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    • 01 帶有三個(gè)管腳的壓電陶瓷片
    • 02 實(shí)驗(yàn)電路
    • ※ 結(jié)論
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用于自激振蕩電路的三個(gè)引腳壓電陶瓷片

2020/08/04
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01 帶有三個(gè)管腳的壓電陶瓷片

帶有三個(gè)管腳的壓電陶瓷片是在原有的壓電陶瓷片的基礎(chǔ)上專門有一個(gè)反饋引腳。它與外部晶體管電路形成自激振蕩的模式發(fā)出蜂鳴器的 聲響。

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這種方式比起它激信號(hào)來(lái)激勵(lì)壓電陶瓷片發(fā)生,它可以自動(dòng)諧振在揚(yáng)聲器的諧振點(diǎn)上,提高的聲音的轉(zhuǎn)換效率。

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以金屬片為地線,輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)與反饋引腳信號(hào)之間的相位關(guān)系隨著激勵(lì)信號(hào)的頻率不同而變化。下圖顯示了在諧振點(diǎn)附近,反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的之間相位關(guān)系。

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在諧振點(diǎn)時(shí),反饋信號(hào)超前 90°。因此,大多數(shù)給出的三個(gè)管腳的壓電陶瓷振蕩電路都是由電感作為負(fù)載形成的驅(qū)動(dòng)電路。

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在下面電路中,由于電感 L1 的電壓超前集電極電流 90°,那么在 T1 的集電極上形成 -90°的電壓信號(hào)。經(jīng)過(guò)壓電陶瓷之后,該信號(hào)的相位與基極電流之間就形成同相,于是形成正反饋。

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▲ 壓電陶瓷振蕩電路

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02 實(shí)驗(yàn)電路

1. 實(shí)驗(yàn)電路

實(shí)驗(yàn)電路原理圖如下圖所示。

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▲ 實(shí)驗(yàn)電路

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測(cè)量壓電陶瓷的輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的波形如下圖所示:

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▲ 測(cè)量晶體管集電極電壓(藍(lán)色)與電阻上的電壓(青色)波形

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2. 電感 L1 與震蕩頻率之間的關(guān)系

1mH 2mH 3mH 4mH 5mH 6mH 7mH 8mH 9mH
4121.3 4087.9 4055.1 3800.9 3750.8 3695.6 3617.6 3471.6 3414.8

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3. 負(fù)載設(shè)置為電阻

將晶體管 T1 的負(fù)載修改成電阻(1k),電路不振蕩。這是由于電路無(wú)法形成正確的正相位反饋。

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4. 工作電壓與振蕩頻率

上面的振蕩電路工作電壓可以從 0.6V~6V。下圖顯示了工作電壓與振蕩頻率之間的關(guān)系。

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可以看到工作電壓對(duì)于振蕩頻率的 影響比較小。

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▲ 工作電壓與頻率

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※ 結(jié)論

帶有三個(gè)引腳的壓電陶瓷片與單個(gè)晶體管可以構(gòu)成自激振蕩電路。它可以自動(dòng)諧振在壓電陶瓷的諧振頻率上。

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為了形成正反饋,晶體的的負(fù)載需要使用電感負(fù)載。

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不同的負(fù)載電感會(huì)影響輸出信號(hào)的幅值。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以看到負(fù)載為 3mH 的時(shí)候,輸出的信號(hào)的幅度最大。

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公眾號(hào)TsinghuaJoking主筆。清華大學(xué)自動(dòng)化系教師,研究興趣范圍包括自動(dòng)控制、智能信息處理、嵌入式電子系統(tǒng)等。全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽秘書處主任,技術(shù)組組長(zhǎng),網(wǎng)稱“卓大大”。