蜂鸣器的驱动电路是怎样的？

  按照驱动方法不一样又可分为有源蜂鸣器(内含驱动线路)和无源蜂鸣器(外部驱动)。

  压电式蜂鸣器使用的是压电材料的压电效应来发声的。压电材料的特性为当收到外部作用力导致其变形时，会产生电荷，同样的，当给压电材料通电时，也会使其变形。当压电材料按照一定的频率变形，配合特殊的共振腔设计，即可发出声音。

  电磁式风蜂鸣器使用的是电磁感应现象，为音圈接入交变电流后形成的电磁铁与永磁铁相吸或相斥而推动振膜发声。

  不论是电磁蜂鸣器还是压电式蜂鸣器都包含有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。有源和无源这里的“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。

  由于压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器的原理不同，所以它们的驱动电路也是不一样的。

  对于压电式蜂鸣器，由于其原理是利用压电材料的压电效应来发声的，所以其只要通直流(有源蜂鸣器)或者一定频率的交流(无源蜂鸣器)即可发声，原理图如下图图一所示：

  MCU通过控制三极管的通断来给蜂鸣器供电。如果是有源蜂鸣器，使三极管导通即可让蜂鸣器鸣叫;如果是无源蜂鸣器，需要MCU控制三极管按照一定频率通断即可使蜂鸣器鸣叫。

  对于电磁式蜂鸣器，由于使用的是电磁感应原理，蜂鸣器相当于一个电感器件。如果是电磁式无源蜂鸣器，当三极管由导通变为关断状态时，蜂鸣器会产生感应电动势，对电子元器件产生冲击，严重可能损坏电子元器件，所以要在蜂鸣器上并联一个反向二极管，进行续流(给感应电动势一个释放路径)，减弱对电子元器件的损害，特别是对于无源的电磁式蜂鸣器。所以原理图如图二所示：

  对于有源的电磁式蜂鸣器，因为不需要频繁的开启关断三极管，所以影响不大，既能够正常的使用图一驱动电路，也能够正常的使用图二驱动电路。

  由于蜂鸣器是流控器件，所以要使用三极管来作为开关管控制通断。使用NPN三极管或PNP三极管均可，不同的类型三极管，只是控制其通断的高低电平不同而已。

  总的来说蜂鸣器的驱动电路还是最简单的，只需依照不同的蜂鸣器原理来选不一样的驱动电路即可。

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  蜂鸣器是电路设计中常用的器件，大范围的使用在工业控制报警、机房监控、门禁控制、计算机 等电子科技类产品作预警发声器件，驱动电路也格外的简单，然而很多人在设计时往往随意设计，导 致实际电路中蜂鸣器不发声、轻微发声和乱发声的情况发生。

  下面就 3.3V NPN 三极管驱动有源蜂鸣器设计，从实际产品中分析电路设计存在的问题，提出电路的改进方案，使读者能从小小的蜂鸣器电路中学会分析和改进电路的方法，从而设计出更优秀的产品，达到抛砖引玉的效果。

  上图为典型的错误接法，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。

  上图为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。

  上图为第三种错误接法，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就非常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，非常容易导致蜂鸣器鸣叫。

  上图为第四种错误接法，当CPU的GPIO管脚存在内部下拉时，由于 I/O 口存在输入阻抗，也可能会引起三极管不能可靠关断，而且和图3一样BUZZER端输入电压只要超过0.7V就非常有可能使三极管导通。

  以上几种用法我觉得也不能说是完全不行，对于器件的各种参数要求会比较局限，不利于器件选型，抗干扰性能也比较差。

  上图为通用有源蜂鸣器的驱动电路。电阻R1为限流电阻，防止流过基极电流过大损坏三极管。关于三极管基础，请移步此文:PNP与NPN两种三极管使用方法。

  第一个作用：R2 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，如果删除R2则当BUZZER输入端悬空时则易受到干扰而可能会引起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。

  第二个作用：R2可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 就非常有可能导通，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，具体计算过程如下：

  图中的C2为电源滤波电容，滤除电源高频杂波。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，具体能够准确的通过真实的情况选择。

  蜂鸣器竟然有EMI 辐射？！在 NPN 3.3V 控制有源蜂鸣器时，在电路的 BUZZER 输入 高电平，让蜂鸣器鸣叫，检测蜂鸣器输入管脚（NPN 三极管的C极处信号，发现蜂鸣器在发声时，向外发生1.87KHz，-2.91V 的脉冲信号，蜂鸣器自身发放脉冲如下图所示。

