1.1 电阻器的识别与检测
电阻器,英文名称是Resistors,它是一种对电流流动具有一定阻抗力的器件,也是电子电路中最常用的一种电子元器件。在电路分析以及实际工作中,为了表述方便,通常将电阻器简称为电阻。
电阻器是电子设备中使用最多的基本元件之一。电阻器在电子设备中,通常应用在负载、分流、限流、分压、降压、取样等功能电路中。
1.1.1 普通电阻器的识别与检测
固定阻值的电阻器就是这种电阻器的电阻值在生产出来包括在应用中都是固定不变的,这种电阻器是最常用的电阻器之一。常见的固定阻值的电阻器有色环电阻器、绕线电阻器、贴片电阻器、网络电阻器、保险电阻器、精密电阻器等多种类型。
阅读提示
电阻值大小的基本单位是欧姆(符号Ω),还有较大的单位千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)。它们的换算关系是:1MΩ=1000kΩ,1kΩ=1000Ω。
1. 普通电阻器的识别
色环电阻器,顾名思义就是在电阻器上用不同颜色的色环来表示参数的一种电阻器,如图1-1所示。
最常用的色环电阻器是4色环电阻和5色环电阻,精密的色环电阻通常采用6色环电阻。
4色环电阻器用前面的3个色环来表示阻值,用第4个色环表示误差。第一道色环为十位数,第二道色环为个位数,第三道色环为应乘倍数,第四道色环为允许误差(允许误差通常为5%)。
图1-1 常用的色环电阻器
5色环电阻器用前面4个色环表示阻值,第5个色环表示误差:第一道色环为百位数,第二道色环为十位数,第三道色环为个位数,第四道色环为应乘倍数,第五道色环为允许误差(允许误差通常为1%)。
色环电阻器表面各种颜色所代表的数值如表1-1所示。
表1-1 色环电阻器表面各种颜色所代表的数值
识别色环电阻时,最难的在于怎样将误差色环(允许偏差色环)和其他色环区别开,4色环电阻的误差色环通常是金色和银色,5色环电阻的误差色环通常为棕色、蓝色、绿色。
误差色环没有采用橙色、黄色的,因此若某端环是橙色或黄色,则一定是第一道色环。金、银、黑等色环不可能为第一道色环。一般成品电阻器的阻值不大于22MΩ,若试读电阻值大于22MΩ,则说明色环读反。
色环电阻器的最靠近引线一边的色环通常为第一色环,误差色环通常会离其他色环远一点,色环电阻器的误差色环与其他色环的区别如图1-2所示。
图1-2 色环电阻器的误差色环与其他色环的区别
在色环距离差不多时,最宽的色环为最后一道色环。
4色环电阻器的各色环代表的含义与识别方法如图1-3所示。
图1-3 4色环电阻器的色环标注识别示意图
精密的色环电阻器通常采用6道色环。6道色环中的第一色环为百位数,第二色环是十位数,第三色环是个位数,第四色环是应乘倍数,第五色环为误差色环(允许误差通常为1%),第六环为温度系数色环,如图1-4所示。
图1-4 6色环电阻的识别
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快速识别色环电阻的关键在于根据第三环(4色环电阻)或者第四环(5色环电阻)的颜色把阻值确定在某一数量级范围内,例如是几点几kΩ、还是几十几kΩ的,再将前两环(5色环电阻为前3环)读出的数“代”进去,这样就可很快读出阻值数来。
色环电阻器一般是用碳、金属或金属氧化物膜制作成导电薄膜,然后将这些导电薄膜设计成一个螺旋缠绕在绝缘体上,再覆盖一层绝缘材料制成,所以色环电阻器又称为薄膜电阻器。4色环电阻器一般是碳膜电阻器,5色环电阻器一般是金属膜电阻器。
碳膜电阻器与金属膜电阻器外观非常相似,有两种简单的区分方法:①用刀片刮开保护漆,露出的膜颜色是黑色则为碳膜电阻器,膜颜色为亮白的则为金属膜电阻器;②因金属膜电阻器的温度系数比碳膜电阻器小得多,所以可以在万用表测电阻器阻值时,用烧热的电铬铁靠近电阻器,若此时阻值变化很大,则为碳膜电阻器,反之则为金属膜电阻器。
绕线电阻器是将金属电阻线绕在无性耐热瓷体上,表面涂以耐热、耐湿、无腐蚀的不燃性涂料保护而成。绕线电阻器具有耐热性好、温度系数小、质轻、耐短时间过负载、噪声小、阻值稳定、电感量低等优点,在精密仪器、大功率负载设备中广泛应用。常见的绕线电阻器如图1-5所示。
图1-5 常见的绕线电阻器
