摘要：昨天测量了这款有源蜂鸣器的电路及其工作电压波形。它内部有压电陶瓷的驱动电路，但是这个电路让我感觉到非常奇怪。压电陶瓷是带有反馈电极的三端器件。但是，当我绘制出他的驱动电路电路图的时候，对于他的工作机制不是太理解。特别是它将电感放置在三极管的发射极。这与通常
昨天测量了这款有源蜂鸣器的电路及其工作电压波形。它内部有压电陶瓷的驱动电路，但是这个电路让我感觉到非常奇怪。压电陶瓷是带有反馈电极的三端器件。但是，当我绘制出他的驱动电路电路图的时候，对于他的工作机制不是太理解。特别是它将电感放置在三极管的发射极。这与通常电路设计中的电感位置不同。通常情况下，电感是放置在三极管的集电极，之所以选择电感，是因为需要利用电感的电压与电流之间的微分关系，将基极电压信号移相90°，这样才能够产生正反馈。下面，测量一下三端压电陶瓷的频率特性，探究一下它作为震荡反馈器件的作用。
使用ADALM2000测量压电陶瓷的频率特性。它的网络分析功能可以测量电路网络的幅频和相频特性曲线。由此，可以得到三电极压电陶瓷在振荡电路中的作用。
压电陶瓷的三个电极，分别是第一个基板电极，第二个顶部电极，第三个反馈电极。 在这里我们使用这个三管脚器件表示该器件。 下面，将基板电极作为公共端，测量 2-3 两个电极之间的频率特性。
扫描频率从1kHz到5kHz。测量对应的幅频和相频特性。幅频特性有两个峰值。一个在3.24kHz，对应的幅频特性为8.5dB，另外一个为 4kHz，对应的增益为 0.54dB。 在这两个谐振点，相位为90°。
利用三极压电陶瓷作为反馈器件，组成振荡电路。为了补偿 2-3 管脚之间 90°相位，三极管的负载使用了电感，这样电感的电压是流过电流的导数，相位超前电流90°。作为三极管的集电极负载，下端的电压与电流之间是反相关系，所以 Uc 落后集电极电流 90°。因此，从集电极电压经过压电陶瓷之后，反馈到三极管基极的电压与三极管集电极电流就是同相。因此，这个电路就形成了正反馈的振荡电路。
可以看出，三极管中的电感负载是非常关键。这个器件不能够使用普通的电阻替代。
下面，将电极2作为公共端，测量1-3 之间的频率特性。使用ADALM2000进行测量。扫频范围从1kHz到5kHz 。
测量结果显示，幅频特性仍然有两个峰值，只是，整个幅频特性变化范围非常小。上下波动大约10dB。相位大部分是0°，变化范围大约为 60°。这个频率特性，对于谐振选频来说，并不是太好。
昨天，测试了这款有源蜂鸣器，它内部电路显示，它使用 2 电极作为公共端，利用1-3 之间作为反馈，基极与发射极之间是同相放大关系。测量压电陶瓷的 1-3 之间的相位基本上都是同相的，但是，问题来了，这个电路究竟是如何选频放大的呢？
将有源蜂鸣器的电路重新与压电陶瓷连接。施加5V工作电压。测量压电陶瓷 1-3之间的电压。可以看到，此时电路震荡，频率为3.2kHz 。重新查看一下刚才测量压电陶瓷1-3 之间的频率特性。可以看到这个频率是压电陶瓷的第一个谐振频率。在这个频率附近，相位在0附近有一个小小的波动。很是奇特。
▲ 图1.3.1 1-3之间的频率特性
根据分析，我们可以知道，在这个电路中的电感实际上不需要承当移相的作用。那么，也就是将它修改为电阻，这个电路也是应该可以震荡的。下面将这个电感使用一个电阻替代。重新测量该电路是陈本震荡。不出所料，这个电路开始震荡。震荡的频率依然是3.2kHz 左右。那么问题来了，这种形式的振荡器究竟为何呢？ 为何使用电感作为发射极负载，这显然没有任何好处。使用一个普通的电阻，无论是成本，还是占用电路板的体积都优于电感。
▲ 图1.3.2 将三极管发射极电感改为电阻之后的震荡波形
※ 怀疑结论本文测量了三极压电陶瓷的频率特性。对于基板电极与反馈电极之间的频率特性进行了测量，它们之间呈现不太明显的谐振特性。它们之间是同相关系。因此，对于这款有源蜂鸣器电路震荡原理就有了合理的解释。这其中的电感实际上并不承担移相作用，所以将它替换成一个普通的电阻也能够使得电路工作。那么，这就不由得使我们对这款产品设计的电路产生了怀疑。虽然它能够工作，但实际上，有可能是对于三管脚压电陶瓷电路的一种误解。并没有真正应用到电感的移相作用，它只是恰好在现在的设计下能够震荡，但实际上是一个错误的设计。对此，你们有什么看法呢？
[1]
有源压电陶瓷蜂鸣器中的电路: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/146986186?spm=1011.2415.3001.5331
[2]
三个管脚的压电陶瓷片:
来源：APPLE频道