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一种低成本无源蜂鸣器的设计

  澳利国际注册无源蜂鸣器弥补了有源蜂鸣器缺点,但问题是无源蜂鸣器需要PWM驱动。在系统的设计中,微控制器的PWM资源往往是比较紧张的,同时使用PWM驱动也加大了软件开发的难度。接下来笔者将引领大家学习如何设计一个无需PWM也能驱动无源蜂鸣器的低成本电路。

  从以上的分析可以看出,Vo的输出信号频率受到R2与C1,R3与C2充放电速度的控制。假设,以Q2的C极作为信号的输出,R2与C1的充电时间T1决定了输出信号高电平时间,而R3与C2的充电时间T2决定了信号输出低电平时间。而信号的频率为:f=1/(T1+T2)。由此,可以推导出输出信号的公式。由于RC充电时间公式:t=R*C*Ln[(E-V0)/(E-Vt)],在本电路中,E为VCC,V0为-(VCC-Vbe),Vt为Vbe,则,最终的公式为:t=R*C*Ln[(2*VCC-Vbe)/(VCC-Vbe)]。

  接下来,就可以进行电路参数设计了。而笔者手中的蜂鸣器振荡频率全是2.4KHz的,所以此处只计算此频率的参数。设电容C1=C2=0.1F,VCC=5V,Vbe=0.63V则可以计算出电阻参数:R=1/(2*10-7*2.4*103*Ln[(2*5-0.63)/(5-0.63)])=2.7K。至于R1与R4的取值,只需要参数比R2与R3小一些即可,而信号输出的边沿的陡峭程度受这两个电阻影响,电阻越小,边沿越陡峭。按照此计算的参数搭建电路,测试频率如图4所示,实际频率与理论值接近。

  上面的振荡电路已经有了,下面又该如何驱动并且控制无源蜂鸣器呢?其实,只需要将电路进行简单修改即可实现目的。

  第一,将原电路R4替换成为蜂鸣器,并在蜂鸣器两端并联二极管。细心的读者如果看过《EasyARM-iMX283教你设计蜂鸣器电路》,会发现在无源蜂鸣器两端没有并联电容。通过实际的电路测量,无源蜂鸣器并没有产生尖峰脉冲,所以去掉此电容,如图5所示。

  蜂鸣器两端的续流二极管的选择十分的重要。如果二极管选择不当,可能会引起蜂鸣器电路的不稳定。通常使用的1N4148开关二极管,可能会使电路的充电回路不稳定,使蜂鸣器的发声比较嘶哑。在此电路中笔者建议二极管最好选择肖特基类型的二极管。

  第二,为电路加入了一个控制端。在实际的电路中,不能让蜂鸣器一直鸣叫,所以需要进行控制。控制电路,笔者想到了两种,读者也可以发挥自己的想象,改进电路。

  (1)在Q的B极通过一个小的电阻接到单片机的IO口,但此方法要求单片机IO处于开漏或弱上拉状态。当单片机输出低电平时,B极电压非常低,不会饱和导通,振荡也就停止了,蜂鸣器不叫;当IO输出高电平,由于处于弱上拉(内部上拉电阻一般几十K欧姆)或开漏状态,对电路的充放电电路几乎没有影响,电路开始振荡,蜂鸣器鸣叫,电路如图6的a图所示。

  (2)使用一个二极管对电路电路进行隔离,如果单片机IO一不小心处于了推挽输出状态,使用第一种方式电路的频率就将被改变。如果使用二极管隔离,这样不用担心电路异常了,可以实现如(1)相同的简单控制。但要注意,此时二极管的导通压降一定要比三极管的Vbe小,使三极管处于截止状态,电路如图6的b图所示。

  通过比较两种方式可以发现加一个小电阻是一个即简单又廉价的控制方式,但如果想要“偷懒”,二极管的隔离是很好的选择。

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