第01章-3电位器的分类

R
E
Rx
直 流 电压表
4. 计数法测量电阻
被测 电阻
U R Rx
Ω /V转 换器
采样 保持
A/D转 换器
计数 显示
＆
_ +
计数器 out D/A
_ +
in
5. 电桥法测量电阻
– 电桥法测量电阻以惠斯登电桥最为著名，如图所示。 四个桥臂均由电阻组成，其中R2为标准可调电阻。 调节RA， – 使检流计G指零，即电桥平衡。 –当电桥平衡时：
三、薄膜型电位器
1．金属膜电位器（型号WJ） 耐高温，分辨力强，温度系数大，噪声小，分布参 数影响小，高频特性好，适用于直流 ~100MHz 的高频电路中。缺点是耐磨性差，阻值范围窄， 一般为10Ω ~100kΩ 以内。
2．氮化钽膜电位器
a．阻值范围偏低，约在100Ω ~10kΩ 之间。 b．温度系数小，小于100×10-6/℃，最小可达±25×106/℃。 c．氮化钽膜属精密电阻膜，稳定性很好，在常温常湿下 放置 1000 小时后， 1 千欧的阻值变化率在 0.05 ％以下。 d ．滑动噪声较小，对 1 千欧的电位器，动噪声不超过 4.5mV，比碳膜和金属玻璃釉电位器均小。 e．高频特性好，从直流到80MHz阻值几乎不变。 f．耐磨寿命较长，可靠性较高。
2．按结构特征分类
–多联电位器是指由两个或两个以上单联电位器 组成的电位器组件，分为同步多联电位器和异 步多联电位器两种。 –同步多联电位器是指用同一调节轴（或滑动柄） 对各联电位器作同步调节的多联电位器。 –异步多联电位器是指用各自的调节轴（或滑动 柄）对各联电位器作独立调节的多联电位器。
3．按调节方式分类
2．合成实芯电位器（型号WS）
结构简单，体积小，寿命长，可靠性好， 耐热性好。阻值范围在 47Ω ~4.7MΩ 之 间，功率多在0.25~2W之间，精度有±5 ％、±10 ％、±20 ％几种。缺点是噪声 大，起动力矩大。这种电位器多用于对 可靠性要求较高的电子仪器中。起轴端 尺寸与形状有多种规格，有带锁紧和不 带锁紧两种，如W23、W512等。
1.5.6 电位器的选用
一、各类电位器性能比较表
性 能 阻值范围 线性精度 额定功率 分辨力 滑动噪声 零位电阻 耐潮性 低 良 低 良 线 绕 4.7~5.6 k >±0.1% 0.5 W 极优 0.25~2 W 良 中 中 差 块金 属膜 2~5 k 合成实芯 100~4.7 M 合成碳膜 470~4.7 M >±0.2% 0.25~2 W 优 低~中 中 差 金属玻璃 釉 100~100 M <±10% 0.25~2 W 优 中 中 优 导电塑料 50~100 M >±0.05 % 0.5~2W 极优 低 中 差 优 中 中 优 金属膜 100~100 k
RX G R3
RX R2 R3 R4
1.5.4 电位器的分类
1．按电刷接触分类
电位器可分为接触式电位器和非接触式电 位器。
2．按结构特征分类
电位器可分为单联电位器、带开关电位器、锁 紧式电位器、抽头式电位器、多联电位器。
– 带开关电位器是备有开关的电位器，开关形式有推 拉式、按键式、正开关式、反开关式等。 – 锁紧式电位器是调节机构经调定后，可以用锁紧装 置加以固定的电位器。 – 抽头式电位器是指电阻体上有中间抽头引出端的电 位器。
– 指数式电位器是开始转动时， 阻值变化较小，而在转角接 近最大转角一端时，阻值的 变化则比较陡。这种电位器 单位面积允许承受功率不同， 阻值较小一端，承受功率较 大，适用于音量控制电路。 –对数式电位器是开始旋转时， 阻值变化很大，而在转角接 近最大转角一端时，比较缓 慢。这种电位器适用于要求 与指数式相反的电路中，如 音调控制电路。
5．按阻值变化规律分类
– 电位器可分为线性电位器和非线性电位器两种。 – 线性电位器（X式）是指输出比Uc/Ur与行程比θ/H （θ为转角，H为总转角）成直线关系的电位器，即 其阻值变化与转角成直线关系，电阻体上导电物质 的分布是均匀的，故单位长度的阻值相等，每单位 面积能承受的功率也相等，适用于要求调节均匀的 场合。 – 非线性电位器是指输出比与行程比不成线性关系的 电位器。它包括指数式电位器（Z式）、对数式电 位器（D式）和其它函数形式的电位器。