常见的水泥电阻器也是一种绕线电阻器,它将电阻线绕于无咸性耐热瓷件上,外面加上耐热、耐湿及耐腐蚀材料保护固定而成。水泥电阻器通常是把电阻体放入方形瓷器框内,用特殊不燃性耐热水泥充填密封而成,由于其外形像一个白色长方形水泥块,故称水泥电阻器,常用的水泥电阻器如图1-6所示。
图1-6 常见的水泥电阻器
绕线电阻器的电阻值等参数通常采用数字和文字符号按一定的规律组合标注在电阻体上,其允许误差则用百分数表示,没有标偏差值的即为±20%的允许误差。采用这种方法标注的电阻器的阻值等参数识别方法如下:
用“R”或者“Ohm”表示“Ω”,用“k”表示“kΩ”。为了防止小数点在印刷不清时引起误解,故阻值采用这种标示方法的电阻体上通常没有小数点,而是将小于1的数值放在表示阻值单位的字母后面。在阻值后面用英文字母表示误差,不同字母表示的误差如表1-2所示。
表1-2 不同字母表示的误差
例如:6R2J表示该电阻标称值为6.2Ω,允许误差为±5%;3k6k表示电阻值为3.6kΩ,允许误差为±10%;1M5则表示电阻值为1.5MΩ,允许误差为±20%。
阅读提示
只要是R在最前面,即表示阻值小于1Ω,如R22=0.22Ω,而2R2=2.2Ω;只要是出现R或R在最后面,即表示阻值小于1kΩ,如220R=220Ω、22R=22Ω、22R1=22.1Ω;只要是出现k或k在最后面,即表示阻值大于1k,如2k2=2.2kΩ=2200Ω、22k=22000Ω。
有些精密绕线电阻器的阻值和误差以及额定功率等参数均标注在电阻体上,如图1-7所示。
图1-7 阻值标注在电阻体上的绕线电阻器
贴片电阻器的形状通常为黑色扁平的小方块,两边的引脚焊片呈银白色,如图1-8所示。
图1-8 贴片电阻器
贴片电阻器的阻值一般用三位数字来表示。在三位数字中,从左至右的第一、第二位为有效数字,第三位数字表示有效数字后面所加“0”的个数(单位为Ω)。如果阻值中有小数点,则用“R”表示,并占一位有效数字。
例如:标示为“240”的贴片电阻的电阻值读取方法如下:
①第一位代表电阻值的十位数是2。
②第二位代表电阻值的个位数是4。
③第三位代表乘以10的几次方(即10的0次方),就是后面所添的零的个数。
贴片电阻器有时也采用数字+字母的形式来标注其电阻值,如图1-9所示。
图1-9 数字+字母标注阻值的贴片电阻
采用数字+字母的形式来标注电阻值时,前两位是数字,第三位是字母。用这种方法表示的电阻值与用前面的方法所表示的在识别方法上有所不同:它的前两位数字只是一个代码,并不表示实际的阻值,其代码表示的有效数字随封装形式的不同而变化,如表1-3所示。
表1-3 不同代码表示的有效数字
第三位用字母表示有效数字后所乘的倍率,各种字母与倍率的对应关系如表1-4所示。
例如:“01A”表示的阻值为100×100=100Ω,“13C”表示的阻值为133×102=13.3kΩ。
标示为“0”或“000”的贴片电阻其阻值为0Ω,这种电阻器实际上是跳线(短路线),如图1-10所示。在有些电路中,阻值为0Ω的贴片电阻常用来作为保险电阻或作为EMI电磁兼容电阻使用。
图1-10 阻值为0Ω的贴片电阻器
网络电阻器又称网路电阻或者排阻。网络电阻器是将多个电阻器集中封装在一起,组合制成的复合电阻。
网络电阻器有直插式封装和贴片式封装两种类型,其中,贴片式封装又有8引脚和10引脚两种类型。
直插式网络电阻器通常都有一个公共端,在表面用一个小白点表示,直插式网络电阻器的外观颜色通常为黑色或黄色。常见的直插式网络电阻器如图1-11所示。
图1-11 常见的直插式网络电阻器
直插式网络电阻器的阻值与内部电路,通常可以从型号上识别出来,其型号标示如图1-12所示,型号中的第一个字母为内部电路结构代码,第一个字母代表的内部电路如表1-5所示。
图1-12 直插式网络电阻器的型号
表1-5 直插式网络电阻器型号中第一个字母所代表的内部电路
常用的贴片网络电阻器有8P4R(8引脚4电阻)和10P8R(10引脚8电阻)两种规格,如图1-13所示,这两种贴片网络电阻器的内部电路如图1-14所示。
图1-13 常见的贴片网络电阻器