  在电路的BUZZER 输入20Hz的脉冲信号，让蜂鸣器鸣叫，检测蜂鸣器输入管脚处信号，发现蜂鸣器在发声时，在控制电平上叠加了1.87KHz，-2.92V 的脉冲信号，并且在蜂鸣器关断时出现正向尖峰脉冲（≥10V），如下图所示。

  上图中1.87KHz，-2.92V 的脉冲信号应该是有源蜂鸣器内部震荡源释放开来的信号。常用有源蜂鸣器大致上可以分为压电式、 电磁震荡式两种， iMX283 开发板上用的是压电式蜂鸣器，压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成，而多谐震荡器由晶体管或集成电路构成，我们所用的蜂鸣器内部含有晶体管震荡电路（有兴趣的朋友能自己拆开看看）。

  有源蜂鸣器产生脉冲信号能量不是很强，可优先考虑增加滤波电容将脉冲信号滤除。在有源蜂鸣器的两端添加一个104的滤波电容，脉冲信号削减到-110mV，减少蜂鸣器自身发放脉冲如下图所示，但顶部信号由于电容充电过慢，有点延时。

  作为标准电路，需要仔细考虑电路的兼容性问题，比如同样耐压不一样的功率的有源蜂鸣器，有 源蜂鸣器和无源蜂鸣器的兼容性问题。

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  为了电路的兼容性和可扩展性，电路需要仔细考虑兼容不同厂家和不一样的功率的蜂鸣器。同一 个耐压的蜂鸣器主要是蜂鸣器的内阻和工作电流不一样，一般 3V~5V 耐压的蜂鸣器，不一样的功率的蜂鸣器导通电流是 10mA~80mA。我们按照上限功率的蜂鸣器去设计电路就可以，即三极管的推动电流按照 80 mA 设计。

  如果电路更换功率稍大一点的有源蜂鸣器，可根据上面的计算方式计算 R1 的大小。

  在电路的设计过程中，往往会碰到需求变更，比如项目前期，对蜂鸣器的发声频率没有 要求，但后期有要求，要换掉为无源蜂鸣器，这时就需要修改电路图，甚至修改 PCB， 这样就增加了改动成本、周期和风险。

  有源蜂鸣器和无源蜂鸣器的驱动电路区别主要在于无源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，在蜂鸣器两端会有反向感应 电动势，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。而如果电路中工作电压较大，要使用耐压值较大的二极管，而如果电路工作频率高，则要选 用高速的二极管。这里选择的是 IN4148 的开关二极管。NPN 无源蜂鸣器控制电路图如下所示。

  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，通常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。

  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，其主要参数是外观尺寸、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。这些都能够准确的通过需要来选择。

  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。

  1、蜂鸣器的作用：蜂鸣器是一种一体化结构的电子讯响器，采用直流电源供电，大范围的应用于计算机、打印机、复印机、报警器、电子玩具、汽车电子设备、电话机、定时器等电子科技类产品中作发声器件。

  3、蜂鸣器的电路图形符号：蜂鸣器在电路中用字母“H”或“HA”（旧标准用“FM”、“LB”、“JD”等）表示。

  1、压电式蜂鸣器：压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后（1.5V-15V直流工作电压）,多谐振荡器起振,输出1.5-2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制造成。在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。2、电磁式蜂鸣器：电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。

  大家要了解有源和无源这里的“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。这是通过驱动原理来分别的方法。

  用万用表电阻档Rxl档测试:用黑表笔接蜂鸣器 +引脚，红表笔在另一引脚上来回碰触，如果触发出咔、咔声的且电阻只有8Ω(或16Ω)的是无源蜂鸣器;如果能发出持续声音的，且电阻在几百欧以上的，是有源蜂鸣器。同时有源蜂鸣器直接接上额定电源(新的蜂鸣器在标签上都有注明)就可连续发声;而无源蜂鸣器则和电磁扬声器一样，需要接在音频输出电路中才能发声

  蜂鸣器分无源和有源两种，从电路上来看，这两种蜂鸣器在这都可以工作，区别是单片机程序不一样。

  所以在Beep节点输入PWM脉冲时，蜂鸣器就会发出响声。工作过程很简单，再看看每个元件的作用：

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

  一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；

  二是方便调试。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。