一个最简单的电路内含很多知识点，老手也不见得都整明白

穿越318

这是一个12V的倒车蜂鸣器电路超级简单，但是完全整明白也不容易。总共就这么几个原件，拆掉其中1、2个，照样工作这是为什么呢？我仔细分析了一番，说的不对的请大家指正。
这是同一个电路，只是拆掉电容，但是效果完全不一样。如果我不说，你能看出来下面波形分别对应哪个电路吗？




1.先从最简单的开始研究，把电容全部去掉，经测试，照样工作，而且声音很大并且3V电压即可非常响。厂家为什么要花那两个电容的钱呢，省点成本不好吗？咱们往后分析。。。

这是电路对应的波形是最简单的三极管自激振荡。别看这么简单，但是里面知识点还是蛮多的，适合新手仔细研究。大致工作过程如下：
波形说明：蓝色的是B点波形，黄色是A点波形。三角电感是6*8尺寸的，但是感值上下差不多，我在某宝都找不到这个型号，一般的三角电感都用于升压，两个绕组感值相差很大，像这种匝数基本一样的不好找。两个绕组的阻值分别是110欧姆和146欧姆。同向绕制的
T1:上电UBE经R1限流，打开三极管。CE导通处于放大状态，L2处的电流时经过放大的，所以L2充磁强于L1，强磁的L2正反馈于L1，所以UBE进一步增大，这样同步作用下，UCE很快饱和。ICE不再继续增大因此UBE也不再被动继续增大。波形上，蓝色线到达顶点，黄色线在0V左右徘徊没什么太大变化。


T2:电流不再增大，L2很不爽，于是极性反转，变为上正下负，L1变为下正上负，由于转变后的L1与电源电压同向，所以UBE下降缓慢，UCE从饱和回到放大状态，当UBE电压降至0.7V以下时，Q1关断，ICE急剧下降，L2的感应电动势会迅速增大，并抵消掉电源电压和L1的电动势，将UBE拉低至负电压，Q1进一步关断（此时其实ICE还是有小电流的，属于漏电流这个就容易搞不清）。波形上，蓝色线缓慢下降，黄色线缓慢升高，两线交叉点大约就是0.7V左右，这点开始，两端电压迅速变化到达各自峰值。


T3:L2感应电压下降，UBE逐渐升高，ICE接近0时，L2的电压就抵消不了电源电压了，随着UBE逐渐升高，Q1打开，L2重新变成下正上负，此时L2又不爽了，所以会有短暂的A点为负电压，电流逐渐升高，A点电压也随之上升，但由于Q1的导通，此时最大也就上升到0.3V不可能再多了。波形上，两线交叉点附近会有一个小的电压波动，这个应该就是L2的再次反转导致的。


T4:这一个过程没什么可说的，下一个循环开始，就这样按照2.9K左右的频率振荡。

2.加上C1看看什么效果

这次发现波形好看多了，频率也下降了，变成2K左右了。原因是加上电容后，UBE的上升不是那么陡峭了，而是缓慢上升，下降时也不是那么慢了，基本可以达到标准正弦波。而且声音也不那么刺耳了，并且A点峰值电压也比刚才高，声音更大点。看来这里C1的使用时运用了电容的储能特性改变了波形，同时改变了频率和音质。
3.把C2也加上去，看看啥效果

这次声音明显变大了，而且声音浑厚不是那么刺耳，看来这两个电容都不能省，都有他的作用的。
中间的波形是A-B两点之间的波形，可以看出蜂鸣器就是通过两点电压不断的改变并且有短暂的峰值反向峰值电压而工作。后面波形依然是A、B两点各自波形，直观的发现加上C2后，整个电路工作发生了根本的变化，不再像刚才那样的两个正玄波了，而是图上的波形。我猜测应该是如下原因：

当ICE饱和之后，电流开始减小，受C2影响，UBE迅速下降而不是缓慢下降，同时UCE急剧升高并且此时C2还起到倍压效果，导致A点电压峰值达到33V。这个高电压是不容易掉下来的，因为L2的这个高电压会与L1(因为L1的感应电动势相比L2小太多可以忽略不计）C1形成并联振荡，同时又与C1形成串联振荡（但C1受制于电源电压影响，第一个充电周期结束后振荡就不明显了），而L2L1C1的振荡会一直持续到电压下降到电源电压附近才会迅速被电源电压抵消，这之前到刚才峰值那一段时间，三极管都是截止的，只是这个能量逐渐下降的振荡在循环。这个小循环结束后，才开始下一轮的大循环。由此可以看出，这个电路是声音又大又节能，因为频率只有几百赫兹，既能达到提醒路人注意的效果同时又不会发出扰民的那种刺耳声，并且还兼顾了省电节能的效果。

欢迎同样也是爱钻牛角尖的你一起讨论，这是我对这个简单电路的仔细分析，其实还有很多需要研究的，比如电感为什么用这么大的，改成升压电感是否可行，磁通量，磁饱和，高频干扰等等太多了，如果一句简单的单管自激振荡多数人都知道，你们会仔细研究每一个元器件在里边的作用吗。我通过这次认真的分析，对电容和电感以及三极管的几个工作状态都有了很深刻的认识。哪里说得不对，也欢迎大家指正。

