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電位器的電氣參數(shù)
電位器是一種通用的機(jī)電元件, 在儀器儀表和各種電子設(shè)備中已獲得廣泛應(yīng)用。由于電位器品種、結(jié)構(gòu)、安裝方式和技術(shù)參數(shù)繁多, 電路設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)選型時(shí)首先根據(jù)電位器在電路中的作用來(lái)確定性能指標(biāo)。
今天我們來(lái)詳細(xì)了解一下電位器如下幾大項(xiàng)指標(biāo)的定義及標(biāo)準(zhǔn).
1、總電阻值
定義為電位器兩終端（1，3端）之間的電阻值。標(biāo)定任何電位器時(shí)，都需要規(guī)定標(biāo)稱(chēng)阻值。同時(shí)應(yīng)規(guī)定標(biāo)稱(chēng)阻值的允許偏差，而總電阻值應(yīng)在允許偏差范圍內(nèi)。測(cè)量總電阻值時(shí)，一般采用數(shù)字歐姆表。在電位器有機(jī)械止檔時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近一個(gè)終端引出端。如果是連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電位器，應(yīng)將動(dòng)觸點(diǎn)調(diào)節(jié)到與電阻元件工作段完全脫離為止。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試還規(guī)定了測(cè)量總電阻值的最高（直流）電壓（見(jiàn)表1），以限制電阻體在測(cè)量過(guò)程中溫度無(wú)明顯上升。
各種類(lèi)型電位器的總電阻值及其允許偏差典型值見(jiàn)表2。
2、終端電阻（零位電阻）
定義為當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)位于鄰近的止檔時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)引出端與該終端引出端之間獲得的最小阻值。連續(xù)旋轉(zhuǎn)的電位器沒(méi)有止檔，不規(guī)定終端電阻。測(cè)量終端電阻時(shí)，施加到電位器上的電壓應(yīng)使動(dòng)觸點(diǎn)電流不超過(guò)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的極限值。當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)位于止檔位置時(shí)，1，2兩引出端之間的最小電阻值稱(chēng)為前終端電阻，2，3兩引出端之間的最小電阻值稱(chēng)為后終端電阻。
3、接觸電阻變化
定義為動(dòng)觸點(diǎn)在規(guī)定的速度下移動(dòng)時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)與電阻體之間阻值的變化。接觸電阻是由于動(dòng)觸點(diǎn)與電阻元件接觸不良引起的，表面金屬氧化物，硫化物等都能在觸點(diǎn)或電阻元件表面形成，這些薄膜起著絕緣層的作用，并形成接觸電阻。 接觸電阻會(huì)隨測(cè)量電流的大小而變化。接觸電阻變化還與元件的材料、動(dòng)觸點(diǎn)材料、接觸表面狀況及動(dòng)觸點(diǎn)與電阻元件的接觸壓力有關(guān)。
對(duì)于給定的電阻元件，沿其觸點(diǎn)移動(dòng)軌跡進(jìn)行接觸電阻的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目是無(wú)限的，對(duì)于單獨(dú)的一個(gè)接觸電阻值是毫無(wú)意義的。因此對(duì)接觸電阻不能用通常的方法來(lái)確定或進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)，通常規(guī)定的技術(shù)要求是接觸電阻變化量，即用電位器總電阻值的百分?jǐn)?shù)表示。檢查接觸電阻變化的電路圖如圖4。接觸電阻電流敏感性要求限制電流Ib，測(cè)試接觸電阻變化所用電流值的典型值如表3。
4、動(dòng)噪聲
定義為當(dāng)動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上移動(dòng)時(shí)，由于接觸電阻的無(wú)規(guī)則變化和電阻體電阻分布的
不均勻性等因素，電位器1，2兩引出端電輸出中出現(xiàn)而不存在于輸入之中的電噪聲，以毫伏為計(jì)量單位。電位器的動(dòng)噪聲與動(dòng)觸點(diǎn)移動(dòng)速度、動(dòng)觸點(diǎn)接觸壓力、動(dòng)觸點(diǎn)數(shù)目及外加電壓和電流有關(guān)。
電位器動(dòng)噪聲的測(cè)量采用下述方法之一：
