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蜂鸣器工作原理介绍及并联电阻原理

目前市场上广泛使用的蜂鸣器有电磁式与压电式，我司使用的蜂鸣器以压电式为主。
压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器，压电蜂鸣片（以压电陶瓷为主，如下图所示），阻抗匹配器及共鸣箱，外壳等组成。其主要原理是以压电陶瓷的压电效应，来带动金属片的震动而发声。
压电蜂鸣片

压电陶瓷其实是一能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料。所谓压电效应是指某些HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/298837.htm"\t"_blank"介质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波振动那样小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电，便会产生电位差，这是HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/8105775.htm"\t"_blank"正压电效应。反之，施加激励电场或电压，介质将产生机械变形，产生机械应力，称HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/6105700.htm"\t"_blank"逆压电效应。如果压力是一种高频震动，则产生的就是HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/6065006.htm"\t"_blank"高频电流。而高频电信号加在压电陶瓷上时，则产生高频声信号（机械震动），这就是我们平常所说的超声波信号。也就是说，压电陶瓷具有HYPERLINK"http://baike.baidu.com/view/28598.htm"\t"_blank"机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。压电式蜂鸣器就是运用其将电能转换问机械能的逆压电效应。
压电蜂鸣器的主要应用电路如下图所示，R为阻抗匹配电阻。

当脉冲信号为高电平时，通过三级管导通，则在蜂鸣器两端形成一个VDC的电压，使压电陶瓷产生形变。当脉冲信号为低电平时，通过三极管关断。此时压电陶瓷形变复原，则在其两端产生一个由机械能转换为电能的电压，此时的电压需要通过阻抗匹配电阻进行释放，从而可使蜂鸣器产生一个稳定频率的声音信号。如下图所示，幅值与VDC相等，频率与芯片控制端口频率相等。
主控芯片端口信号
蜂鸣器端口信号

R=1K时蜂鸣器两端信号

蜂鸣器两端，以及当R=1K时，其等效电容的放电时间为46us

蜂鸣器两端，以及当R=100Ω时，其等效电容的放电时间为6.8us

蜂鸣器两端，以及当R=10K时，其等效电容不能完全放电完成

若将其阻抗匹配电阻去除，则压电陶瓷两端的电压无法释放，这样就会在其两端产生一个稳定的电压，大小与VDC相等，具体如下图所示：

而阻抗匹配器阻值的选取，推荐值为R=VDC*100Ω，我司蜂鸣器两端的电压为10V~12V,因此选取阻值为R=10*100Ω=1000Ω=1KΩ.

现就目前我司使用的一款PA-2220B03为例进行说明：
其内部等效电路如下图所示：

SPECIFICATIONS(规格)

PartNo.PA-2220B03Item(项目)Specifications[规格]Conditions[条件]Operatingvoltage(Vp-p)
工作电压1~25Vp-pMinSoundPressureLevel
最小输出声压min85dBAt2000Hz/9Vp-pSquareWave/10cmResonantFrequency(Hz)
额定频率2.0±0.3kHzOperatingTemperature(℃)
工作温度-20~+70StorageTemperature(℃)
储存温度-30~+80CaseMaterial/Color
外壳材料及颜色PPO/Black(聚苯醚，黑色)
阻燃等级：V0Weight(g)
重量2.5g标准测试条件：温度25±3℃，湿度60±10%R.H.
DIMENSIONS(尺寸)
Unit:mm未注公差:±0.5

FREQUENCYANDVOLTAGERESPONSE(频率曲线图)

蜂鸣器声级与驱动电压的关系，接近线性关系：

TESTMETHOD(测试方法)
SOUNDPRESSURELEVEL,CONSUMPTION(声压测试线路图)

TESTCIRCUIT(测试电路)

RELIABILITYTEST(可靠性试验项目)
ITEM
(项目)METHODOFTEST
（试验方法）VARLANCEAFTER
CONDITIONIN(标准)1.DryHeatTest
(Storage)
高温放置试验Afterbeingplacedinachamberwith＋80±2℃for240hoursandthenBeingplacedinn