【導(dǎo)讀】蜂鳴器是我們在電路設(shè)計(jì)中使用的常見的一種預(yù)警發(fā)聲器件，我們常使三極管的工作于開關(guān)狀態(tài)來驅(qū)動(dòng)它。然而越簡單的電路，很多人在設(shè)計(jì)時(shí)往往越容易忽略細(xì)節(jié)，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。
蜂鳴器是我們在電路設(shè)計(jì)中使用的常見的一種預(yù)警發(fā)聲器件，我們常使三極管的工作于開關(guān)狀態(tài)來驅(qū)動(dòng)它。然而越簡單的電路，很多人在設(shè)計(jì)時(shí)往往越容易忽略細(xì)節(jié)，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。
我們在數(shù)字電路設(shè)計(jì)的中常常用三極管的開關(guān)特性把數(shù)字信號(hào)的“1”和“0”來轉(zhuǎn)化成實(shí)際電路中的“通”和“斷”，來驅(qū)動(dòng)一些蜂鳴器、數(shù)碼管、繼電器等需要較大電流的器件。然而在使用的過程中，如果不在意細(xì)節(jié)，三極管就可能無法工作在正常的開關(guān)狀態(tài)。 終無法達(dá)到預(yù)期的效果，有時(shí)就是因?yàn)檫@些小小的錯(cuò)誤而導(dǎo)致重新打板，導(dǎo)致浪費(fèi)。
這里小編把自己使用三極管的一些經(jīng)驗(yàn)以及一些常見的誤區(qū)給大家分享一下，在電路設(shè)計(jì)的過程中可以減少一些不必要的麻煩。我們來看幾個(gè)三極管做開關(guān)的常用電路畫法。蜂鳴器我們選擇了常用的蜂鳴器。
今天，我們來討論一下增益帶寬積，下圖是運(yùn)放內(nèi)部晶體管的數(shù)學(xué)模型：
圖1
例：圖一中a電路中三極管我們選擇了2N3904三極管，2N3904是現(xiàn)在常用的NPN三極管。其耐壓值40V，Pcm=400mW，Icm=200mA，β=100-400。蜂鳴器LS1接在三極管的集電極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)取5V，電阻按照經(jīng)驗(yàn)可以取4.7K。假設(shè)三極管放大倍數(shù)為100，蜂鳴器的工作電流為20mA，即Ic=20mA。Ib=Ic/β=0.2 mA。當(dāng)基極電流大于0.2 mA時(shí)，蜂鳴器均可正常發(fā)聲。a電路中的基極電流Ib=（5V-0.7V）/4.7K=0.9mA，大于0.2 mA，可以使蜂鳴器正常發(fā)聲。b 電路用的是2N3906三極管，PNP型，同樣把蜂鳴器LS2接在三極管的集電極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)是5VTTL電平。由于2N3906其他參數(shù)和2N3904基本一致，因此計(jì)算過程不再贅述。以上這兩個(gè)電路圖都可以正常工作。
圖2
圖二的兩個(gè)電路和圖一相比，把蜂鳴器接在了三極管的發(fā)射極。在c電路，假設(shè)基極電壓為5V，基極電流Ib=（5V-0.7V- UL）/4.7K，其中UL為蜂鳴器上的壓降。如 果UL比較大，那么相應(yīng)的Ib就小，很有可能Ib<0.2mA，Ic<20mA，無法驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。有人認(rèn)為把R3的阻值減小，Ib就可以變大，大于0.2 mA時(shí)，蜂鳴器就可以正常工作。但是蜂鳴器的壓降很難獲知，而且有些蜂鳴器的壓降可能變動(dòng)，這樣一來基極電阻阻值就很難選擇，阻值選擇太大就會(huì)驅(qū)動(dòng)失敗，選擇太小，損耗又變大。d電路也會(huì)出現(xiàn)同樣的問題，所以不建議選用圖二的這兩種電路。
圖3
圖三這兩個(gè)電路，電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為3.3VTTL電平，常出現(xiàn)在3.3V的MCU電路設(shè)計(jì)中，如果不注意就很容易就設(shè)計(jì)出這兩種電路，而這兩種電路都是錯(cuò)誤的。
先分析e電路，這是典型的“發(fā)射極正偏，集電極反偏”的放大電路，或者叫射極輸出器。當(dāng)PWM信號(hào)為3.3V時(shí)，Ib=（3.3V-0.7V- UL）/4.7K，會(huì)出現(xiàn)和圖2中c電路中一樣的情況。
f電路也是一個(gè)很失敗的電路，首先這個(gè)電路導(dǎo)通是沒有問題的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為0V時(shí)，蜂鳴器可以正常動(dòng)作。然而這個(gè)電路是無法關(guān)斷的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM為3.3V高電平的時(shí)候，Ube=5V-3.3V=1.7V, Ube>0.7V，三極管仍可以導(dǎo)通，于是蜂鳴器會(huì)一直響。那這個(gè)問題有辦法解決嗎？有，如果你的MCU支持OD（開漏）驅(qū)動(dòng)方式，可以在開漏輸出后用上拉電阻把電平拉到5V，這樣 Ube=5V-5V=0V, Ube<0.7v,三極管就可以正常的關(guān)斷了。
總結(jié)：
三極管作為開關(guān)器件，雖然驅(qū)動(dòng)電路很簡單，要使電路工作更加穩(wěn)定可靠，還是不能掉以輕心。為了避免出錯(cuò)，個(gè)人建議是優(yōu)先采用圖一的電路，盡量不采用圖二的電路，避免使用圖三的工作狀況。
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