電子工藝第01章-電阻3

1.5.4電位器的分類1．按電刷接觸分類電位器可分為接觸式電位器和非接觸式電位器。2．按結(jié)構(gòu)特征分類電位器可分為單聯(lián)電位器、帶開關(guān)電位器、鎖緊式電位器、抽頭式電位器、多聯(lián)電位器。帶開關(guān)電位器是備有開關(guān)的電位器，開關(guān)形式有推拉式、按鍵式、正開關(guān)式、反開關(guān)式等。鎖緊式電位器是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)經(jīng)調(diào)定后，可以用鎖緊裝置加以固定的電位器。抽頭式電位器是指電阻體上有中間抽頭引出端的電位器。2．按結(jié)構(gòu)特征分類多聯(lián)電位器是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上單聯(lián)電位器組成的電位器組件，分為同步多聯(lián)電位器和異步多聯(lián)電位器兩種。同步多聯(lián)電位器是指用同一調(diào)節(jié)軸（或滑動(dòng)柄）對(duì)各聯(lián)電位器作同步調(diào)節(jié)的多聯(lián)電位器。異步多聯(lián)電位器是指用各自的調(diào)節(jié)軸（或滑動(dòng)柄）對(duì)各聯(lián)電位器作獨(dú)立調(diào)節(jié)的多聯(lián)電位器。3．按調(diào)節(jié)方式分類電位器可分為直滑式電位器和旋轉(zhuǎn)式電位器兩種。直滑式電位器是用滑柄使電刷作直線運(yùn)動(dòng)的電位器。旋轉(zhuǎn)式電位器是用轉(zhuǎn)軸使電刷做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電位器。它可分為單圈電位器、多圈電位器和螺旋電位器。單圈電位器是指旋轉(zhuǎn)角度小于360°的旋轉(zhuǎn)電位器；多圈電位器是指旋轉(zhuǎn)角度大于360°，一般為（2~40）×360°的電位器。螺旋電位器是多圈電位器的電阻體制成螺旋形狀的電位器。4．按材料分類電位器可分為合金型、合成型、薄膜型、光電型和磁敏型五類電位器。合金型電位器包括線繞電位器（WX）和塊金屬膜電位器。合成型電位器包括合成實(shí)芯電位器（WS）、合成碳膜電位器（WH）、合成玻璃釉電位器（WI）、導(dǎo)電塑料電位器等。薄膜型電位器包括金屬膜電位器（WJ）、金屬氧化膜電位器（WY）、碳膜電位器（WT）等。光電型電位器包括電阻型光電電位器和結(jié)型光電電位器。磁敏型電位器包括一般磁敏電位器和磁敏二極管電位器。

5．按阻值變化規(guī)律分類電位器可分為線性電位器和非線性電位器兩種。線性電位器（X式）是指輸出比Uc/Ur與行程比θ/H（θ為轉(zhuǎn)角，H為總轉(zhuǎn)角）成直線關(guān)系的電位器，即其阻值變化與轉(zhuǎn)角成直線關(guān)系，電阻體上導(dǎo)電物質(zhì)的分布是均勻的，故單位長(zhǎng)度的阻值相等，每單位面積能承受的功率也相等，適用于要求調(diào)節(jié)均勻的場(chǎng)合。非線性電位器是指輸出比與行程比不成線性關(guān)系的電位器。它包括指數(shù)式電位器（Z式）、對(duì)數(shù)式電位器（D式）和其它函數(shù)形式的電位器。

指數(shù)式電位器是開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，阻值變化較小，而在轉(zhuǎn)角接近最大轉(zhuǎn)角一端時(shí)，阻值的變化則比較陡。這種電位器單位面積允許承受功率不同，阻值較小一端，承受功率較大，適用于音量控制電路。對(duì)數(shù)式電位器是開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，阻值變化很大，而在轉(zhuǎn)角接近最大轉(zhuǎn)角一端時(shí)，比較緩慢。這種電位器適用于要求與指數(shù)式相反的電路中，如音調(diào)控制電路。