方法A 在通過(guò)動(dòng)觸點(diǎn)的電流比通過(guò)電阻體的電流低得多的情況下使用。在電位器用作分壓器使用時(shí)，多采用此法測(cè)量（見(jiàn)圖5）。電源電阻為10008、20V的直流電壓施加到電位器的引出端1，3之間，動(dòng)觸點(diǎn)以2～5周????min的速度運(yùn)動(dòng)通過(guò)總電氣行程（對(duì)于帶開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)電位器，應(yīng)邁開(kāi)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)角）。方法A通常用于電視機(jī)面板電位器動(dòng)噪聲特性檢測(cè)。此法不能用于測(cè)量作變阻器使用的預(yù)調(diào)電位器。因預(yù)調(diào)電位器在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)動(dòng)觸點(diǎn)的電流就是通過(guò)電阻體的電流，完全不同于作為分壓器使用的面板電位器。
方法B 一般當(dāng)電位器作可變電阻器使用時(shí)，常采用此測(cè)量。動(dòng)觸點(diǎn)應(yīng)以2～5周????min速度運(yùn)動(dòng)。測(cè)試原理圖同檢查接觸電阻變化的電路圖（見(jiàn)圖4）。
5、分辯力
對(duì)于非線(xiàn)繞電位器，用輸出平滑性來(lái)表征其分辯力，即在輸入中不存在而在輸出中出現(xiàn)的任何雜散變化，通常以總外加電壓的百分?jǐn)?shù)表示。并在有效電行程范圍內(nèi)所規(guī)定的行程增量上測(cè)量。對(duì)于線(xiàn)繞電位器，分辯力是對(duì)輸出增量相對(duì)動(dòng)觸點(diǎn)行程的函數(shù)關(guān)系的量度。理論分辯力=1/N&TImes;100%，N為繞組的有效匝數(shù)。
6、符合性
符合性是電位器輸出電壓的實(shí)際值和規(guī)定值之間的最大偏差與外加總電壓之比，以百分?jǐn)?shù)表示。它表征電位器輸出特性的精度。當(dāng)規(guī)定規(guī)律或電壓比呈直線(xiàn)時(shí)的符合性稱(chēng)為直線(xiàn)性，它是符合性的一種特殊形式。
7、電阻溫度系數(shù)ΑR
定義為在規(guī)定的環(huán)境工作溫度范圍內(nèi)，給定的兩個(gè)溫度之間，阻值的相對(duì)變化除以引起該變化的溫差及變化前的總電阻值（平均溫度系數(shù)），通常以10-6℃-1為單位。電阻溫度系數(shù)主要取決于電阻元件的材料和部件本身的具體結(jié)構(gòu)。
ΑR=（R2-R1）/R1（T2-T1）
T1、T2兩個(gè)溫度至少應(yīng)相差25℃，而且在每個(gè)溫度下均應(yīng)有足夠的保溫時(shí)間。各種類(lèi)型電位器的電阻溫度系數(shù)見(jiàn)表4。
8、額定功率
定義為在規(guī)定條件下能夠耗散的最大功率。它是在最低環(huán)境溫度到額定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，能保證電位器連續(xù)正常工作的功率最大值。額定功率P=I2R=U2/R。最大額定功率為線(xiàn)路設(shè)計(jì)人員說(shuō)明電位器能夠安全耗散而不致?lián)p壞的功率數(shù)值，各個(gè)具體電位器的使用方式會(huì)影響額定功率的最大允許耗散值。
對(duì)于多數(shù)電位器來(lái)說(shuō)，額定功率的最大值是指當(dāng)電位器作為分壓器使用的情況。因此，在電位器的輸入端加上電壓時(shí)，通過(guò)動(dòng)觸點(diǎn)的負(fù)載電流值是不大的。電位器制造廠一般采用如圖6所示的降功耗曲線(xiàn)。圖中當(dāng)環(huán)境溫度在t1和tmax之間的允許耗散功率由連接A、B兩點(diǎn)的直線(xiàn)所構(gòu)成的減負(fù)荷特性加以規(guī)定。而環(huán)境溫度在tmin和t1之間的溫度下最大允許耗散功率均為額定功率。線(xiàn)路設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格遵守這一規(guī)定。
完整的額定功率的技術(shù)規(guī)范，應(yīng)規(guī)定安裝條件，周?chē)h(huán)境是靜止空氣還是強(qiáng)迫對(duì)流。通常是用標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法使給定的電位器放置在靜止空氣中的允許值。當(dāng)電位器需要安裝在靠近發(fā)熱元件如功率晶體管、變壓器、大功率電阻等或鄰近另一電位器時(shí)，應(yīng)當(dāng)減少允許耗散功率。
產(chǎn)品上和性能數(shù)據(jù)表上規(guī)定的額定功率適用于電位器作分壓器用的情況。此時(shí)，耗散功率可認(rèn)為是沿整個(gè)電阻元件均勻分布的。而當(dāng)電位器作變阻器或兩引出端連接方式應(yīng)用時(shí)，對(duì)應(yīng)動(dòng)觸點(diǎn)某一給定的調(diào)節(jié)位置，只有一部分電阻元件是消耗功率的，而且流過(guò)電阻元件的電流全部流過(guò)動(dòng)觸點(diǎn)電路，而動(dòng)觸點(diǎn)和電阻元件之間的壓力接觸點(diǎn)并不總是能夠承受像電阻元件單獨(dú)承受的那樣大的電流。分壓器式接法的額定功率是假定動(dòng)觸點(diǎn)電流可忽略不計(jì)的，因此對(duì)于變阻器式接法，必須限制其動(dòng)觸點(diǎn)電流的最大允許值Im=
