0 、问题提出
阅读关键词：蜂鸣器 PROTEUS 电子元器件 硬件计算 电子小制作
在前几期的电子小制作中，一直着在讲述做智能小车。而正在这几天用到PROTEUS软件进行仿真。其中有一个仿真就是蜂鸣器。开始发现在PROTEUS仿真，蜂鸣器就是不响。就随手上网上找一下，发现了个情况，就是很多的电子小制作过程中，也出现蜂鸣器不响的情况，网上也有很多的问与回答（图1）。但是发现很多的回答并没有从根本上解决问题。首先是没有从里面理论上给分析清楚；其次也有很多结论值得商榷。都匆忙的认为调整蜂鸣器的设定电压有问题，甚至是电压应该不超过2伏为宜，其实蜂鸣器作为一个常用的负载，其电压的幅度范围也很大，怎会必须设定在2V呢（图1-1），所以此就先停下来DIY制做。而来系统分析一下蜂鸣器不响的原因及解决方案，供和大家讨论。
1、基本介绍
我们知道，蜂鸣器按照驱动方式可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种。这里的有源和无源当然不是指有无电源，而是指有无振荡源。有源蜂鸣器内部自带了振荡源，如此直接给电平就可以驱动它发声。而无源蜂鸣器内部是不带振荡源的，要让它响必须给脉冲频率信号来驱动它才会响。
在PROTEUS软件里，元器件代号为BUZZER，分两种，见图 2，上面的是无源，下面的是有源，但二者的符合图相差不大，难以区分。
在本研究中，我们就从无源的蜂鸣器来分析。而对于有源的蜂鸣器就相对来说更简单些。我们进行试验。通过软件模拟发现，当用无源的蜂鸣器进行模拟时，由于他是无源的，没有震荡器。因此你如果直接地接上5V直流电源时，不会出现蜂鸣。而我们采用一个脉冲电源，再一次接上这个无源的蜂鸣器，那么设定好参数之后，你就会你发现蜂鸣（电脑上有蜂鸣声响），从而你会体会到有源和无源的区别。如图 3 所示。
2、原理仿真
既然蜂鸣器能够发生蜂鸣，那为什么很多人会出现在PROTEUS软件模拟时不出声呢？这里我们就系统的讨论一下。我们知道。蜂鸣器作为一个负载，理论上说只要恰当接上脉冲电源就应该能够蜂鸣。所以我们选择最简单的电路入手进行分析。而不像其他复杂的从单片机入手那样来分析。这里我们选择脉冲电源、蜂鸣器和电阻，然后电路连接上。当然是在软件上进行。就完成了电路设计。可以看到，这里也就只有电源和蜂鸣器负载和电阻这三个参数。那么既然PROTEUS里默认蜂鸣器的电压为12V，那么我们就先从12V入手来调节设定参数值。可以看到不同的电阻情况就会有不一样的结果，图4。对比图的1和2。同样脉冲电压选定12V，R1选定120欧姆。同样是蜂鸣器的电压设定为2伏。但当它的电阻设定为12欧姆时（图 5），没有出现蜂鸣。而但当它的电阻设定大于等于20欧姆时就会出现风鸣。可见蜂鸣器的电压设定为2伏意义不大。
这一次我们同样脉冲电压设为12V，而R1设定为12欧姆，即使蜂鸣器设定为12V，R为12欧姆，也依然有蜂鸣声响，如果再一次脉冲电压设定为5V，而R1设定为1欧姆，姆蜂鸣器电压设定为5V，R为12欧姆，同样有蜂鸣（图4 的 3 和 4）。可以看到蜂鸣器蜂鸣与否与电压设定2V没有任何关系。
3、理论计算
那为什么会出现这样情况呢？这就需要我们从理论上进行分析。我们知道，作为负载，没有能够运行，那就是没有达到它的运行条件，也这里也就是没有达到功率条件，因此不能够驱动负载，蜂鸣器也就是不能够蜂鸣。其实这个电路可以看作很简单，只是一个串联电路问题，那么我们只要计算一下蜂鸣器的负载电压的情况即可，细致分析也可以从功率入手来计算。下面我们以图4的1和4为例进行计算，我们把电路单独拿出来，如图6 ，1的电源电压都是12V ，R1 都是120欧姆，蜂鸣器电阻分别为12欧姆 ，经过计算，可以得到，图4.1的蜂鸣器负载电压约为1V，远小于设定的电压2V，而图4.4的蜂鸣器负载电压约为5V，由此可以确定图4.1不能蜂鸣，而图4能够蜂鸣，当然细致计算应该比较功率情况是否达到额定功率，当然，这里简单处理，忽略电源电压是脉冲的情况。
4、单片机应用
我们把这种情况进行扩展一下，也就是大多数所讨论的连接在单片机的情况。
如果把蜂鸣器连接在单片机上，由于蜂鸣器的功率比较大，所以需要通过三极管来驱动，由于是三极管，就在基极处有限流电阻。通过单片机引脚的高低电平，来控制三极管导通与否，完成对蜂鸣器的供电。
一般而言，不管什么型号的三极管，加负载的时候一定要加在集电极上，这是也是接口设计中的一个基本原则。因为，主要从半导体结构上看，晶体管的C极面积最大，适合加载较大电流；而发射极回路中有电流负反馈作用，实际上加于发射结上的电压和电流都比较小，三极管是工作于放大区而不是期望的饱和区，这样在CE之间会产生较大管压，能量较多地损耗在三极管上，而负载实际上得不到足够的电压。
大多数的认为把蜂鸣器设定电压小到2V时，才能使蜂鸣器发声蜂鸣的情况，就是把蜂鸣器放在发射极上了，蜂鸣器获得的电压很小，所以也能设定2伏才能蜂鸣。正常的话，蜂鸣器放在集电极上，就完全没有整个问题了，蜂鸣器也就任意设定了，不存在设定2伏的情况了。
当然，以上只是个人的见解，欢迎大家对此问题，提出意见。
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