Uc/Urθ/HDXZ6．按用途分類電位器可分為精密電位器、普通電位器、功率電位器、微調(diào)電位器、高頻電位器、高壓電位器、耐熱電位器、快速電位器等。1.5.5不同電位器的特點(diǎn)一、合金型電位器1．線繞電位器（型號(hào)WX）線繞電位器按用途可分為普通線繞電位器、精密線繞電位器、功率線繞電位器和微調(diào)線繞電位器。按照阻值變化規(guī)律可分為線性和非線性兩種。按照結(jié)構(gòu)可分為單圈、多圈、多聯(lián)等幾種。線繞電位器具有接觸電阻低、噪聲小、功率大、精度高、耐熱性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、溫度系數(shù)小。缺點(diǎn)是分辨力低，阻值偏低，高阻時(shí)電阻線很細(xì)，易斷；繞組具有分布電容和分布電感，不宜用于高頻。適用于高溫、大功率以及精密調(diào)節(jié)電路，精密線繞電位器的精度可達(dá)0.1％，大功率電位器的功率可達(dá)100W以上。2．塊金屬膜電位器塊金屬膜電位器一般為微調(diào)電位器，它綜合了線繞和非線繞電位器的最佳性能。a．溫度系數(shù)小于10×10-6/℃，最大也只有20×10-6/℃。b．可制成標(biāo)稱阻值很小的電位器，阻值范圍2Ω~5kΩ。c．沒有電流噪聲和非線性。d．滑動(dòng)噪聲很小，等效噪聲電阻小于等于20Ω，甚至小于10Ω。e．穩(wěn)定性好，分辨力高。f．沒有分布參數(shù)，可用于高頻場(chǎng)合。

二、合成型電位器1．合成型碳膜電位器（型號(hào)WH）特點(diǎn)a．由于其阻值連續(xù)可調(diào)，因此，它的分辨力很高，理論上為無窮大。b．阻值范圍寬，約為100Ω~4.7MΩ。c．易制成符合需要的阻值變化特性。d．功率一般低于2W，有0.125W、0.5W、1W、2W等，若作到3W，體積顯得很大。e．精度較差，一般為±20％。f．對(duì)于低于100Ω的電位器，比較難于制造。g．由于粘合劑是有機(jī)物，耐熱和耐潮性較差，壽命低。2．合成實(shí)芯電位器（型號(hào)WS）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，壽命長(zhǎng)，可靠性好，耐熱性好。阻值范圍在47Ω~4.7MΩ之間，功率多在0.25~2W之間，精度有±5％、±10％、±20％幾種。缺點(diǎn)是噪聲大，起動(dòng)力矩大。這種電位器多用于對(duì)可靠性要求較高的電子儀器中。起軸端尺寸與形狀有多種規(guī)格，有帶鎖緊和不帶鎖緊兩種，如W23、W512等。3．導(dǎo)電塑料電位器線性精度高，可做到±0.1％，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小，分辨力高，可在1mm行程上，分辨出1000個(gè)點(diǎn)，平滑性好，耐磨性好，壽命可達(dá)500萬次，接觸可靠，滑動(dòng)噪聲小，阻值范圍寬（200Ω~300kΩ），工作溫度范圍為-55℃~+125℃，但耐潮濕性差。適用于遙控設(shè)備、伺服控制器和一般測(cè)量?jī)x表中作機(jī)電轉(zhuǎn)換元件。4．金屬玻璃釉電位器（型號(hào)WI）以鈀—銀玻璃釉電位器為例。a．阻值范圍：幾十歐到幾兆歐，微調(diào)電位器為10Ω到2兆歐，可通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電相比例調(diào)整燒結(jié)工藝，自由調(diào)整阻值，宜作高阻電位器。b．耐熱性：由于金屬玻璃釉是在高溫下燒結(jié)而成，所有材料均為耐氧化、耐高溫的無機(jī)材料，故耐熱性好。c．電阻溫度系數(shù)：比碳膜電位器小，但比線繞和金屬膜的大，一般為200×10-6/℃。d．耐磨性：金屬玻璃釉很堅(jiān)硬，不易磨損，旋轉(zhuǎn)壽命特別長(zhǎng)。e．耐潮性好，可靠性高，分布參數(shù)小，適用于射頻范圍。f．接觸電阻較大，一般為總阻值的3％，大于20Ω，比金屬膜高一個(gè)數(shù)量級(jí)。g．電流噪聲大，不宜用于要求增益高、噪聲低的輸入回路。三、薄膜型電位器1．金屬膜電位器（型號(hào)WJ）耐高溫，分辨力強(qiáng)，溫度系數(shù)大，噪聲小，分布參數(shù)影響小，高頻特性好，適用于直流~100MHz的高頻電路中。缺點(diǎn)是耐磨性差，阻值范圍窄，一般為10Ω~100kΩ以內(nèi)。2．氮化鉭膜電位器a．阻值范圍偏低，約在100Ω~10kΩ之間。b．溫度系數(shù)小，小于100×10-6/℃，最小可達(dá)±25×10-6/℃。c．氮化鉭膜屬精密電阻膜，穩(wěn)定性很好，在常溫常濕下放置1000小時(shí)后，1千歐的阻值變化率在0.05％以下。

