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．按結構特征分類電位器可分為單聯(lián)電位器、帶開關電位器、鎖緊式電位器、抽頭式電位器、多聯(lián)電位器。帶開關電位器是備有開關的電位器，開關形式有推拉式、按鍵式、正開關式、反開關式等。鎖緊式電位器是調節(jié)機構經(jīng)調定后，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．按結構特征分類多聯(lián)電位器是指由兩個或兩個以上單聯(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節(jié)軸（或滑動柄）對各聯(lián)電位器作同步調節(jié)的多聯(lián)電位器。異步多聯(lián)電位器是指用各自的調節(jié)軸（或滑動柄）對各聯(lián)電位器作獨立調節(jié)的多聯(lián)電位器。3．按調節(jié)方式分類電位器可分為直滑式電位器和旋轉式電位器兩種。直滑式電位器是用滑柄使電刷作直線運動的電位器。旋轉式電位器是用轉軸使電刷做旋轉運動的電位器。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角度小于360°的旋轉電位器；多圈電位器是指旋轉角度大于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芯電位器（WS）、合成碳膜電位器（WH）、合成玻璃釉電位器（WI）、導電塑料電位器等。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為轉角，H為總轉角）成直線關系的電位器，即其阻值變化與轉角成直線關系，電阻體上導電物質的分布是均勻的，故單位長度的阻值相等，每單位面積能承受的功率也相等，適用于要求調節(jié)均勻的場合。非線性電位器是指輸出比與行程比不成線性關系的電位器。它包括指數(shù)式電位器（Z式）、對數(shù)式電位器（D式）和其它函數(shù)形式的電位器。

指數(shù)式電位器是開始轉動時，阻值變化較小，而在轉角接近最大轉角一端時，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。對數(shù)式電位器是開始旋轉時，阻值變化很大，而在轉角接近最大轉角一端時，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不同電位器的特點一、合金型電位器1．線繞電位器（型號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。按照結構可分為單圈、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、穩(wěn)定性好、溫度系數(shù)小。缺點是分辨力低，阻值偏低，高阻時電阻線很細，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、大功率以及精密調節(jié)電路，精密線繞電位器的精度可達0.1％，大功率電位器的功率可達100W以上。2．塊金屬膜電位器塊金屬膜電位器一般為微調電位器，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)，可用于高頻場合。

二、合成型電位器1．合成型碳膜電位器（型號WH）特點a．由于其阻值連續(xù)可調，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．對于低于100Ω的電位器，比較難于制造。g．由于粘合劑是有機物，耐熱和耐潮性較差，壽命低。2．合成實芯電位器（型號WS）結構簡單，體積小，壽命長，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。缺點是噪聲大，起動力矩大。這種電位器多用于對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．導電塑料電位器線性精度高，可做到±0.1％，轉動力矩小，分辨力高，可在1mm行程上，分辨出1000個點，平滑性好，耐磨性好，壽命可達500萬次，接觸可靠，滑動噪聲小，阻值范圍寬（200Ω~300kΩ），工作溫度范圍為-55℃~+125℃，但耐潮濕性差。適用于遙控設備、伺服控制器和一般測量儀表中作機電轉換元件。4．金屬玻璃釉電位器（型號WI）以鈀—銀玻璃釉電位器為例。a．阻值范圍：幾十歐到幾兆歐，微調電位器為10Ω到2兆歐，可通過調節(jié)導電相比例調整燒結工藝，自由調整阻值，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而成，所有材料均為耐氧化、耐高溫的無機材料，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：金屬玻璃釉很堅硬，不易磨損，旋轉壽命特別長。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，比金屬膜高一個數(shù)量級。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WJ）耐高溫，分辨力強，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。缺點是耐磨性差，阻值范圍窄，一般為10Ω~100kΩ以內。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±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小時后，1千歐的阻值變化率在0.05％以下。

d．滑動噪聲較小，對1千歐的電位器，動噪聲不超過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，可靠性較高。3．金屬氧化膜電位器（型號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，結構工藝簡單，價格較低。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型光電電位器。電阻型光敏電位器的優(yōu)點是：轉動摩擦力矩小，沒有因觸點運動所引起的摩擦噪聲，分辨率高，可靠性好，壽命長。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）。四、光電電位器結型光電電位器同電阻型光電電位器相比，具有以下優(yōu)點：（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，以適應光源的要求。（2）制造成本低，工藝成熟，成品率高。（3）響應時間短，可達到微秒級。（4）采用不同的半導體可以使用不同波長的光。

五、磁敏電位器磁敏電位器是利用磁電阻效應而制成，它是利用磁敏電阻通過改變磁場強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體，為了增強磁阻效應，可在半導體材料表面沉積許多彼此平行、與外加電磁場垂直的金屬電極，稱為短路條。短路條的作用是在沒有磁場時，電流因洛侖茲力而發(fā)生偏轉，延長了電流的路徑，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運動。圓環(huán)形磁敏電位器有兩個輸入端，兩個輸出段，稱為差動式電位器。磁敏電位器的優(yōu)點是轉動摩擦力矩小，沒有因觸點運動所引起的摩擦噪聲，分辨率高，可靠性好，壽命長。磁敏電位器的缺點是阻值范圍不大，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芯合成碳膜金屬玻璃釉導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)格型號的產(chǎn)品，所以電位器的選用比較復雜。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用作分壓器時，調節(jié)電位器的轉軸或滑柄，在輸出端應得到連續(xù)變化的輸出電壓。當作為變阻器時，在電位器行程范圍內可得到一個平滑連續(xù)變化的阻值。當作為電流調節(jié)元件時，電位器就成為電流控制器，其中一個選定的電流輸出端必須是滑動觸點引出端。因此，選擇電位器要根據(jù)使用，同時還要滿足電子設備對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)電路對參數(shù)的要求選用電位器（3）直線式、對數(shù)式、指數(shù)式和開關電位器的選用（4）根據(jù)電路的功率及工作頻率選用2．電位器的質量判別與正確使用（1）使用電位器前要對電位器進行檢查（2）使用中要注意對電位器的調整（3）電位器必須在其額定值范圍內使用（4）電位器的安裝（5）電位器的代換1.6電阻和電位器的測量1.6.1萬用表測量電阻在測量過程中，需注意，只要換檔，就必須重新進行調零，否則，將產(chǎn)生較大的測量誤差。同時，應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電阻相并聯(lián)，影響測量精度。

3.半壓法測量電阻如圖為半壓法測量電阻的原理框圖。為了提高測量精度，R采用標準電阻箱。調節(jié)R，使直流電壓表的指示值為E/2。此時，被測電阻Rx等于標準可調電阻R的讀數(shù)。

直流電壓表

RRxE4.計數(shù)法測量電阻

Ω/V轉換器A/D轉換器計數(shù)顯示采樣保持計數(shù)器D/A_+in＆out_+URRx被測電阻5.電橋法測量電阻電橋法測量電阻以惠斯登電橋最為著名，如圖所示。四個橋臂均由電阻組成，其中R2為標準可調電阻。調節(jié)RA，使檢流計G指零，即電橋平衡。當電橋平衡時：

GRXR3R4R2ER1.6.2電位器的測量1、萬用表測量電位器普通電位器對外有三個引出端，固定端1、3，滑動端2。固定端1、3兩端的電阻值就是電位器的標稱阻值。在慢慢旋轉軸柄的過程中，轉軸應該旋轉靈活，松緊適當，聽不到咝咝的機械聲。在用萬用表測量滑動端與固定端的阻