通常情况下,贴片网络电阻器是没有极性的,不过有些类型的贴片网络电阻器,由于内部电路连接方式不同,在实际应用时还是需要注意极性的。如10P8R型的贴片网络电阻器,因其①、⑤、⑥、⑩引脚内部连接的不同,而有L型和T型之分。L型10P8RSMD排阻的①、⑥脚为相通的,T型10P8R贴片网络电阻器的⑤、⑩脚为相通的。因此,在使用贴片网络电阻器时,最好确认一下该贴片网络电阻器表面是否有确定①脚的极性标记点。
图1-14 8P4R和10P8R排阻的内部电路
保险电阻器又名熔断电阻器。保险电阻器在电路中起着保险丝和电阻的双重作用,主要应用在电源输出电路中。保险电阻器的阻值一般较小(几欧姆至几十欧姆),功率也较小(1/8~1W)。
贴片保险电阻器的颜色通常为绿色或者灰色或者白色或者黑色,表面标有白色的数字“000”或额定电流值,如图1-15所示。
图1-15 贴片保险电阻器
直插式保险电阻器通常为黄色,额定电流值通常标注在带阻体上,如图1-16所示。
大功率直插式保险电阻一般用一个色环来标注它的额定阻值和额定电流,如图1-17所示,大功率直插式保险电阻上不同色环表示的阻值如表1-6所示。
图1-16 常用的直插式保险电阻器
图1-17 常用的大功率直插式保险电阻
表1-6 大功率直插式保险电阻不同色环表示的阻值
当电路负载发生短路故障,出现过流时,保险电阻器的温度在很短的时间内就会升高到500~600℃,这时电阻层便受热剥落而熔断,起到保险的作用,达到提高整机安全性的目的,因此,保险电阻器损坏后,其表面颜色会变为褐色。
在有些电路中,通常采用一些精密电阻器,常用的精密电阻器如图1-18所示。
图1-18 常用的精密电阻器
精密电阻器中,通常采用四位数字或者数字加一位或者两位字母的标示方法。
前面的四位数字表示阻值:前三位数字分别表示阻值的百、十、个位数字,第四位数字表示前面三位数字后面加“0”的个数(10的倍率),单位为欧姆;数字后面的第一个英文字母代表允许误差(G=2%、F=1%、D=0.5%、C=0.25%、B=0.1%、A或W=0.05%、Q=0.02%、T=0.01%、V=0.005%。),第二个字母代表温度系数,不同字母代表的温度系数见表1-7。
表1-7 不同字母代表的温度系数
在电路原理图中,电阻器通常用大写英文字母“R”表示,保险电阻器常用大写英文字母“RX”或“RF”“F”“FUSE”“XD”“FS”来表示,网络电阻器一般用大写英文字母“RN”表示。
在电路原理图中,电阻器的符号如图1-19所示。
图1-19 电路原理图中电阻器的电路符号
由于电路中一般都有多个电阻器,因此通常在字母“R”后面添加一个数字,表示某一个电阻。除了电阻器外,这种字母加数字来表示不同的元器件的方法,对于其他如电容、晶体管、集成电路等元器件也适用。
2. 普通电阻器的主要参数
(1)标称阻值和允许误差
在电阻器上标注的电阻数值被称为标称阻值,如1.5k,5.1Ω,…。为了规范生产,便于设计,生产厂家并不是每一种阻值的电阻器都生产,而是按照不同的标准生产。
目前主要采用E数列作为阻抗元件规格。分别称为E6、E12、E24、E48、E96、E192系列。阻抗元件的数值即是按此数列分布的。不同的数列,允许偏差值也不同,数值分布越疏,偏差越大。E6、E12、E24、E48、E96、E192系列对应的偏差分别为±20%、±10%、±5%、±2%、±1%、±0.5%。
在E-6、E-12、E-24和E-96系列电阻器中有一个阻值基数,该系列电阻器的阻值为这个阻值基数乘以10的n次方(n=-2~9)。E-6、E-12、E-24和E-96系列电阻器的阻值基数见表1-8。
表1-8 E-6、E-12、E-24和E-96系列电阻器的阻值基数
具体生产时,系列的数值乘以10n即可得出全系列数值。
电阻器的允许误差是指实际阻值与厂家标注阻值之间的误差(误差值被称为精度),实际阻值在误差范围之内的电阻器均为合格电阻器。
例如,一个标称阻值为10Ω、精度为±5%电阻器的实际阻值只要在9.5~10.5Ω之间即为合格产品。
再例如一个标称电阻值1kΩ,精度为5%的电阻器实际电阻值可能是0.95~1.05kΩ之间的任何一个电阻值。
(2)额定功率
额定功率指电阻器正常工作时长期连续工作并能满足规定的性能要求时允许的最大功率,也称负荷功率。
电阻器是耗能元件,在工作电路中将电能转化为热能释放,如果耗能超过这个值,将会因过分发热而被烧毁。电阻器的额定功率不是电阻器在实际工作时所必须消耗的功率,而是电阻器在工作时允许消耗功率的最大值。相同类型的电阻器,功率越大,则体积也会相应增大。