d．滑動(dòng)噪聲較小，對(duì)1千歐的電位器，動(dòng)噪聲不超過4.5mV，比碳膜和金屬玻璃釉電位器均小。e．高頻特性好，從直流到80MHz阻值幾乎不變。f．耐磨壽命較長(zhǎng)，可靠性較高。3．金屬氧化膜電位器（型號(hào)WY）a．工作溫度較高，可在150℃以上的溫度下正常工作b．電阻溫度系數(shù)小，可達(dá)50~150×10-6/℃。c．工作頻率較高。d．分辨力較好，摩擦力矩小，體積小，結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格較低。e．阻值范圍窄，接觸電阻大，耐磨性差。

四、光電電位器光電電位器是由基體、電阻帶、光導(dǎo)電層、集流電極及光源等組成，屬于非接觸式電位器。一般分為電阻型光電電位器和結(jié)型光電電位器。電阻型光敏電位器的優(yōu)點(diǎn)是：轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩小，沒有因觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)所引起的摩擦噪聲，分辨率高，可靠性好，壽命長(zhǎng)。光敏電位器的不足之處是：阻值范圍不大，溫度系數(shù)較大。電阻型光電電位器的溫度系數(shù)為0.001~0.01/℃（環(huán)境溫度在-20℃~+70℃內(nèi)）。四、光電電位器結(jié)型光電電位器同電阻型光電電位器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）通過光刻控制條型區(qū)的寬度，可得到需要的輸出特性精度，并可制成多種形狀，以適應(yīng)光源的要求。（2）制造成本低，工藝成熟，成品率高。（3）響應(yīng)時(shí)間短，可達(dá)到微秒級(jí)。（4）采用不同的半導(dǎo)體可以使用不同波長(zhǎng)的光。

五、磁敏電位器磁敏電位器是利用磁電阻效應(yīng)而制成，它是利用磁敏電阻通過改變磁場(chǎng)強(qiáng)度來改變輸出參量的電位器。磁敏電阻元件的阻值隨穿過它的磁通量的增大而增大。用來作為磁敏電阻材料的是單晶半導(dǎo)體，為了增強(qiáng)磁阻效應(yīng)，可在半導(dǎo)體材料表面沉積許多彼此平行、與外加電磁場(chǎng)垂直的金屬電極，稱為短路條。短路條的作用是在沒有磁場(chǎng)時(shí)，電流因洛侖茲力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)了電流的路徑，增加了電位器的高阻，提高了電位器的靈敏度。一般磁敏電位器是由兩個(gè)磁敏電阻串聯(lián)組成。為了增大阻值和提高靈敏度，可把多個(gè)磁敏電阻串聯(lián)起來，排成圓環(huán)形或圓弧形，磁鐵制成扇形，可以沿磁敏電阻作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圓環(huán)形磁敏電位器有兩個(gè)輸入端，兩個(gè)輸出段，稱為差動(dòng)式電位器。磁敏電位器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩小，沒有因觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)所引起的摩擦噪聲，分辨率高，可靠性好，壽命長(zhǎng)。磁敏電位器的缺點(diǎn)是阻值范圍不大，溫度系數(shù)較大。1.5.6電位器的選用一、各類電位器性能比較表性能線繞塊金屬膜合成實(shí)芯合成碳膜金屬玻璃釉導(dǎo)電塑料金屬膜阻值范圍4.7~5.6kΩ2~5kΩ100~4.7MΩ470~4.7MΩ100~100MΩ50~100MΩ100~100kΩ線性精度>±0.1%

