电位器的替代方案（电位器的前世今生）

电位器的替代方案（电位器的前世今生）电位器在电路中有两种工作方式：分压器式（图3）和可变电阻器式（图4）。[1]电位器具有三个引出端，但它即可作三端元件，也可作二端元件使用，作为二端元件时可简单视作可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输出电压（外加电压）成一定关系的输出电压，故称之为电位器。我们大部分人所熟悉的滑动变阻器就是其中的一种。滑动变阻器电位器又因何得名呢？（Why potentiometer？）

提起电位器，可能部分同学会感到陌生。

那什么是电位器呢？（What is potentiometer?）

电位器其实就是一种可调节阻值的电阻元件。提起电阻大家一定很熟悉，电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。

电位器原理示意图

我们大部分人所熟悉的滑动变阻器就是其中的一种。

滑动变阻器

电位器又因何得名呢？（Why potentiometer？）

电位器具有三个引出端，但它即可作三端元件，也可作二端元件使用，作为二端元件时可简单视作可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输出电压（外加电压）成一定关系的输出电压，故称之为电位器。

电位器在电路中有两种工作方式：分压器式（图3）和可变电阻器式（图4）。[1]

分压器式电位器

可变电阻器式电位器

电位器又是如何工作的呢？（How does potentiometer work?）

电位器大多用于分压，由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。当电阻体的两个固定触点之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。

电位器广泛应用于电子设备，音响的音量控制，台灯的光强调整便是典型的应用。

音响音量调节

台灯亮度调节

让我们用四个简单的例子来介绍一下电位器的应用（Examples）：

1、LED灯

LED灯的亮度调节可通过串联电位器和LED达成，电位器用于限制到达LED的电压，否则可能损坏LED。相同的想法在分压元件中的应用被称为分压器。分压器在电表电路中得到广泛应用，其中串联电阻器的特定组合用于将电压“分”成精确的比例，作为电压测量装置的一部分。下图为分压器的工作原理示意图。

分压器工作原理示意图

R2（分压）之间的电压将是输入电压（Input voltage）的百分比。具体数值通过下列公式计算：

[2]

2、音频控制

滑动电位器是现代低功率电位器最常用的一种，用作音频控制设备。 滑动电位器（推子）和旋转电位器（旋钮）通常用于频率衰减，调节响度和音频信号的不同特性。

音频控制

3、电视

在电视机中，电位器用于控制图像亮度，对比度和颜色响应。 通常使用电位器来调节“帧同步”，这会影响接收的图像信号和接收器的内部扫描电路（多谐振荡器）之间的同步。

4、传感器

电位器在传感器中最常见的应用之一是测量位移。 测量可移动的主体的位移连接到位于电位计上的滑动元件。 随着主体移动，滑块的位置也相应地改变，因此固定点和滑块之间的电阻改变。因此，这些点上的电压也会发生变化。

电位器用作传感器

电阻或电压的变化与主体位移的变化成比例。 因此，电压变化表示身体的位移。 这可以用于平移和良好旋转位移的测量。 由于这些电位器的工作原理是电阻，因此它们也被称为电阻电位器。 例如，轴旋转可以表示角度，并且分压比可以与角度的余弦成比例。[3]

电位器的发展经历了很长的时间，在电位器的早期使用中，通常应用的是粗糙的阻抗性物质，如碳或木炭，这不是最简单有效的方式但也能行得通。现在，电位器的发展有了长足的进步，我们可以通过更方便的设计，更适合的物质与大小去应用它，电位器的发展和应用走到了新的阶段。越来越多的公司开始提供不同种类的电位器来满足不同场合的应用需要。

下面让小编为大家来简单介绍几种吧~

其中一个运用这种想法的伟大发明是绕线电位器，具有高精度、稳定性好、温度系数小，接触可靠等优点，并且耐高温，功率负荷能力强。这种电位器广泛应用于电子仪器、仪表中。但也存在着一定的缺点，如阻值范围不够宽、高频性能差、分辨力不高，而且高阻值的线绕电位器易断线、体积较大、售价较高。

可调绕线电位器

合成碳膜电位器也是非常重要的一种，它具有阻值范围宽、分辨力较好、工艺简单、价格低廉等特点，但动噪声大、耐潮性差。这类电位器宜作函数式电位器，在消费类电子产品中大量应用。印刷工艺的发展使碳膜片的生产实现了自动化。

碳膜电位器

数字电位器更是不得不提，数字电位器亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器（模拟电位器）的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器由数字输入控制，产生一个模拟量的输出。依据数字电位器的不同，抽头电流最大值可以从几百微安到几个毫安。数字电位器采用数控方式调节电阻值，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声、不易污损、抗振动、抗干扰、体积小、寿命长等显著优点，可在许多领域取代机械电位器。

数字电位器

数字电位器正在国内外迅速推广，并大量应用于检测仪器、PC、手机、家用电器、现代办公设备、工业控制、医疗设备等领域。

听完了小编的介绍，大家对电位器的工作原理和发展现状是不是有了一定的认识呢？

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[1]. 电位器的基本性能、选型依据及应用原则，何昭强，电子元件与材料，1996.12

[2]. Potentiometers: what they are how they work and how to use themwith Arduino Fabio http://www.varesano.net/blog/fabio/potentiometers what they are how they work and how use them arduino

[3]. Potentiometer Construction Working and Applications，Tarun Agarwal，https://www.elprocus.com/potentiometer-construction-working-and-applications/

[4]The Development of Potentiometers - SpectraSymbol，https://www.slideshare.net/spectrasymbol/the-development-of-potentiometers