蜂鸣器基础：技术、音调和驱动电路
蜂鸣器为电子产品和用户之间提供沟通，提供了一种高效且经济实惠的方式。在这篇博客文章中，Same Sky 详细介绍了磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器的差异，以及如何根据您的应用需求选择适合的蜂鸣器。在这里，您可以了解更多关于这些蜂鸣器类型的区别，包括其结构、电压、电流、声压级（SPL）能力等方面的内容。 在产品与用户之间传递信息有许多选择。其中，音频沟通最常见的选择之一是蜂鸣器。在设计过程中，了解蜂鸣器的一些技术和配置非常有帮助。因此，在这篇博客文章中，Same Sky 介绍了蜂鸣器的典型配置，提供了蜂鸣器音调的示例，并展示了一些常见的驱动电路选项。
磁式和压电蜂鸣器
蜂鸣器设计中最常用的两种技术是磁式（magnetic）和压电式（piezo）。许多应用会选择使用磁式或压电式蜂鸣器，但关于选择哪种技术则取决于许多不同的限制条件。与压电蜂鸣器（12~220 V，< 20 mA）相比，磁式蜂鸣器通常在较低电压和较高电流（1.5~12 V，> 20 mA）下工作，而压电蜂鸣器则往往具有更高的最大声压级（SPL）的能力。然而，需要注意的是，压电蜂鸣器提供的更高SPL需要更大的封装尺寸。 在磁式蜂鸣器中，电流通过一根电线线圈，从而产生磁场。当电流存在时，一个柔性的铁磁盘会被线圈吸引，而当线圈中没有电流时，该铁磁盘会恢复到“静止”位置。磁式蜂鸣器的声音是通过铁磁盘的移动产生的，方式类似于扬声器中的振膜如何产生声音。磁式蜂鸣器是一个电流驱动的器件，但其电源通常是一个电压源。线圈中的电流由所施加的电压和线圈的阻抗决定。
典型磁式蜂鸣器的结构
压电蜂鸣器与磁性蜂鸣器用于相似的应用中。压电蜂鸣器的构造是通过在一片压电材料圆盘的两个表面上放置电接点，然后将圆盘的边缘支撑在一个外壳中。当在两个电极之间施加电压时，压电材料由于所施加的电压而产生机械变形。压电圆盘在蜂鸣器内的这种运动，以类似于磁性蜂鸣器中铁磁圆盘的运动或上面提到的扬声器锥盘的方式产生声音。
典型压电蜂鸣器的结构
压电蜂鸣器与磁性蜂鸣器的不同之处在于，压电蜂鸣器通过电压驱动，而磁性蜂鸣器通过电流驱动。压电蜂鸣器被建模为一个电容，而磁性蜂鸣器则被建模为一个与电阻串联的线圈。磁性蜂鸣器和压电蜂鸣器产生声音的频率可以通过驱动蜂鸣器的信号频率在较大范围内控制。压电蜂鸣器的输入驱动信号强度与输出音频功率之间表现出相对线性的关系，而磁性蜂鸣器的音频输出随着输入驱动信号的减弱会迅速下降。
图表显示压电蜂鸣器和磁性蜂鸣器中驱动信号与音频输出之间的关系
磁性或压电指示器的应用电路
一个指示器仅需要直流电压即可运行，并且只要电压存在就会发出声音。
磁传感器的应用电路
磁性换能器需要一个激励波形来驱动蜂鸣器。激励波形可以使用任意波形和广泛范围的频率。原理图中的开关用于放大激励波形，通常是一个双极型晶体管 (BJT) 或场效应晶体管 (FET)。二极管用于钳位在开关（晶体管）快速关闭时产生的反向高压。
压电换能器的应用电路
压电换能器可以用类似于磁性换能器的电路来驱动。在压电换能器上的二极管并不是必须的，因为压电换能器的电感很小，但需要一个电阻，当开关断开时用于复位电压。这个电路通常不会用来驱动压电换能器，因为电阻会消耗功率。可以使用其他电路通过增加施加到换能器的峰峰电压来提高压电换能器的声音水平。
用于压电传感器的全桥电路
全桥电路通常用于驱动压电换能器。使用由四个开关组成的全桥的优点在于，施加在换能器两端的峰峰值电压是可用电源电压的两倍。使用全桥驱动器会使施加到换能器的电压翻倍，从而导致声音音量增加约6 dB。
结论
蜂鸣器是一种简单且廉价的方式，用于在电子产品与用户之间提供通信。压电蜂鸣器和磁性蜂鸣器被用于类似的应用，其主要区别在于磁性蜂鸣器在较低电压和较高电流下工作，而压电蜂鸣器通常具有更高的声压级（SPL）且通常占用更大的安装空间。作为指示器配置的蜂鸣器仅需要直流电压即可工作，但仅限于一个单一的音频频率；而换能器则需要外部电路支持，但能够提供更广泛的音频频率范围。
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