如何設(shè)計(jì)低成本蜂鳴器

　　1.3 無(wú)源蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路改進(jìn)

　　上面的振蕩電路已經(jīng)有了，下面又該如何驅(qū)動(dòng)并且控制無(wú)源蜂鳴器呢?其實(shí)，只需要將電路進(jìn)行簡(jiǎn)單修改即可實(shí)現(xiàn)目的。

　　第一，將原電路R4替換成為蜂鳴器，并在蜂鳴器兩端并聯(lián)二極管。細(xì)心的讀者如果看過《EasyARM-iMX283教你設(shè)計(jì)蜂鳴器電路》，會(huì)發(fā)現(xiàn)在無(wú)源蜂鳴器兩端沒有并聯(lián)電容。通過實(shí)際的電路測(cè)量，無(wú)源蜂鳴器并沒有產(chǎn)生尖峰脈沖，所以去掉此電容，如圖5所示。

　　蜂鳴器兩端的續(xù)流二極管的選擇十分的重要。如果二極管選擇不當(dāng)，可能會(huì)引起蜂鳴器電路的不穩(wěn)定。通常使用的1N4148開關(guān)二極管，可能會(huì)使電路的充電回路不穩(wěn)定，使蜂鳴器的發(fā)聲比較嘶啞。在此電路中筆者建議二極管最好選擇肖特基類型的二極管。

　　圖1.5 無(wú)源蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路

　　第二，為電路加入了一個(gè)控制端。在實(shí)際的電路中，不能讓蜂鳴器一直鳴叫，所以需要進(jìn)行控制?？刂齐娐罚P者想到了兩種，讀者也可以發(fā)揮自己的想象，改進(jìn)電路。

　　(1)在Q的B極通過一個(gè)小的電阻接到單片機(jī)的IO口，但此方法要求單片機(jī)IO處于開漏或弱上拉狀態(tài)。當(dāng)單片機(jī)輸出低電平時(shí)，B極電壓非常低，不會(huì)飽和導(dǎo)通，振蕩也就停止了，蜂鳴器不叫;當(dāng)IO輸出高電平，由于處于弱上拉(內(nèi)部上拉電阻一般幾十K歐姆)或開漏狀態(tài)，對(duì)電路的充放電電路幾乎沒有影響，電路開始振蕩，蜂鳴器鳴叫，電路如圖6的a圖所示。

　　(2)使用一個(gè)二極管對(duì)電路電路進(jìn)行隔離，如果單片機(jī)IO一不小心處于了推挽輸出狀態(tài)，使用第一種方式電路的頻率就將被改變。如果使用二極管隔離，這樣不用擔(dān)心電路異常了，可以實(shí)現(xiàn)如(1)相同的簡(jiǎn)單控制。但要注意，此時(shí)二極管的導(dǎo)通壓降一定要比三極管的Vbe小，使三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，電路如圖6的b圖所示。

　　通過比較兩種方式可以發(fā)現(xiàn)加一個(gè)小電阻是一個(gè)即簡(jiǎn)單又廉價(jià)的控制方式，但如果想要“偷懶”，二極管的隔離是很好的選擇。

　　圖1.6 無(wú)源蜂鳴器控制電路

　　1.4 無(wú)源蜂鳴器電路兼容設(shè)計(jì)

　　圖1.7 無(wú)源蜂鳴器兼容設(shè)計(jì)電路

　　為了電路的兼容性的設(shè)計(jì)，即可驅(qū)動(dòng)無(wú)源蜂鳴器又能驅(qū)動(dòng)有源蜂鳴器，筆者設(shè)計(jì)如圖7所示的改進(jìn)電路。與圖6的b圖所示的電路比較，主要增加了兩個(gè)電阻和兩個(gè)電容。在實(shí)際的使用的過程中，可以根據(jù)實(shí)際的工程應(yīng)用，選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路。

　　如果是驅(qū)動(dòng)無(wú)源蜂鳴器，如圖7的a圖所示，圖中標(biāo)為紅色的器件都不用焊接。而如果在設(shè)計(jì)過程中想讓電路使用有源蜂鳴器，可以修改為如圖7的b圖所示的電路，同樣圖中的紅色的器件不用焊接即可。

　　1.5 驅(qū)動(dòng)電路局限性分析

　　其實(shí)，仔細(xì)的分析這個(gè)電路也存在一定的局限性。由于此三極管多諧振蕩電路的振蕩頻率主要是通過RC的沖放電時(shí)間來(lái)決定的。所以，電阻和電容的選擇尤其的重要。在大多數(shù)環(huán)境下，其實(shí)電阻的穩(wěn)定性是比較好的，電容最易受到溫度變化的影響。本次試驗(yàn)筆者使用了100nF電容，通過廠家提供的器件手冊(cè)，在-55~+125度范圍內(nèi)誤差為±10%。也就是說(shuō)，如果常溫(25度)頻率為2.4KHz，在惡劣的溫度環(huán)境下振蕩將在2.16KHz~2.64KHz范圍內(nèi)，因此，在高低溫的環(huán)境下音調(diào)可能會(huì)發(fā)生一定的變化。

　　為了驗(yàn)證猜想，筆者也做了一個(gè)簡(jiǎn)單的試驗(yàn)作為驗(yàn)證。筆者將電路板的溫度控制到85度左右，然后使用示波器抓取此時(shí)三極管的輸出波形。通過示波器發(fā)現(xiàn)，確實(shí)如所預(yù)料的一般，振蕩頻率發(fā)生了改變，變成了2.7KHz左右，與預(yù)估的頻率相近。然后，為了測(cè)試電路的低溫特性，又將電路板的溫度控制到-40度左右。此時(shí)，測(cè)試蜂鳴器的輸出頻率為2.25KHz左右。這個(gè)數(shù)據(jù)也在初始的預(yù)計(jì)的范圍以內(nèi)，有興趣的讀者也可以自己實(shí)踐試一試。

　　1.6 產(chǎn)品推薦

　　如圖3.1所示，此為廣州致遠(yuǎn)電子設(shè)計(jì)的M283工業(yè)級(jí)核心板。此產(chǎn)品是基于Freescale i.MX283 ARM9高性能處理器設(shè)計(jì)，頻率高達(dá)454MHz，電源管理單元集成高效片上DC/DC，極低功耗，支持鋰離子電池供電。M283核心板適用于快速開發(fā)一系列最具創(chuàng)新性的應(yīng)用，如智能網(wǎng)關(guān)、手持機(jī)、掃描儀以及便攜式醫(yī)療設(shè)備等。

　　圖3.1 M283核心板