蜂鳴器是電路設(shè)計(jì)中常用的器件,，廣泛用于工業(yè)控制,、機(jī)房監(jiān)控、門禁控制,、計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品,，作為預(yù)警發(fā)聲器件。然而很多人在設(shè)計(jì)時(shí)往往隨意設(shè)計(jì),，導(dǎo)致實(shí)際電路中蜂鳴器不發(fā)聲,、輕微發(fā)聲和亂發(fā)聲的情況發(fā)生。
蜂鳴器（Buzzer）是一類常見的電聲器件,，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、緊湊,、體積小,、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn),，發(fā)聲范圍一般有數(shù)百Hz到十幾kHz,，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備當(dāng)中（空調(diào)、洗衣機(jī),、電腦等內(nèi)部都有蜂鳴器）,。蜂鳴器在電路中電路圖形符號(hào)用字母“H”或“HA”(舊標(biāo)準(zhǔn)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(qū)動(dòng)方式分類,，有源驅(qū)動(dòng)和無源驅(qū)動(dòng),，有源蜂鳴器又稱為直流蜂鳴器，其內(nèi)部已經(jīng)包含了一個(gè)多諧振蕩器,，只要在兩端施加額定直流電壓即可發(fā)聲,，具有驅(qū)動(dòng)、控制簡(jiǎn)單的特點(diǎn),，但價(jià)格略高,。無源蜂鳴器又稱為交流蜂鳴器,，內(nèi)部沒有振蕩器，需要在其兩端施加特定頻率的方波電壓（注意并不是交流,，即沒有負(fù)極性電壓）才能發(fā)聲,，具有可靠、成本低,、發(fā)聲頻率可調(diào)整等特點(diǎn),。
有源蜂鳴器與無源蜂鳴器有什么區(qū)別：這里的“源”不是指電源，而是指震蕩源,。也就是說,，有源蜂鳴器內(nèi)部帶震蕩源，所以只要一通電就會(huì)叫,。而無源內(nèi)部不帶震蕩源,，所以如果用直流信號(hào)無法令其鳴叫，必須用2K~5K的方波去驅(qū)動(dòng)它,。有源蜂鳴器往往比無源的貴,，就是因?yàn)槔锩娑嗔藗€(gè)震蕩電路。
圖7.22蜂鳴器
下面我們從EasyARM-i.MX283開發(fā)套件入手,，就3.3V NPN三極管驅(qū)動(dòng)有源蜂鳴器設(shè)計(jì),，從實(shí)際產(chǎn)品中分析電路設(shè)計(jì)存在的問題，提出電路的改進(jìn)方案,，使讀者能從小小的蜂鳴器電路中學(xué)會(huì)分析和改進(jìn)電路的方法,，從而設(shè)計(jì)出更優(yōu)秀的產(chǎn)品，達(dá)到拋磚引玉的效果,。
圖7.24錯(cuò)誤接法1
圖7.24為典型的錯(cuò)誤接法,，當(dāng)BUZZER端輸入高電平時(shí)蜂鳴器不響或響聲太小。當(dāng)I/O口為高電平時(shí),，基極電壓為3.3/4.7*3.3V≈2.3V,，由于三極管的壓降0.6~0.7V，則三極管射極電壓為2.3-0.7=1.6V,，驅(qū)動(dòng)電壓太低導(dǎo)致蜂鳴器無法驅(qū)動(dòng)或者響聲很小,。
圖7.25錯(cuò)誤接法2
圖7.25為第二種典型的錯(cuò)誤接法，由于上拉電阻R2,，BUZZER端在輸出低電平時(shí),，由于電阻R1和R2的分壓作用，三極管不能可靠關(guān)斷,。
圖7.26錯(cuò)誤接法3
圖7.26為第三種錯(cuò)誤接法,，三極管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就有可能使三極管導(dǎo)通,，顯然0.7V的門檻電壓對(duì)于數(shù)字電路來說太低了,，在電磁干擾的環(huán)境下,，很容易造成蜂鳴器鳴叫。
圖7.27錯(cuò)誤接法4
圖7.27為第四種錯(cuò)誤接法,，當(dāng)CPU的GPIO管腳存在內(nèi)部下拉時(shí),，由于I/O口存在輸入阻抗，也可能導(dǎo)致三極管不能可靠關(guān)斷,，而且和圖7.26一樣 BUZZER端輸入電壓只要超過0.7V就有可能使三極管導(dǎo)通,。
