数码之家

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

微信登录

微信扫一扫,快速登录

搜索
查看: 2730|回复: 204

详细拆解两种有源蜂鸣器分析内部结构,并跑电路说明工作原理(更新)

    [复制链接]
发表于 2022-11-6 09:57:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 qrut 于 2022-11-6 12:40 编辑

第一个压电式有源蜂鸣器(这里的“有源”指的是自带振荡源),工作电压很宽。
IMG_20221102_133359.jpg

正面出声网罩,侧面小孔是内部压力平衡小孔,压电片振动时外部空气通过小孔进出交换,增强发声灵敏度和音量。
IMG_20221102_133403.jpg


pcb兼底盖,用的普通陶瓷压电片(有的型号用的特殊三电极压电片,分割出来的小电极用作内部振荡反馈)
IMG_20221102_133427.jpg


驱动结构一目了然,三颗电阻 两颗三极管 一颗二极管。
IMG_20221102_133448.jpg


下面是实物的原理图,属于两级晶体振荡器,波形理论上是正弦(实际这个极简的电路波形不会太好)。工作原理: r1 r3是两颗三级管集电极限流,和两颗三极管组成两级反相放大器,因此瞬时输入为正时经两级反相器后输出还是为正,等效一个同相放大器。vcc通过r1到d给q1提供偏置,集电极输出经r2耦合到q2基极,q2集电极输出通过压电片(压电片本身就是一个陶瓷谐振器)反馈到q1基极,压电片有选频作用,因此会谐振于自身特性频率上(大概几khz且和电源电压基本无关),此时谐振器呈纯阻性相位不会变化,因此q2输出信号通过压电片选频后反馈到q1基极形成正反馈,电路开始振荡。
IMG_20221102_140555.jpg

补充一下三电极压电式有源蜂鸣器实物图,可以看到正面陶瓷片金属化电极分割出一个小电极,由于压电片换能具有互逆性,因此压电片振动时小电极和公共极也相当于一个小压电片,受到振动后由于压电效应会产生电压信号,这个电压信号用做振荡器的反馈信号,以便配合振荡器起振。
IMG_20221106_113025.jpg

下面三电极压电式有源蜂鸣器技术参数和原理图,三极管和两颗电阻组成同相电流放大器,上电三极管在偏置电阻作用下半导通进入线性区,电流从正极通过三极管集电极到发射极到l电感到地形成回路,另一路电源正通过压电片m到g到L(扼流电感)到地形成交流回路,m g 得电瞬间f g 产生反馈电压(正反馈)加到三极管基级电路起振,由于fg产生的反馈电压来源于小压电片因此电压较高就代替了三极管的电压放大功能(电路中三极管只有电流放大作用)。三极管起振后L中的电流正弦规律变化和输入串联后通过 电源正 到m 到g 到l 到负极 回路驱动压电片振动。

IMG_20221106_112950.jpg


第二种是电磁式有源蜂鸣器,带了一个驱动三极管(注意这个三极管只起到开关的作用)。
IMG_20221102_140843.jpg


反面
IMG_20221102_140848.jpg


本体从板子上拆下来,用环氧树脂已经封死了。
IMG_20221102_141245.jpg


不同于普通的无源蜂鸣器,有源多采用一体外壳,非无源的上下拼接结构外壳,外壳更加的坚固可靠。
IMG_20221102_141316.jpg


暴力拆掉外壳
IMG_20221102_141838.jpg


套娃结构
IMG_20221102_141900.jpg


振片和无源的一样
IMG_20221102_142007.jpg


反面
IMG_20221102_142028.jpg


仔细看振片实际上是大小振片叠加(对于这点和作用,网络上很难找到针对性的介绍),其实这个小振片属于配重质量片,主要作用是增大 大振片中心质量,增强振动时的惯性,提高发声灵敏度和音量,假设强制去掉这个小振片这个蜂鸣器的音量会减小很多。
IMG_20221102_142151.jpg


反面,可以看到和小振片的结合是点焊工艺。
IMG_20221102_142232.jpg


振片下的线圈和磁铁,典型的电磁式蜂鸣器结构。
IMG_20221102_142306.jpg


磁铁
IMG_20221102_143901.jpg


但是和普通无源蜂鸣器不同的是采用了双线圈(线包),这个其实是为了配合简单的振荡电路采取的特殊设计,主要是把驱动线圈做成变压器初级次级结构配合驱动电路起振。这里的线圈既是驱动线圈还等效一个变压器。
IMG_20221102_143959.jpg


