蜂鸣器：自励式与他励式（有源与无源）
📅 2026-08-26 建立 · 来源：实际工作问题（蜂鸣器音量调节 10 档实验）
术语对照（核心）
| 中文 | 日文 | 英文 | 内部结构 |
|---|---|---|---|
| 有源蜂鸣器 | 自励式ブザー | active / self-drive | 内部自带振荡电路，通电即响 |
| 无源蜂鸣器 | 他励式ブザー | passive / external drive | 内部无振荡电路，需外部给矩形波驱动 |
记忆点： "源" = 振荡源。 - 有源 = 自励：自己激励自己，通电就响，内部 RC 振荡器把频率定死（常见 2.7kHz 左右）。 - 无源 = 他励：靠外部"激励"（矩形波）发声，你喂什么频率它就发什么音。
特性对比
| 特性 | 自励式（有源） | 他励式（无源） |
|---|---|---|
| 驱动信号 | 直流电压（高/低电平） | 矩形波/PWM |
| 音调（音阶） | ❌ 固定，不可调 | ✅ 由外部频率决定 |
| 音量调节 | ❌ 基本不行（降压会变调） | ✅ 由 PWM 占空比决定 |
| 频率决定 | 内部振荡器 | 外部输入信号 |
| 功耗 | ON-OFF 驱动最省电 | PWM 驱动，可精细控制 |
他励式可以奏旋律：外部给不同频率的方波即可—— 262Hz=ド(C4) ・ 294Hz=レ(D4) ・ 330Hz=ミ(E4) ・ 392Hz=ソ(G4) ・ 440Hz=ラ(A4)
⚠️ 机械共振频率（重要概念）
蜂鸣器有机械共振频率（常见额定 2.7kHz）： - 共振点附近 → 声音最大 - 偏离共振点（如 1kHz 或 5kHz）→ 音量明显变小
结论： - 想自由演奏音阶 → 用压电他励式 - 想要大音量警报 → 在额定频率附近使用
为什么自励式"调不了音量"（10 档实验真相）
现象： 用 PWM/分压把音量分成 10 档，1-9 档低沉、破嗓子、音色全变，第 10 档（满压）才正常。
机理： 1. 自励式内部振荡器（RC 振荡）对供电电压非常敏感。 2. 1-9 档 = 供电被压低 / 被 PWM 斩波 → 电压低、有纹波 → 内部振荡频率随之下漂 → 音调变低、波形变形 = 低沉破音。 3. PWM 斩波时供电波动大，振荡器被反复拉偏，听感"哑哑的"。 4. 第 10 档 = 满供电（100% duty / 满压）≈ 直通 → 振荡器回到额定 2.7kHz → 音色正常。
一句话：自励式蜂鸣器的"音量"和"音色"绑在一起，只调音量必然连音色一起坏。
功耗注意
供应商实测结论：PWM 调自励式蜂鸣器音量，长期功耗比高低电平驱动更大（PWM 斩波期间振荡器反复启停、处于非线性工作区，损耗大于干净的开关）。
调试中发现的疑点记录
领导示例中写 "150% Duty → 標準 / 230% → やや小さい / 310% → 小さい"： - 占空比不可能超过 100%，且占空比越大音量应该越大（顺序疑似写反）。 - 大概率是笔误（可能是 15%/23%/31% 或 PWM 计数器原始值），使用前需向领导确认实际设定值。
参考
- [[02-蜂鸣器驱动回路与替换评估|驱动回路与替换评估]]
- [[03-SAMD21G引脚复用与硬件PWM|SAMD21G 引脚复用与硬件 PWM]]