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，称逆压电效应。如果压力是一种高频震动，则产生的就是高频电流。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。
蜂鸣器端口信号主控芯片端口信号
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
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：
1.SPECIFICATIONS (规格)
Part No. PA-2220B03
Item (项目) Specifications [规格] Conditions[条件] Operating voltage (Vp-p)
工作电压
1~25Vp-p
Min Sound Pressure Level 最小输出声压min 85dB
At 2000Hz/9Vp-p Square
Wave/10cm
Resonant Frequency (Hz)
额定频率
2.0±0.3kHz Operating Temperature (℃)
工作温度
-20~+70 Storage Temperature (℃)
储存温度
-30~+80
Case Material/Color 外壳材料及颜色PPO/Black (聚苯醚，黑色) 阻燃等级：V0
Weight (g)
重量
2.5g
标准测试条件：温度25±3℃，湿度60±10% R.H.
2.DIMENSIONS (尺寸)
Unit: mm 未注公差:±0.5
3.FREQUENCY AND VOLTAGE RESPONSE (频率曲线图) 蜂鸣器声级与驱动电压的关系，接近线性关系：
4.TEST METHOD(测试方法)
SOUND PRESSURE LEVEL,CONSUMPTION(声压测试线路图)
TEST CIRCUIT (测试电路)
5.RELIABILITY TEST (可靠性试验项目)
6.
以上面测试电路为例，通过计算可知匹配电阻的取值范围，假设三极管放大倍数为200，控制频率为2KHz，控制电压为5V，三极管基极限流电阻为1KΩ，蜂鸣器的等效电容为25000PF。VDC=9V。
⑴则匹配电阻要满足的放电时间为：
t<1/2*1/2000 S=250uS
t= RC*Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]=RC*ln9≈2*RC=2*0.000000025*R<250uS
则R<5KΩ
⑵要满足三极管工作在饱和区，则需满足I c<βI b
I b=（5-0.7）/1000=4.3mA
I c=（9-0.3）/R<200*4.3mA
则R>10.2Ω
综合（1）（2）可知，R的取值为10.2Ω当三极管工作在饱和区时，三极管Vce=0.3V,则加在电阻两端的电压为Vr=9-0.3=8.7V
则其电阻的功耗为P=U*U/R=8.7*8.7/R
因为10.2Ω所以8.7*8.7/10.2>P>8.7*8.7/5000
则7.4W>P>0.015W
