一種非常奇特的揚聲器振蕩電路

01、揚聲器

一、前言

這是一個從會議電話設備上拆卸下來的一個揚聲器。?下面對于它的基本特性進行測試，?并最后驗證一個 非常奇特電路[1] 的工作原理。?這個揚聲器安裝在一個塑料殼之內。

二、特性測量

1、基本電氣特性

首先利用SmartTweezer測量這個揚聲器的基本電器阻抗。測量頻率為 10kHz。?揚聲器的電阻為15.20歐姆，電感為143.2微亨。如果使用100Hz測量，對應的電阻為8.725歐姆，電感為1.003毫亨。

● 揚聲器的電氣特性(@10kHz)：

電阻：15.20歐姆

電感：143.2微亨

● 揚聲器的電氣特性(@100Hz)：

電阻：8.725歐姆

電感：1.003毫亨

上面的測試很奇怪，?在10kHz測量頻率下，電感居然有143.2微亨，?而在100Hz頻率測量下，電感量竟然破天荒的升高了!這臺出乎我的預料，不知道誰能夠解釋一下這個現象。?這個1.003毫亨的電感怎么看也不像揚聲器本身的電感量。?猜測這個電感數值是綜合了揚聲器的電氣和機械慣性之后等效的電感量。

為了解釋上面揚聲器的電感奇怪數值，下面使用 NanoVNA[2] 來對揚聲器的阻抗進行測量。?在測量之前對NanoVNA進行校正。?這里展示了測量結果。?在頻率為45kHz處，?對應的阻抗?大約11.5歐姆，換算成電感約為：?40微亨。與前面SmartTweezer測量有所不同。

▲ 圖1.2.2 使用NamoVNA測量揚聲器的結果

三、單管振蕩器

1、實驗現象

在博文《 單個晶體管形成的奇怪振蕩電路[1] 》 中描述了一個奇怪單晶體管振蕩電路。?從電路圖上來看，這個電路似乎無法產生振蕩信號。估計第一個看到這個電路的人都會會心的一笑， 如果它能夠振蕩這就是天大的笑話。?好吧，下面重新搭建這個電路測試一下。

▲ 圖1.3.1 實驗電路

電路中的晶體管使用S9018，?通過晶體管參數測量模塊測試它的主要參數。?在面包板上搭建這個簡單測試電路。?通電之后，立即可以聽到揚聲器中發出的蜂鳴聲音。

通過示波器測量揚聲器兩端的電壓信號波形。?通過兩個脈沖之間時間長度，?可以判斷對應的頻率為1.7kHz， 這就是蜂鳴聲音的頻率。?脈沖信號內部似乎包含有更高頻的振蕩信號。?拉寬示波器波形，?測量高頻信號的頻率，?對應了300MHz的頻率。我的乖乖， 這個高頻信號怎么來的呢?

▲ 圖1.3.2 振蕩信號

▲ 圖1.3.3 振蕩波形中的高頻信號

2、機理分析

上面測量結果與之前博文實驗測試結果是相同的。?那么這個電路是如何振蕩的呢??這里就需要考慮到揚聲器的電感效應。?它在高頻下，具有電感特性，?它與晶體管分布電容形成LC三點式振蕩電路。?此時高頻振蕩電路中的三極管輸入具有負阻抗特性。這個負阻抗特性是由振蕩信號在三極管BE之間的PN結整流作用產生的。在這里就不進行詳細討論了。

晶體三極管基極對發射極之間具有一定的負阻抗特性，?這就可以在前面R1,C1組成的串聯電路引起間歇振蕩。?這個震蕩引起三極管偏置電壓的波動，?進而使得前面高頻振蕩器出現間歇式震蕩。揚聲器將間歇振蕩 信號轉換成蜂鳴聲音信號。

▲ 圖1.3.4 間歇振蕩器

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

比如在博文“氖泡振蕩器”中，?氖泡擊穿過程就是具有負阻抗特性。?它連接一個阻容電路也可以構成振蕩電路。?這個詭異的單管振蕩電路也是利用了三極管BE之間的PN結反向擊穿時對應的負阻抗特性。

▲ 圖1.3.5 單管振蕩電路

※ 總結 ※

本文測試了一個揚聲器的特性，它的輸入包括有電阻和電感。?通過它搭建了一個單管振蕩器。?形成了間歇式的高頻振蕩。?將揚聲器替換成一個3毫亨的電感，也可以形成這種間歇式震蕩。?由此說明了前面振蕩器利用了喇叭的電感特性。?理解這種特性，在將來設計喇叭放大電路時需要避免高頻振蕩的產生。

▲ 圖2.1 利用電感也能夠產生間歇式振蕩器

審核編輯：湯梓紅