四、光电电位器
结型光电电位器同电阻型光电电位器相比，具有 以下优点： （1）通过光刻控制条型区的宽度，可得到需要的 输出特性精度，并可制成多种形状，以适应光源 的要求。 （2）制造成本低，工艺成熟，成品率高。 （3）响应时间短，可达到微秒级。 （ 4 ）采用不同的半导体可以使用不同波长的光 。
五、磁敏电位器
Uc/Ur
D X Z θ/ H
6．按用途分类
电位器可分为精密电位器、普通电位器、功 率电位器、微调电位器、高频电位器、高压 电位器、耐热电位器、快速电位器等。
1.5.5 不同电位器的特点
一、合金型电位器
1．线绕电位器（型号WX）
线绕电位器按用途可分为普通线绕电位器、精 密线绕电位器、功率线绕电位器和微调线绕电 位器。 按照阻值变化规律可分为线性和非线性两种。 按照结构可分为单圈、多圈、多联等几种。
一般磁敏电位器是由两个磁敏电阻串联组成。为了 增大阻值和提高灵敏度，可把多个磁敏电阻串联起 来，排成圆环形或圆弧形，磁铁制成扇形，可以沿 磁敏电阻作旋转运动。圆环形磁敏电位器有两个输 入端，两个输出段，称为差动式电位器。 磁敏电位器的优点是转动摩擦力矩小，没有因触点 运动所引起的摩擦噪声，分辨率高，可靠性好，寿 命长。 磁敏电位器的缺点是阻值范围不大，温度系数较大。
W 中 ~良
耐磨寿命
负荷寿命
良
优良
良
优良
优
良
良
良
优ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
优良
优
良
良
优
二、电位器的合理选用
电位器的种类很多，同一品种的电位器又有很多不同 规格型号的产品，所以电位器的选用比较复杂。合理 选用电位器不仅要从多方面考虑，以满足电路的要求， 而且还要尽量降低成本。
1．选用电位器的基本方法
当用作分压器时，调节电位器的转轴或滑柄， 在输出端应得到连续变化的输出电压。 当作为变阻器时，在电位器行程范围内可得到 一个平滑连续变化的阻值。 当作为电流调节元件时，电位器就成为电流控 制器，其中一个选定的电流输出端必须是滑动 触点引出端。 因此，选择电位器要根据使用，同时还要满足 电子设备对电位器的性能及主要参数的要求。
块金属膜电位器一般为微调电位器，它综合了线绕 和非线绕电位器的最佳性能。
a ．温度系数小于 10×10-6/℃，最大也只有 20×10-6/℃。 b．可制成标称阻值很小的电位器，阻值范围 2Ω ~5kΩ 。 c．没有电流噪声和非线性。 d．滑动噪声很小，等效噪声电阻小于等于 20Ω ，甚至 小于10Ω 。 e．稳定性好，分辨力高。 f．没有分布参数，可用于高频场合。
二、合成型电位器
1．合成型碳膜电位器（型号WH）
特点
a．由于其阻值连续可调，因此，它的分辨力 很高，理论上为无穷大。 b．阻值范围宽，约为100Ω ~4.7MΩ 。 c．易制成符合需要的阻值变化特性。 d ．功率一般低于 2W ，有 0.125W 、 0.5W 、 1W、2W等，若作到3W ，体积显得很大。 e．精度较差，一般为±20％。 f．对于低于100Ω 的电位器，比较难于制造。 g．由于粘合剂是有机物，耐热和耐潮性较差， 寿命低。
（1）根据使用要求选用电位器 （2）根据电路对参数的要求选用电位器 （3）直线式、对数式、指数式和开关电位器的选 用 （4）根据电路的功率及工作频率选用
2．电位器的质量判别与正确使用
（1）使用电位器前要对电位器进行检查
（2）使用中要注意对电位器的调整 （3）电位器必须在其额定值范围内使用 （4）电位器的安装 （5）电位器的代换
4．金属玻璃釉电位器（型号WI）
以钯—银玻璃釉电位器为例。