圖7.28 NPN三極管控制有源蜂鳴器常規(guī)設(shè)計(jì)
圖7.28為通用有源蜂鳴器的NPN三極管控制有源蜂鳴器常規(guī)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。電阻R1為限流電阻,，防止流過基極電流過大損壞三極管,。電阻R2有著重要的作用，第一個(gè)作用,，R2相當(dāng)于基極的下拉電阻,，如果輸入端懸空則由于R2的存在能夠使三極管保持在可靠的關(guān)斷狀態(tài)，如果刪除R2則當(dāng)BUZZER輸入端懸空時(shí)則易受到干擾而可能導(dǎo)致三極管狀態(tài)發(fā)生意外翻轉(zhuǎn)或進(jìn)入不期望的放大狀態(tài),，造成蜂鳴器意外發(fā)聲,。第二個(gè)作用，R2可提升高電平的門檻電壓,。如果刪除R2,，則三極管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(dǎo)通,，添加R2的情況就不同了,，當(dāng)從A端輸入電壓達(dá)到約2.2V時(shí)三極管才會(huì)飽和導(dǎo)通，具體計(jì)算過程如下：
假定β=120為晶體管參數(shù)的最小值,，蜂鳴器導(dǎo)通電流是15mA,，那么集電極電流IC=15mA,，則三極管剛剛達(dá)到飽和導(dǎo)通時(shí)的基極電流是：
流經(jīng)R2的電流是：
流經(jīng)R1的電流：
最后算出BUZZER端的門檻電壓是：
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(qiáng)干擾環(huán)境下,，有效的濾除干擾信號(hào),，避免蜂鳴器變音和意外發(fā)聲。在RFID射頻通訊,、Mifare卡的應(yīng)用中,，這里初步選用0.1uF的電容，具體可以根據(jù)實(shí)際情況選擇,。
在NPN 3.3V控制有源蜂鳴器時(shí),，在電路的BUZZER輸入高電平，讓蜂鳴器鳴叫,，檢測(cè)蜂鳴器輸入管腳（NPN三極管的C極）處信號(hào),，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器在發(fā)聲時(shí),，向外發(fā)生1.87KHZ，-2.91V的脈沖信號(hào),，如圖7.29所示,。
圖7.29蜂鳴器自身發(fā)放脈沖
在電路的BUZZER輸入20Hz的脈沖信號(hào)，讓蜂鳴器鳴叫,，檢測(cè)蜂鳴器輸入管腳處信號(hào),，發(fā)現(xiàn)蜂鳴器在發(fā)聲時(shí)，在控制電平上疊加了1.87KHz,，-2.92V的脈沖信號(hào),，并且在蜂鳴器關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)正向尖峰脈沖（≥10V），如圖7.30所示,。
圖7.30蜂鳴器自身發(fā)放脈沖
圖7.30中1.87KHz,，-2.92V的脈沖信號(hào)應(yīng)該是有源蜂鳴器內(nèi)部震蕩源釋放出來的信號(hào)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(fā)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，而多諧震蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成,，我們所用的蜂鳴器內(nèi)部含有晶體管震蕩電路（有興趣的朋友可以自己拆開看看）,。
有源蜂鳴器產(chǎn)生脈沖信號(hào)能量不是很強(qiáng)，可以考慮增加濾波電容將脈沖信號(hào)濾除,。消除蜂鳴器EMI輻射后改進(jìn)電路圖如圖7.31所示,，在有源蜂鳴器的兩端添加一個(gè)104的濾波電容后，脈沖信號(hào)削減到-110mV,，如圖7.32所示,，但頂部信號(hào)由于電容充電過慢，有點(diǎn)延時(shí),。
圖7.31 NPN有源蜂鳴器控制電路改善后電路圖
圖7.32減少蜂鳴器自身發(fā)放脈沖