和報警輸出使用。就是如下圖中的蜂鳴器。蜂鳴器在NPN三極體發射極電路我認為他設計的這個電路是存在問題的，可能存在三極體無法飽和輸出的問題，因為三極體是要產生壓降的。
  • 蜂鳴器驅動電路設計原理圖講解
    以下介紹的幾種蜂鳴器驅動電路是針對單片機I/O口的驅動電路，適用於現行的壓電式蜂鳴器。
  • 「收藏」電磁式蜂鳴器和壓電式蜂鳴器的區別
    而電磁式蜂鳴器一般用1.5V就可以發出聲音了，但在單片機電路中為了簡化電路，一般都用標準5伏的電壓。第三點是：壓電式蜂鳴器從外觀看它就是一個很薄的薄片，這樣它的體積比較小、雖然它所需的電壓比較高，但是所流過的電流很小，因此很省電。又由於它的結構簡單，造價比較低。
  • 單片機蜂鳴器的控制程序與驅動電路圖
    蜂鳴器從結構區分分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器。壓電式為壓電陶瓷片發音，電流比較小一些，電磁式蜂鳴器為線圈通電震動發音，體積比較小。 按照驅動方式分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。這裡的有源和無源不是指電源，而是振蕩源。
  • 蜂鳴器的識別與檢測
    一、蜂鳴器的功能特點蜂鳴器從結構上分為壓電式和電磁式兩種。壓電式蜂鳴器是由陶瓷材料製成的。電磁式蜂鳴器是由電磁線圈構成的。從工作原理上說，蜂鳴器可以分為無源蜂鳴器和有源蜂鳴器。無源蜂鳴器內部無振蕩源，必須有驅動信號才能發聲。
  • 一個蜂鳴器的原理圖
    ===============================================================電路圖
  • Arduino 入門到精通 例程7-蜂鳴器
    用Arduino 可以完成的互動作品有很多，最常見也最常用的就是聲光展示了，前面一直都是在用LED 小燈在做實驗，本個實驗就讓大家的電路發出聲音
  • 如何設計低成本蜂鳴器?
    如圖3所示，筆者使用示波器截取了Q1與Q2的B極和E極的波形，可以發現與上面的分析是吻合的。第一，將原電路R4替換成為蜂鳴器，並在蜂鳴器兩端並聯二極體。細心的讀者如果看過《EasyARM-iMX283教你設計蜂鳴器電路》，會發現在無源蜂鳴器兩端沒有並聯電容。通過實際的電路測量，無源蜂鳴器並沒有產生尖峰脈衝，所以去掉此電容，如圖5所示。蜂鳴器兩端的續流二極體的選擇十分的重要。如果二極體選擇不當，可能會引起蜂鳴器電路的不穩定。
  • 三極體的電平轉換及驅動電路分析
    同時，如果無R91，則只要輸入>0.7V就導通三極體，門檻電壓太低了，R91有提升門檻電壓的作用(可參見第二小節關於蜂鳴器的分析)。　　再進一步分析其工作機理：　　當輸入為高電平，三極體導通，輸出鉗制在三極體的Vce，對電路測試結果僅0.1V　　當輸入為低電平，三極體不導通，輸出相當於對下一級電路的輸入使用10K電阻進行上拉，實際測試結果為5.0V(空載)　　請注意：　　對於大電流的負載，上面電路的特性將表現的不那麼好，因此這裡一直強調——該電路僅適用於10幾
  • 電餅鐺電路圖及故障檢修分析
    電餅鐺電路主要由微處理器，液晶顯示屏，操作按鍵，繼電器，加熱器，指示燈等電路構成。
  • 蜂鳴器有沒有正負極_蜂鳴器正負極怎麼區分
    3．蜂鳴器的電路圖形符號 蜂鳴器在電路中用字母「H」或「HA」（舊標準用「FM」、「LB」、「JD」等）表示。 　　蜂鳴器的結構原理 　　1．壓電式蜂鳴器 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發光二極體。 　　多諧振蕩器由電晶體或集成電路構成。
  • 如何設計低成本蜂鳴器
    需要在輸入端輸入一定頻率PWM的信號才能使蜂鳴器發聲。為了解放PWM資源，實現簡單控制，必須如有源蜂鳴器一樣提供一個振蕩電路。而有源蜂鳴器主要使用LC振蕩，如果要實際搭建此電路，電感參數比較難控制，而且成本高。此時，自然會想到簡易的RC振蕩，而由三極體構成的RC多諧振蕩電路顯然是一個不錯的選擇。
  • 蜂鳴器簡介
    ，主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型，在電路中用字母「H」或「HA」表示。一、蜂鳴器按驅動方式的分類：a.有源蜂鳴器（內含驅動線路，也叫自激式蜂鳴器）；b.無源蜂鳴器（外部驅動，也叫他激式蜂鳴器）。
  • 單片機小白學步(22) IO口:蜂鳴器的使用/三極體的工作原理
    蜂鳴器和LED相比最主要的區別，就是蜂鳴器比LED需要的電流大很多，電壓一般也會高一些。為了讓單片機驅動蜂鳴器，也就是控制蜂鳴器工作，我們需要使用一些特別的電路。不知道大家是否了解繼電器，繼電器的特點就是用小電流低電壓，控制大電流高電壓電路。但是一般的繼電器控制端需要的電流，對於單片機來說還是太大了，而且繼電器價格比較高，能控制很大的電流，用在這裡大材小用了。
  • 蜂鳴器原理
    導讀：本文主要介紹的是蜂鳴器的原理，感興趣的盆友們快來學習一下吧~~~很漲姿勢的哦~~~本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/277228.htm1.蜂鳴器原理--簡介　　蜂鳴器其實就是一種一體化結構的電子訊響器