式中P為最大耗散功率;RT為總 電阻值。采用這個(gè)最大電流極限值，即可保證電位器的最大功率不被超過(guò)。各種類(lèi)型電位器的額定功率范圍如表5。
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9、同步誤差
定義為多聯(lián)電位器的每一聯(lián)電阻體在指定位置輸出電壓與輸入電壓比值之間的差異程度，按IEC規(guī)定，同步誤差為任意電位器衰減分貝數(shù)與基準(zhǔn)聯(lián)電位器衰減 分貝數(shù)之差來(lái)表示。在通常使 用狀態(tài)下，各聯(lián)電位器輸入電壓相同測(cè)量同步誤差時(shí)，一般加在1，3引出端 之間的電壓是直流電壓（2～15V），測(cè)試線(xiàn)路如圖7。同步誤差是考核多聯(lián)電位器的關(guān)鍵指標(biāo)，該參數(shù)直接影響到整機(jī)的使用效果，但要精確控制很難。影響同步誤差的因素很多，主要有：
由同步誤差定義式可看出，同步誤差與電阻變化規(guī)律（電壓變化規(guī)律）有關(guān)，而與總阻值的大小無(wú)關(guān)，即總阻值不同而阻值變化規(guī)律相同的多聯(lián)電位器，同樣可達(dá)到同步性良好。但由于膜層厚度不均勻或?qū)щ娏Ｗ臃植疾痪鶆?，造成在同一行程位置，不同?lián)電位器衰減不同，同步誤差不良。各聯(lián)電位器的動(dòng)觸點(diǎn)與電阻體接觸處的機(jī)械錯(cuò)位也是影響同步誤差的重要原因，相關(guān)零件配合公差不當(dāng)，裝配工藝不當(dāng)都有可能造成同步誤差增大。
電位器作音量控制用時(shí)，一般要求在-40～0dB范圍內(nèi)，同步誤差為±3dB。電位器作音調(diào)，平衡控制用時(shí)，一般要求在電氣行程的50%處，同步誤差為±3dB。3110 電阻變化規(guī)律。
10、電阻變化規(guī)律
定義為電位器輸出電壓（V122或V223）與輸入電壓（V123）的比值與動(dòng)觸點(diǎn)所處機(jī)械位置（對(duì)于旋轉(zhuǎn)電位器是指轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系。通用電位器的電阻規(guī)律有（見(jiàn)圖8）：
a.直線(xiàn)規(guī)律：規(guī)律A
b.對(duì)數(shù)規(guī)律：規(guī)律B
c.反轉(zhuǎn)對(duì)數(shù)規(guī)律：規(guī)律C
d.超對(duì)數(shù)規(guī)律：規(guī)律Z
電位器制造廠也可根據(jù)整機(jī)廠特殊要求設(shè)計(jì)制作其他電阻變化規(guī)律的電位器。
11、耐久性
（1）機(jī)械耐久性（耐磨壽命）
在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，使電位器性能的降低程度保持在技術(shù)規(guī)范允許范圍內(nèi)時(shí)，電位器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)得到的運(yùn)轉(zhuǎn)周數(shù)（動(dòng)觸點(diǎn)沿電阻元件工作道往返運(yùn)行一次為一周）。各種類(lèi) 型電位器的耐磨壽命的典型值如表6。
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（2）電氣耐久性在規(guī)定的負(fù)荷和動(dòng)觸點(diǎn)不運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)條件下，電位器能連續(xù)正常工作而其性能保持在技術(shù)規(guī)范允許范圍內(nèi)的時(shí)間。按IEC規(guī)定，電位器的電氣耐久性為1000h。
12、絕緣電壓
定義為在連續(xù)正常工作的條件下，可以施加在電位器引出端和其外部導(dǎo)體之間的最大峰值電壓。對(duì)于多聯(lián)電位器來(lái)說(shuō)，應(yīng)在每一聯(lián)引出端和其他各聯(lián)的引出端之間進(jìn)行測(cè)量。在正常氣壓下絕緣電壓值應(yīng)不小于電阻體極限電壓的1142倍。
13、電阻體極限電壓 定義為可以施加在電位器電阻體兩端之間的最大直流電壓值或交流有效電壓值。采用交流有效值時(shí)，電壓峰值不得超過(guò)有效值的1142倍。電阻體極限電壓通常為20～250V， 對(duì)于具體產(chǎn)品，其電阻體極限電壓在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中給出。3114 耐電壓 定義為加在電位器引出端和其外部導(dǎo)體之間;多聯(lián)電位器應(yīng)在每一聯(lián)的引出端和其他各聯(lián)的引出端之間;帶開(kāi)關(guān)電位器的開(kāi)關(guān)引出 端與電位器引出端和其外部導(dǎo)體之間的交流 電壓（頻率為40～60Hz）施加1min，不應(yīng)發(fā)生損傷、火花、絕緣破壞?？蓪⒏饕龆艘黄?連接起來(lái)進(jìn)行測(cè)量。耐電壓通常為交流100～1000V，對(duì)于具體產(chǎn)品，其耐電壓在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 中給出。
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