由于灌封了很厚的树脂,因此挖掉了一颗三极管,可以看到驱动板非常的简单。
IMG_20221102_144159.jpg


但是针对这种双线包的电磁式的有源蜂鸣器的实际原理图全网都找不到,无论国内国外(有个别视频网站up拆解视频里提供的电路图是风马牛不相及的错误原理图)。下面的电路图一眼看去就是最最简单的变压器耦合lc正弦波振荡器,本来电阻和q1还有t1 组成反向放大器通过t2耦合后送到q1基极起振(t1 线圈充当谐振电感,线圈分布电容充当谐振电容),180度相位转换靠t2同名端配置实现。但是q2的应用非常有悖于常理(集电极接地,正半周反馈时发射结也反偏),以为增加个q2有啥高超的技巧能为电路带来意想不到的好处,结果是我想多了。一开始以为q2是倒置应用(关于三极管倒置应用可以百度),但是仔细分析发现也不符合倒置应用条件,看了好一阵才明白这个另类的厂家的想法,原来就是用三极管集电结反偏应用利用结电容充当那颗耦合电容 ,为啥不直接用电容呢?难道一颗三极管比一颗电容成本要低些
IMG_20221106_080844.jpg

下面是常见的最简单的变压器耦合lc正弦波振荡器原理图,可以看到和上面的完全等效,次级耦合电容c就相当于上图的q2。
IMG_20221106_081320.jpg

两种有源蜂鸣器各有优缺点,压电式的得益于工作电压宽泛,在电压较高时声音会很大,但是体积较大,电磁式的低压工作特性较好,但是声音较小,体积小是优点。
还有的电磁式有源蜂鸣器用的单线包和专用集成驱动,制造工艺会更简单一些,用无源蜂鸣器的生产设备稍加改造就能生产,目前没买到单线包有源蜂鸣器,有机会再说。




打赏

参与人数 31家元 +1592 收起 理由
mydigit + 1000 恭喜获得原创文章热度奖励1000家元.
jf201006 + 20 優秀文章
shangh + 20 優秀文章
maidoo + 10 以資鼓勵
山东人 + 10 優秀文章
邓穿石 + 20 謝謝分享
hideaway + 20 原創內容
亚历山大 + 20 優秀文章
懒虫包子 + 20
yiyi520 + 10 謝謝分享

查看全部打赏

发表于 2022-11-6 10:04:29 | 显示全部楼层
是不是有线圈的音量会大些?
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:11:33 | 显示全部楼层
还没见过内部结构,多谢分享
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:20:07 | 显示全部楼层
用了这么多年,还真没拆过这些蜂鸣器,前排就坐,跟球球学习蜂鸣器结构和原理

                               
登录/注册后可看大图
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:28:22 | 显示全部楼层
看过以后,又长知识了。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:28:35 | 显示全部楼层
压电的需要更大的共鸣腔,所以体积不可能更小了。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:28:41 | 显示全部楼层
学习了,很详细
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:28:43 | 显示全部楼层
还真没见过
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:31:01 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
蜂鸣器里面原来是这个样子的啊

看来各种电子原件中的有源无源里面的源代表的意义不同啊
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:39:36 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
拆解彻底,还花功夫弄了原理,谢谢分享。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:43:46 | 显示全部楼层
一直以为电磁式的就像个小扬声器一样,原来也很复杂
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:49:18 | 显示全部楼层
感觉电圈的那种好些
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:49:45 来自手机浏览器 | 显示全部楼层
头一次在大佬贴的前排占座。

另外这种压电陶瓷的发声器,和超声波发声器的原理和材质一样吗?
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:56:22 | 显示全部楼层
红包买了几个,一直也没有用上。谢谢楼主的拆解分析分享。
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 10:56:32 | 显示全部楼层
原来里面的结构是这样的啊
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2022-11-6 11:00:30 | 显示全部楼层
sumandigit 发表于 2022-11-6 10:04
是不是有线圈的音量会大些?

帖子最后有总结~
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2022-11-6 11:00:38 | 显示全部楼层
huigu__ 发表于 2022-11-6 10:11
还没见过内部结构,多谢分享

谢谢支持~
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2022-11-6 11:01:38 | 显示全部楼层
yiguangqiang 发表于 2022-11-6 10:28
压电的需要更大的共鸣腔,所以体积不可能更小了。

嗯~
回复 支持 反对

使用道具 举报

发表于 2022-11-6 11:01:39 | 显示全部楼层
接在电脑上应该比电脑那个声音大
回复 支持 反对

使用道具 举报

 楼主| 发表于 2022-11-6 11:01:50 | 显示全部楼层
yangico 发表于 2022-11-6 10:28
学习了,很详细

谢谢支持~
回复 支持 反对

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册 微信登录

本版积分规则

活动

APP|手机版|小黑屋|关于我们|联系我们|法律条款|数码之家

闽公网安备35020502000485号

闽ICP备2021002735号-2

GMT+8, 2022-12-1 12:09 , Processed in 0.093600 second(s), 13 queries , Redis On.

Powered by Discuz!

© 2006-2021, MyDigit.cn

快速回复 返回顶部 返回列表