电位器完整指南：定义、原理与应用
电位器完整指南：定义、原理与应用
电位器是一种可变电阻器，广泛应用于各种电子设备中。本文将帮助您了解电位器的用途、工作原理、各种类型和特性。
什么是电位器？
电位器是一种可变电阻器。这些被动元件的设计是为了控制电阻，电阻的单位是欧姆（Ω）。电位器有多重不同的变化，包括修剪器和旋钮式电位器，但其功能原理是相同的。
电位器的工作原理是接收输入电压并将不同的电压传输到电路中，这种传输量取决于滑动触点（有时也称为滑动块或滑动轨）在电阻轨道上的位置。这种解释简单地描述了电位器如何作为电压稳定器使用，但它也可以用于引入不同的电阻级别、比较两个电池的电动势（EMF）或调节电路中的电源。在后一种情况下，它被称为变阻器（rheostat）。
电位器的一个典型应用例子是无线电和立体声系统上的音量控制。有些音响设备仍然安装着模拟旋钮式电位器，尽管数字化技术越来越普及，但电位器通常用于像这样的电子设备中。
电位器用途
电位器经常应用于各种设备中，包括工业和消费类应用。电位器的一些常见用途包括：
- 用于机械旋转编码器，以调整转速
- 比较标准电池和电池电池的EMF
- 调节各种设备的电性，例如振荡器
- 音频设备的音量控制
- 平衡或重新调整电阻值，以避免不需要的更改
电位器不仅能够调节电阻，还可以实现极性转换。在这样的应用中，它连接到两个不同的直流电源，正负端以+/ -的模式连接在电位器的一侧，另一侧与之相反。这意味着零点恰好在中间。这种功能的一种用途是音响系统的平衡控制。
电位器也是调节需要高精度电阻值的调节装置的理想选择。
电位器如何工作？
电位器基本上由三个主要组成部分组成 - 电阻元件、滑动触点和三个端子。两个端子用于电阻薄膜和滑动触点（中间引脚）。在内部，两个最外侧的连接端子与电阻元件相连。这通常是一种线圈电阻，由导电塑料或碳等材料制成。
滑动触点通过端子接触欧姆组成部分。滑动触点是一个可滑动的接点，如果它沿着轨道移动，电路中流动的电流就会改变。在机械修剪式电位器中，通过旋转开关、滑动或螺旋实现上述功能。
第三端子处产生分离的电压。例如，如果应用了16V，并且电位器完全调整为正极接触，则第三接触点会提供整个电压。但是，如果电位器正好设置在正负电源线的中间，第三端子只有8V - 电压的一半。如果电位器与负极连接端对齐，输出电压为零。应注意这些特点仅适用于具有线性变化的电位器，因此不适用于所有变种。
数字电位器
数字电位器使用场效应晶体管（FET）来控制电流的流动。电阻器由多个单独的步骤组成，这些步骤由晶体管的位置或数量决定。这与使用机械电阻器的模拟或模拟电位器形成对比。
与模拟电位器相比，数字电位器通常具有更多的优势。例如，它们可以通过数字输入控制，而无需手动调整滑块。一些数字电位器是挥发性的，这意味着它们在关机或断开主电源时会恢复到某个位置。与机械电位器不同，数字版本还能抵抗振动和颤动，其中移动可能导致滑动位置发生变化。最后，数字模型还具有优势，因为只有能够访问设备和编程界面的用户才能设置它们。
电位器符号
左图显示了电位器的标准符号，正如它在原理图中所出现的那样。
这种设计非常直观 - 是标准电阻器符号的一种简单扩充。由于电位器有三个端子，箭头代表第三端子（滑动触点）。
电位器图解
右图显示了电位器在电路中的作用。
电位器充当一个可调节的电压分压器，改变滑动触点在电阻性材料上的位置。输入电压是应用在电阻器长度上的。正如电路图所示，输出电压是固定和滑动接触点之间的电压降（如果有的话）。
电位器类型
电位器的不同类型是为满足特定的应用和环境而设计的。
例如，一些工业用重压电位器必须能够承受高达到150°C的极端温度。
以下是常见的电位器类型：
线性电位器
线性电位器的旋转控制单元的旋转，以及滑动器在电阻组分上的位置，会使电压以恒定的步进线性变化。这种类型通常用于调光开关等应用。
旋钮式电位器
旋钮式电位器通过简单旋转旋钮或轴来实现调节。根据具体型号，可以是单圈或多圈变阻器。直观的音量控制可能只需要使用单圈型号，而那些需要精确调节的音量可能需要使用多圈型号，最多可调整十五圈。
拉线电位器
这些元件将运动转换为电信号。它们也被称作拉线电位器。
对数电位器
对数电位器的设计目的是以对数增量改变电位。由于人类对音量的感知是非线性的，这种类型通常与音频设备一起使用，用于改变衰减。
变阻器电位器
电位器和变阻器都是可变电阻器，两者有几个关键的相似之处。然而，它们的主要区别在于端子的数量。电位器有三个端子，而变阻器有两个。
滑动电位器
滑动电位器通过将滑动触片沿着直轨滑动来改变电阻。这些元件也被称作fader和slider电位器。
修剪电位器
修剪电位器主要用作校准和微调电路。它们通过螺丝刀进行调节，并且可以安装在印刷电路板（PCB）上，如果需要，还可以通过面板安装。这种变种也被称作trimpots。
电位器阻值
注意电位器最大电阻的阻值是选择最合适的电位器的重要部分。电位器的阻值在不同型号之间有很大的变化，因此重要的是要将其与您的应用要求相匹配。
例如，如果您需要的电位器的最大电阻为1,000欧姆，那么就不应该选择只能覆盖最大100欧姆的电位器。同样，如果您需要在10欧姆以下进行非常小而精确的调整，那么您不太可能需要一个电位器的调整范围高达到1,000欧姆。您还应该意识到，大多数标准电位器的阻值从零开始。
电位器特性
选择合适的电位器，对您的应用和安装环境很重要。
应考虑的因素包括安装位置、所需尺寸和所需的连接类型。虽然并非所有这些特性都会影响到该设备的电性参数，但仍然应仔细考虑，以确保可以轻松地访问和调整电位器。
还需要考虑的一个因素是调节机构的类型。对于机械型电位器，选择滑轨还是旋钮就可以了。然而在一些应用中，使用某种类或设计可以提高可用性。
变阻率
有两种变阻率类型 - 对数和线性。您的具体应用将决定您需要的变阻率类型。
线性变阻率表示滑片和轨道之间的电阻会以恒定的速率变化。如果滑片在轨道的一半处滑动，那么电阻就会是总电阻的一半。
相反，对数变阻率的电阻变化率不是恒定的。而是呈指数递减或递增。这意味着如果滑片在轨道的一半处滑动，那么产生的电阻不会是总电阻的一半。