>±0.2%<±10%>±0.05%

額定功率0.5~100W0.5W0.25~2W0.25~2W0.25~2W0.5~2W

分辨力中~良極優(yōu)良優(yōu)優(yōu)極優(yōu)優(yōu)滑動(dòng)噪聲

中低~中中低中零位電阻低低中中中中中耐潮性良良差差優(yōu)差優(yōu)耐磨壽命良良優(yōu)良優(yōu)優(yōu)良負(fù)荷壽命優(yōu)良優(yōu)良良良優(yōu)良良優(yōu)二、電位器的合理選用電位器的種類很多，同一品種的電位器又有很多不同規(guī)格型號(hào)的產(chǎn)品，所以電位器的選用比較復(fù)雜。合理選用電位器不僅要從多方面考慮，以滿足電路的要求，而且還要盡量降低成本。1．選用電位器的基本方法當(dāng)用作分壓器時(shí)，調(diào)節(jié)電位器的轉(zhuǎn)軸或滑柄，在輸出端應(yīng)得到連續(xù)變化的輸出電壓。當(dāng)作為變阻器時(shí)，在電位器行程范圍內(nèi)可得到一個(gè)平滑連續(xù)變化的阻值。當(dāng)作為電流調(diào)節(jié)元件時(shí)，電位器就成為電流控制器，其中一個(gè)選定的電流輸出端必須是滑動(dòng)觸點(diǎn)引出端。因此，選擇電位器要根據(jù)使用，同時(shí)還要滿足電子設(shè)備對(duì)電位器的性能及主要參數(shù)的要求。（1）根據(jù)使用要求選用電位器（2）根據(jù)電路對(duì)參數(shù)的要求選用電位器（3）直線式、對(duì)數(shù)式、指數(shù)式和開關(guān)電位器的選用（4）根據(jù)電路的功率及工作頻率選用2．電位器的質(zhì)量判別與正確使用（1）使用電位器前要對(duì)電位器進(jìn)行檢查（2）使用中要注意對(duì)電位器的調(diào)整（3）電位器必須在其額定值范圍內(nèi)使用（4）電位器的安裝（5）電位器的代換1.6電阻和電位器的測(cè)量1.6.1萬用表測(cè)量電阻在測(cè)量過程中，需注意，只要換檔，就必須重新進(jìn)行調(diào)零，否則，將產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。同時(shí)，應(yīng)注意拿電阻的手不要觸碰在電阻的兩根引出端上，以免手指電阻與被測(cè)電阻相并聯(lián)，影響測(cè)量精度。

3.半壓法測(cè)量電阻如圖為半壓法測(cè)量電阻的原理框圖。為了提高測(cè)量精度，R采用標(biāo)準(zhǔn)電阻箱。調(diào)節(jié)R，使直流電壓表的指示值為E/2。此時(shí)，被測(cè)電阻Rx等于標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電阻R的讀數(shù)。

直流電壓表

RRxE4.計(jì)數(shù)法測(cè)量電阻

Ω/V轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器計(jì)數(shù)顯示采樣保持計(jì)數(shù)器D/A_+in＆out_+URRx被測(cè)電阻5.電橋法測(cè)量電阻電橋法測(cè)量電阻以惠斯登電橋最為著名，如圖所示。四個(gè)橋臂均由電阻組成，其中R2為標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)電阻。調(diào)節(jié)RA，使檢流計(jì)G指零，即電橋平衡。當(dāng)電橋平衡時(shí)：

GRXR3R4R2ER1.6.2電位器的測(cè)量1、萬用表測(cè)量電位器普通電位器對(duì)外有三個(gè)引出端，固定端1、3，滑動(dòng)端2。固定端1、3兩端的電阻值就是電位器的標(biāo)稱阻值。在慢慢旋轉(zhuǎn)軸柄的過程中，轉(zhuǎn)軸應(yīng)該旋轉(zhuǎn)靈活，松緊適當(dāng)，聽不到咝咝的機(jī)械聲。在用萬用表測(cè)量滑動(dòng)端與固定端的阻