衡水家维

不要电容就是传说中的焦耳小偷

42936434

这是模拟电路图模拟出波形的？

zghsgi

这是一个值得学习的好帖子

nnsat

玩过音响的都知道

ciker_li

学习学习

fanzhihao

好帖子，最近正在学这个东西呢。

fanzhihao

蜂鸣器是无源压电陶瓷片吗？

邓穿石

按照原理，L1L2的方向应该标错了
可以测1-3脚的电感量看是42还是2来确定的

C2的作用是让三极管的驱动电流叠加个R1C2的频率
最后结果是主频R1C2控制，副频是电感+C1+蜂鸣器的等效电容一起控制

穿越318

邓穿石 发表于 2021-2-8 10:38
按照原理，L1L2的方向应该标错了
可以测1-3脚的电感量看是42还是2来确定的

感谢互动回复，我特意拆下来测了一下，是82MH。本来想的是相当于电感串联42MH，这数值可能与共同绕在一个磁芯上有关，测试值可能是带有感应性质。下一步准备把他拆了看看到底怎么绕的。我开始也认为这是跟焦耳电路差不多，经过仔细琢磨，感觉不太一样，焦耳的两个线圈是反向绕制的，利用极性转换与电池同向来提升电压点亮灯。焦耳的两组线圈应该属于友好交流式的正反馈但是我感觉这三脚电感的正反馈是强大欺负弱小式的正反馈。因为R1有121K，电流非常小，而集电极那边的电流近似短路，瞬间电流一定非常大。

穿越318

fanzhihao 发表于 2021-2-8 10:20
蜂鸣器是无源压电陶瓷片吗？

对，无源的压电陶瓷蜂鸣器，个头比较大的那种

穿越318

衡水家维 发表于 2021-2-7 23:24
不要电容就是传说中的焦耳小偷

开始我也这样认为，但是后来感觉不太一样，焦耳的抽头两边线圈一定是反向的。这个两组线圈同名端是同向的。起初不理解负反馈怎么能起振，后来看了很多资料，发现也有类似的

穿越318

42936434 发表于 2021-2-8 08:18
这是模拟电路图模拟出波形的？

不是模拟的，是示波器测试的。双通道同时观察两个点的波形图。

邓穿石

穿越318 发表于 2021-2-8 21:10
感谢互动回复，我特意拆下来测了一下，是82MH。本来想的是相当于电感串联42MH，这数值可能与共同绕在一个 ...

是我说错了，一个磁芯的两线圈电感，的确不是简单相加，是开平方后相加再平方。
但一定是同向增加反向抵消。
所以你原来标的方向是错了。

BH3QLK

这么深奥？基本功不扎实还真不好分析

la45088d1

我要说的可能你不信，其实第一种电路工作是最理想的，元件也是最少的。
对于声波换能器来说，能调出第一幅图的驱动状态那参数设计就很不错了。第一幅图A点对应BJT的集电极波形，B点相当于为经电阻衰减的基极驱动波形。可以看到集电极电压波形整体光滑并呈现正弦规律的上升下降，当集电极电压下降到接近0时，B极电压才开始上升，BJT近似软开启；当基极电压减弱到近0时，集电极电压才开始以正弦规律上升，BJT近似软关断。总体来说由于压电陶瓷片是一个容性器件，与抽头电感组成了谐振回路，BJT通过激励这个谐振回路，并通过谐振回路电压周期性过零的特性实现了软开关从而取得了最少的开关损耗。同时，若抽头电感选择得当，使得其感抗与压电陶瓷片的静电容或者叫支架电容相互抵消，那么谐振频率就几乎由压电陶瓷片的机械谐振频率决定，此时压电陶瓷片功率因素最高，阻抗最低，输出功率最大声音自然就越响，就是所谓的刺耳。
图二加了一个电容以后回路失谐，效果就明显变差了，机电转化率低了些可能回路的电压振幅反而增大，当然频率拉低了一些可能声音就柔和些。第三幅图更糟糕，反馈电容容量过大使得谐振回路的很大一部分能量全部被BJT的基极旁路到地，负载明显加重Q值降低，所以回路波形惨不忍睹。

事实上，这个电路的原型可以认为是准谐振电路，通过单BJT半周期钳位LC并联谐振回路，在给回路补充能量时同时对外传递能量；半周期BJT关断让回路自由振荡同时也传递能量。LC回路不是完全自由振荡，所以叫准谐振。这个电路跟电磁炉电路非常相似。另外值得注意的是，抽头电感可以进行等效，变成三个独立的电感，其中一个作为LC谐振回路与低阻电源的分割——扼流电感。

穿越318

la45088d1 发表于 2021-2-10 23:02
我要说的可能你不信，其实第一种电路工作是最理想的，元件也是最少的。
对于声波换能器来说，能调出第一幅 ...

的确像你说的，蜂鸣器不仅仅是一个简单的发声负载，他的容性不可忽视，而且我觉得他既然产生机械变形那么必然也会有感性像晶振一样，只不过稳定性远不如晶振。但他对电路工作的影响是绝对存在的，最简单那个波形单从振荡分析确实是最理想，可能是在设计的时候为了改善音质而破坏了原来的波形，最后那个我也感觉从振荡和阻抗角度分析很糟糕，但是声音的大小和不刺耳确实是最后一个波形耳朵听着最舒服。真的是别看这么简单个小电路，把他整个工作过程分析明白真的需要深厚的功底，能看出您是个老玩家了，感谢回复，很多分析的细节我赞同。

13938863751

这是一个值得学习的好帖子

Ch-Lei

楼主真用心，我也学习下，长长知识

aybeizhan

好帖子，学习了。