如何用好電位器？

作者: TI 專家 Bruce Trump

翻譯: TI信號(hào)鏈工程師 David Zhao (趙大偉)

電位器可以起到位置傳感器的作用，同時(shí)可以對(duì)電路進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。電位器最適宜被用作分壓器。電位器還可以充當(dāng)可變電阻，然而這時(shí)會(huì)存在一些潛在的缺陷。你知道兩個(gè)功能間的區(qū)別嗎？

充當(dāng)分壓器的時(shí)候，電位器的絕對(duì)阻值不會(huì)影響到輸出電壓。輸出電壓與輸入電壓間是成比例的。常用的電位器具有較差的電阻精度以及較差的溫度系數(shù)。然而只要電位器阻值均勻，無(wú)論電阻精度或者溫度系數(shù)如何，在30%的位置將會(huì)分得30%的電壓。假設(shè)滑片與高阻抗電路連接，滑片的接觸電阻不會(huì)影響到輸出電壓。滑片接觸電阻是滑片與電阻元件的接觸點(diǎn)上的電阻。

如圖2所示，當(dāng)電位器充當(dāng)可變電阻時(shí)，它的電阻精度以及溫度系數(shù)將會(huì)影響到電路?；佑|電阻會(huì)影響到電路的電阻，并且滑片接觸電阻阻值會(huì)隨著位置、溫度、振動(dòng)以及時(shí)間的變動(dòng)而變動(dòng)。

有時(shí)可變電阻必不可少，可以通過(guò)工作在比例模式下的電位器來(lái)設(shè)計(jì)可變電阻。圖3所示的兩個(gè)電路有相似的功能。圖3a使用P1作為一個(gè)可變電阻，在U1的輸出電壓中產(chǎn)生了一個(gè)與電位器位置成線性關(guān)系的反相電壓。由于P1的阻值變化范圍很大，因此通過(guò)R3來(lái)實(shí)現(xiàn)增益調(diào)節(jié)。此外，輸出電壓與電位器位置間的線性和可重復(fù)性都會(huì)受到滑片接觸電阻的影響。

圖3b中引入了運(yùn)算放大器U2，使得電位器工作在比例模式，從而可以消除圖3a中的缺陷。運(yùn)算放大器U2提供了高的輸入阻抗從而減小了接觸電阻的影響。隨著電位器位置的變動(dòng)，運(yùn)算放大器U2的輸出電壓從0V到Vref之間精確變化。給運(yùn)算放大器U3提供一個(gè)精確的電壓范圍，從而只需給R5、R6設(shè)定一個(gè)固定的阻值，而且不需要對(duì)電路進(jìn)行增益調(diào)節(jié)。

為了使電位器工作在比例模式，你的電路是否需要額外的運(yùn)算放大器或者是更高的復(fù)雜度？這是需要你做的一個(gè)比較棘手的決定。有時(shí)無(wú)法避免將電位器用作變阻器。但是通過(guò)了解危險(xiǎn)因素和敏感性，你能夠選擇電位器來(lái)滿足所需的性能。并且你會(huì)知道在測(cè)試認(rèn)證電路時(shí)特別注意可能出現(xiàn)的問(wèn)題。