a．阻值范围：几十欧到几兆欧，微调电位器为 10Ω 到2兆欧， 可通过调节导电相比例调整烧结工艺，自由调整阻值，宜作 高阻电位器。 b．耐热性：由于金属玻璃釉是在高温下烧结而成，所有材料均 为耐氧化、耐高温的无机材料，故耐热性好。 c．电阻温度系数：比碳膜电位器小，但比线绕和金属膜的大， 一般为200×10-6/℃。 d．耐磨性：金属玻璃釉很坚硬，不易磨损，旋转寿命特别长。 e．耐潮性好，可靠性高，分布参数小，适用于射频范围。 f ．接触电阻较大，一般为总阻值的 3 ％，大于 20Ω ，比金属膜 高一个数量级。 g．电流噪声大，不宜用于要求增益高、噪声低的输入回路。
1.6 电阻和电位器的测量
1.6 .1 万用表测量电阻
在测量过程中，需注意，只要换档，就必须重新进行 调零，否则，将产生较大的测量误差。同时，应注意 拿电阻的手不要触碰在电阻的两根引出端上，以免手 指电阻与被测电阻相并联，影响测量精度。
3. 半压法测量电阻
如图为半压法测量电阻的原理框图。为了提高测量 精度，R采用标准电阻箱。调节R，使直流电压表 的指示值为E/2。此时，被测电阻Rx等于标准可调 电阻R的读数。
3．金属氧化膜电位器（型号WY）
a ．工作温度较高，可在 150℃以上的温度下正常 工作 b．电阻温度系数小，可达50~150×10-6/℃。 c．工作频率较高。 d．分辨力较好，摩擦力矩小，体积小，结构工艺 简单，价格较低。 e．阻值范围窄，接触电阻大，耐磨性差。
四、光电电位器
光电电位器是由基体、电阻带、光导电层、集流电极 及光源等组成，属于非接触式电位器。一般分为电阻 型光电电位器和结型光电电位器。 电阻型光敏电位器的优点是：转动摩擦力矩小，没有 因触点运动所引起的摩擦噪声，分辨率高，可靠性好， 寿命长。 光敏电位器的不足之处是：阻值范围不大，温度系数 较大。电阻型光电电位器的温度系数为0.001~0.01/℃ （环境温度在-20℃~+70℃内）。
磁敏电位器是利用磁电阻效应而制成，它是利用磁敏电阻 通过改变磁场强度来改变输出参量的电位器。磁敏电阻元 件的阻值随穿过它的磁通量的增大而增大。用来作为磁敏 电阻材料的是单晶半导体，为了增强磁阻效应，可在半导 体材料表面沉积许多彼此平行、与外加电磁场垂直的金属 电极，称为短路条。短路条的作用是在没有磁场时，电流 因洛仑兹力而发生偏转，延长了电流的路径，增加了电位 器的高阻，提高了电位器的灵敏度。
3．导电塑料电位器
线性精度高，可做到±0.1 ％，转动力矩小， 分辨力高，可在 1mm 行程上，分辨出 1000 个点， 平滑性好，耐磨性好，寿命可达 500 万次，接触 可 靠 ， 滑 动 噪 声 小 ， 阻 值 范 围 宽 （ 200Ω ~300kΩ ） ， 工 作 温 度 范 围 为 55℃~+125℃，但耐潮湿性差。适用于遥控设备、 伺服控制器和一般测量仪表中作机电转换元件。
线绕电位器具有接触电阻低、噪声小、功率大、 精度高、耐热性强、稳定性好、温度系数小。 缺点是分辨力低，阻值偏低，高阻时电阻线很 细，易断；绕组具有分布电容和分布电感，不 宜用于高频。适用于高温、大功率以及精密调 节电路，精密线绕电位器的精度可达 0.1 ％， 大功率电位器的功率可达100W以上。
2．块金属膜电位器
4．按材料分类
电位器可分为合金型、合成型、薄膜型、光电型和 磁敏型五类电位器。
– 合金型电位器包括线绕电位器（WX）和块金属膜电位器。 – 合成型电位器包括合成实芯电位器（WS）、合成碳膜电 位器（WH）、合成玻璃釉电位器（WI）、导电塑料电位 器等。 – 薄膜型电位器包括金属膜电位器（WJ）、金属氧化膜电 位器（WY）、碳膜电位器（WT）等。 – 光电型电位器包括电阻型光电电位器和结型光电电位器。 –磁敏型电位器包括一般磁敏电位器和磁敏二极管电位器。
电位器可分为直滑式电位器和旋转式电位器两 种。
– 直滑式电位器是用滑柄使电刷作直线运动的电位器。 – 旋转式电位器是用转轴使电刷做旋转运动的电位器。 它可分为单圈电位器、多圈电位器和螺旋电位器。 单圈电位器是指旋转角度小于 360°的旋转电位器； 多 圈 电 位 器 是 指 旋 转 角 度 大 于 360° ， 一 般 为 （2~40）×360°的电位器。螺旋电位器是多圈电 位器的电阻体制成螺旋形状的电位器。