01、揚(yáng)聲器

一、前言

這是一個(gè)從會(huì)議電話設(shè)備上拆卸下來(lái)的一個(gè)揚(yáng)聲器。?下面對(duì)于它的基本特性進(jìn)行測(cè)試，?并最后驗(yàn)證一個(gè) 非常奇特電路[1] 的工作原理。?這個(gè)揚(yáng)聲器安裝在一個(gè)塑料殼之內(nèi)。

二、特性測(cè)量

1、基本電氣特性

首先利用SmartTweezer測(cè)量這個(gè)揚(yáng)聲器的基本電器阻抗。測(cè)量頻率為 10kHz。?揚(yáng)聲器的電阻為15.20歐姆，電感為143.2微亨。如果使用100Hz測(cè)量，對(duì)應(yīng)的電阻為8.725歐姆，電感為1.003毫亨。

● 揚(yáng)聲器的電氣特性(@10kHz)：

電阻：15.20歐姆

電感：143.2微亨

● 揚(yáng)聲器的電氣特性(@100Hz)：

電阻：8.725歐姆

電感：1.003毫亨

上面的測(cè)試很奇怪，?在10kHz測(cè)量頻率下，電感居然有143.2微亨，?而在100Hz頻率測(cè)量下，電感量竟然破天荒的升高了!這臺(tái)出乎我的預(yù)料，不知道誰(shuí)能夠解釋一下這個(gè)現(xiàn)象。?這個(gè)1.003毫亨的電感怎么看也不像揚(yáng)聲器本身的電感量。?猜測(cè)這個(gè)電感數(shù)值是綜合了揚(yáng)聲器的電氣和機(jī)械慣性之后等效的電感量。

為了解釋上面揚(yáng)聲器的電感奇怪?jǐn)?shù)值，下面使用 NanoVNA[2] 來(lái)對(duì)揚(yáng)聲器的阻抗進(jìn)行測(cè)量。?在測(cè)量之前對(duì)NanoVNA進(jìn)行校正。?這里展示了測(cè)量結(jié)果。?在頻率為45kHz處，?對(duì)應(yīng)的阻抗?大約11.5歐姆，換算成電感約為：?40微亨。與前面SmartTweezer測(cè)量有所不同。

▲ 圖1.2.2 使用NamoVNA測(cè)量揚(yáng)聲器的結(jié)果

三、單管振蕩器

1、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

在博文《 單個(gè)晶體管形成的奇怪振蕩電路[1] 》 中描述了一個(gè)奇怪單晶體管振蕩電路。?從電路圖上來(lái)看，這個(gè)電路似乎無(wú)法產(chǎn)生振蕩信號(hào)。估計(jì)第一個(gè)看到這個(gè)電路的人都會(huì)會(huì)心的一笑， 如果它能夠振蕩這就是天大的笑話。?好吧，下面重新搭建這個(gè)電路測(cè)試一下。

▲ 圖1.3.1 實(shí)驗(yàn)電路

電路中的晶體管使用S9018，?通過(guò)晶體管參數(shù)測(cè)量模塊測(cè)試它的主要參數(shù)。?在面包板上搭建這個(gè)簡(jiǎn)單測(cè)試電路。?通電之后，立即可以聽(tīng)到揚(yáng)聲器中發(fā)出的蜂鳴聲音。

通過(guò)示波器測(cè)量揚(yáng)聲器兩端的電壓信號(hào)波形。?通過(guò)兩個(gè)脈沖之間時(shí)間長(zhǎng)度，?可以判斷對(duì)應(yīng)的頻率為1.7kHz， 這就是蜂鳴聲音的頻率。?脈沖信號(hào)內(nèi)部似乎包含有更高頻的振蕩信號(hào)。?拉寬示波器波形，?測(cè)量高頻信號(hào)的頻率，?對(duì)應(yīng)了300MHz的頻率。我的乖乖， 這個(gè)高頻信號(hào)怎么來(lái)的呢?

▲ 圖1.3.2 振蕩信號(hào)

▲ 圖1.3.3 振蕩波形中的高頻信號(hào)

2、機(jī)理分析

上面測(cè)量結(jié)果與之前博文實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果是相同的。?那么這個(gè)電路是如何振蕩的呢??這里就需要考慮到揚(yáng)聲器的電感效應(yīng)。?它在高頻下，具有電感特性，?它與晶體管分布電容形成LC三點(diǎn)式振蕩電路。?此時(shí)高頻振蕩電路中的三極管輸入具有負(fù)阻抗特性。這個(gè)負(fù)阻抗特性是由振蕩信號(hào)在三極管BE之間的PN結(jié)整流作用產(chǎn)生的。在這里就不進(jìn)行詳細(xì)討論了。

晶體三極管基極對(duì)發(fā)射極之間具有一定的負(fù)阻抗特性，?這就可以在前面R1,C1組成的串聯(lián)電路引起間歇振蕩。?這個(gè)震蕩引起三極管偏置電壓的波動(dòng)，?進(jìn)而使得前面高頻振蕩器出現(xiàn)間歇式震蕩。揚(yáng)聲器將間歇振蕩 信號(hào)轉(zhuǎn)換成蜂鳴聲音信號(hào)。

▲ 圖1.3.4 間歇振蕩器

關(guān)于負(fù)阻抗特性能夠引起RC電路間歇振蕩，?可以參考這種單節(jié)晶體管振蕩電路。?單結(jié)晶體管的輸入端在一定偏壓下具有負(fù)阻抗特性，?前面連接的RC分壓電路，?便可以形成這種間歇振蕩信號(hào)。?這種情況造成的振蕩，?在很多情況下都會(huì)出現(xiàn)。

比如在博文“氖泡振蕩器”中，?氖泡擊穿過(guò)程就是具有負(fù)阻抗特性。?它連接一個(gè)阻容電路也可以構(gòu)成振蕩電路。?這個(gè)詭異的單管振蕩電路也是利用了三極管BE之間的PN結(jié)反向擊穿時(shí)對(duì)應(yīng)的負(fù)阻抗特性。

▲ 圖1.3.5 單管振蕩電路

※ 總結(jié) ※

本文測(cè)試了一個(gè)揚(yáng)聲器的特性，它的輸入包括有電阻和電感。?通過(guò)它搭建了一個(gè)單管振蕩器。?形成了間歇式的高頻振蕩。?將揚(yáng)聲器替換成一個(gè)3毫亨的電感，也可以形成這種間歇式震蕩。?由此說(shuō)明了前面振蕩器利用了喇叭的電感特性。?理解這種特性，在將來(lái)設(shè)計(jì)喇叭放大電路時(shí)需要避免高頻振蕩的產(chǎn)生。

▲ 圖2.1 利用電感也能夠產(chǎn)生間歇式振蕩器

審核編輯：湯梓紅