蜂鸣器

简介

蜂鸣器蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电压供电，广泛应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子产品中作发声器件。蜂鸣器主要分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器两种类型。蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“ZZG”、“LB”、“JD”等）表示。

分类

压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器是根据其工作原理来分类的。压电式蜂鸣器使用压电效应来产生声音，而电磁式蜂鸣器则利用电磁原理。这两种蜂鸣器都可以是有源或无源的
按其驱动方式的原理分，可分为：有源蜂鸣器（内含驱动线路，也叫自激式蜂鸣器）和无源蜂鸣器（外部驱动，也叫他激式蜂鸣器）；这里的“源”不是指电源，而是指震荡源。也就是说，有源蜂鸣器内部带震荡源，所以只要一通电就会叫；而无源内部不带震荡源，所以如果用直流信号无法令其鸣叫。必须用2K-5K的方波去驱动它。有源蜂鸣器往往比无源的贵，就是因为里面多个震荡电路。

有源蜂鸣器和无源蜂鸣器各有其独特的优点和缺点，适用于不同的应用场景。
有源蜂鸣器的优点包括：

• 内置振荡电路：不需要外部信号源，只需直流电源即可发声
• 声音清晰稳定：由于内置高品质的振荡器，声音输出稳定且清晰
• 易于控制：连接简单，只需两个端口即可工作
• 体积小：集成了振荡器和驱动电路，便于集成和应用

缺点则包括：

• 成本较高：相比无源蜂鸣器，有源蜂鸣器的成本通常更高
• 声音单一：通常只能发出预设的单一频率声音

而无源蜂鸣器的优点则有：

• 价格低廉：成本较有源蜂鸣器低，适合大规模生产使用
• 声音频率可控：可以通过外部信号源控制发声频率，从而产生不同的声音
• 体积小重量轻：易于搭建和集成到各种设备中

缺点包括：

• 需要外部信号源：无源蜂鸣器需要外部振荡信号才能工作
• 声音控制受限：相比有源蜂鸣器，无源蜂鸣器在声音控制方面较为受限

无源蜂鸣器：简单的声音提示或警报，且预算有限
有源蜂鸣器：更稳定和清晰的声音输出，或者设备空间有限

工作原理

无源他激型蜂鸣器的工作发声原理是：方波信号输入谐振装置转换为声音信号输出，无源他激型蜂鸣器的工作发声原理图如图：

有源自激型蜂鸣器的工作发声原理是：直流电源输入经过振荡系统的放大取样电路在谐振装置作用下产生声音信号，有源自激型蜂鸣器的工作发声原理图如图：

驱动电路

基本构成

由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，以致于单片机的I/O 口是无法直接驱动的（但AVR可以驱动小功率蜂鸣器），所以要利用放大电路来驱动，一般使用三极管来放大电流就可以了。
蜂鸣器驱动电路一般都包含以下几个部分：一个三极管、一个蜂鸣器、一个续流二极管和一个电源滤波电容。

蜂鸣器：

发声元件，在其两端施加直流电压（有源蜂鸣器）或者方波（无源蜂鸣器）就可以发声，其主要参数是外形尺寸、发声方向、工作电压、工作频率、工作电流、驱动方式（直流/方波）等。这些都可以根据需要来选择。

续流二极管：

蜂鸣器本质上是一个感性元件，其电流不能瞬变，因此必须有一个续流二极管提供续流。否则，在蜂鸣器两端会产生几十伏的尖峰电压，可能损坏驱动三极管，并干扰整个电路系统的其它部分。

滤波电容：

滤波电容C1的作用是滤波，滤除蜂鸣器电流对其它部分的影响，也可改善电源的交流阻抗，如果可能，最好是再并联一个220uF的电解电容。

三极管：

三极管Q1起开关作用，其基极的高电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器发声；而基极低电平则使三极管关闭，蜂鸣器停止发声。

NPN型三极管控制蜂鸣器

• 电阻R1:为限流电阻，防止流过基极电流过大损坏三极管。
• **电阻R2 **
  • 作用1：相当于基极的下拉电阻。如果A端被悬空则由于R2的存在能够使三极管保持在可靠的关断状态（在电路关断时，因为三极管有结间电容，三极管be段端电压由0.7V缓慢下降，三极管没有完全关断，且处较于长时间放大状态，会损坏三极管）。如果删除R2则当BUZZER输入端悬空时则易受到干扰而可能导致三极管状态发生意外翻转或进入不期望的放大状态，造成蜂鸣器意外发声。所以加个下拉电阻，进行放电。
  • 作用2：提升高电平的门槛电压。如果删除R2，则三极管的高电平门槛电压就只有0.7V，即A端输入电压只要超过0.7V 就有可能导通，添加R2的情况就不同了，当从A端输入电压达到约2.2V 时三极管才会饱和导通
• **电容C1 : **可以在有强干扰环境下，有效的滤除干扰信号，避免蜂鸣器变音和意外发声，在 RFID射频通讯、Mifare卡的应用时，这里初步选用0.1uF 的电容，具体可以根据实际情况选择。
• 电容C2 :为电源滤波电容，滤除电源高频杂波。

PNP型三极管控制蜂鸣器

当网络节点Beep为高电平时，三极管Q1截止，蜂鸣器无电流，不响。
当网络节点Beep为低电平时，三极管Q1导通，蜂鸣器有电流，会响。

• **电阻R1,R2 **是蜂鸣器的限流电阻，这是很常见的一种安装方法，主要起到两个作用：

是这两个电阻并联一起，可以分流，使每个电阻上的的热量不会超过它的额定功耗，保证电阻寿命；
是方便调试。在一个电阻功率都能满足的情况下，如果要增加蜂鸣器响度，只需再并联一个电阻就行，而不需要重新拆下原来的电阻，调试方便。同时在选取不到合适电阻时，也可以用并联方式来解决。

• 电阻R3 :为上拉电阻，目的为了在Beep节点悬空时，三极管Q1的基极有一个稳定的高电平。
• 电阻R4 :为限流电阻，防止流过基极电流过大损坏三极管。
• **电容C1 : **为滤波电容，对刺耳的高频信号能起到旁路作用。
• **三极管Q1 : **起开关管的作用，控制蜂鸣器。

常见错误接法

第一种典型的错误接法

当 BUZZER 端输入高电平时蜂鸣器不响或响声太小。当 I/O 口为高电平时，基极电压为 3.3/4.7*3.3V≈2.3V。由于三极管的压降 0.6~0.7V，则三极管射 极电压为 2.3-0.7=1.6V，驱动电压太低导致蜂鸣器无法驱动或者响声很小。

第二种典型的错误接法

由于上拉电阻R2，BUZZER 端在输出低电平时，由于 电阻R1和R2的分压作用，三极管不能可靠关断。

第三种典型的错误接法

三极管的高电平门槛电压就只有 0.7V，即在 BUZZER 端输入 压只要超过0.7V就有可能使三极管导通，显然0.7V的门槛电压对于数字电路来说太低了， 电磁干扰的环境下，很容易造成蜂鸣器鸣叫。

参考链接：
https://blog.csdn.net/qq_36347513/article/details/121474727