常用电阻器的功率与外形尺寸如表1-9所示。
表1-9 不同额定功率的电阻器体积差别对照表
常用的电阻器功率通常为1/4W或者1/8W。在代换电阻器时,若空间允许,则可以用功率较大的电阻器代换功率较小的电阻器。2W以上的电阻器,功率参数直接用数字印在电阻体上;2W以下的电阻器,以自身体积大小来表示功率。为防止电阻器在电路中被烧毁,选择电阻器时,应使额定功率高于实际消耗功率的1.5~2倍。
贴片电阻器的额定功率与它的尺寸有关。贴片电阻器主要有7种系列尺寸,用两种尺寸代码来表示:一种是由4位数字组成的EIA(美国电子工业协会)代码(英制代码),这种代码的前两位与后两位分别表示贴片电阻器的长和宽(单位为in);另外一种代码也是由4位数字组成的米制代码(公制代码),它的前两位与后两位也分别表示贴片电阻器的长和宽(单位为mm)。贴片电阻器的封装代码及其尺寸以及额定功率见表1-10。
表1-10 贴片电阻器的封装代码及其尺寸
在电路原理图中通常将大于1W的电阻器功率直接标注出来:如5W、10W、30W等;小于1W的电阻器则不标额定功率值。
(3)最高工作电压
电阻器两端电压增加到一定数值时,会发生电击穿现象,使其损坏,这个电压叫作电阻器的最高工作电压,也称极限电压。
常见碳膜电阻器的最高工作电压见表1-11。
表1-11 常见碳膜电阻器的最高工作电压
(4)温度系数
温度系数(temperature coefficient of resistance,简称TCR)用来表示当环境温度改变1℃时,电阻器阻值的相对变化,单位为ppm/℃。温度系数有负温度系数、正温度系数及在某一特定温度下电阻只会发生突变的临界温度系数。
温度系数绝对值越大,性能越不稳定。一般金属膜、合成膜电阻器具有较小的正温度系数,碳膜电阻器具有负温度系数。
3. 普通电阻器的检测
由于普通电阻器最主要的参数就是其阻值的大小,因此用检测电阻器工作中最实用的就是检测其阻值的大小,然后用测量所得的实际阻值与电阻器的标称阻值进行比较,若实际测量阻值在标称阻值范围内,就说明该电阻器是正常的,且实际测量阻值越接近标称阻值,则说明误差越小,电阻器越可靠。普通电阻器的检测示意图如图1-20所示。
图1-20 普通电阻器的检测示意图
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为了提高测量精度,应根据被测电阻器标称值的大小来选择量程。对于指针式万用表,由于欧姆挡刻度的非线性关系,表盘中间的一段分度较为精细,因此应使指针的指示值尽可能落到刻度的中段位置(即全刻度起始的20%~80%弧度范围内),以使测量数据更准确。对于数字万用表,只要将万用表的挡位根据标称阻值选择为适当的“Ω”“kΩ”“MΩ”挡或者“自动(AUTO)”挡即可。
由于人体也有一定阻值的导通电阻,因此在测量大于10kΩ以上的电阻器时,手不要触及万用表的表笔和电阻器的引脚部分。
对于一些阻值低于10Ω的电阻器,检测时还要考虑到测试的万用表的“表笔短路基础电阻值”,一般数字表的200Ω挡,该值为0.1~1Ω,实际测量时,若要求精度较高,应在测量的阻值上减去这个“表笔短路基础电阻值”才是真正的电阻器阻值。
若用万用表检测到的实际电阻器值偏离标称阻值的误差范围,则说明这个电阻器已经损坏,已经不能在电路中使用了。若检测得该电阻器的阻值为0Ω,则说明这个电阻器已经短路损坏;若测得的阻值为无穷大(此时指针式万用表的指针不动,数字万用表显示溢出符号“1”或者“OL”),则说明这个电阻器已经开路。
若用万用表测量的电阻器阻值不稳定(即在排除万用表表笔接触不良以及万用表内部电路问题的情况下晃动电阻器时万用表的测量数值随之变化),则说明这个电阻器是不正常的,这种电阻器就不能在电路中使用。
由于生产技术的问题,新的电阻器在上机使用前,最好用万用表测试一下其阻值是否正常。若不进行测试就贸然焊入电路中,很可能会遇到难以排除的故障。
在实际电路板上,很多电阻器并不是孤立地存在,而是有串联和并联等连接方式。
串联,就是将两个电阻器首尾相连起来,如图1-21所示。
图1-21 电阻器串联电路
两个电阻器串联后形成的新的电阻器的阻值变大,等于所有串联电阻器的阻值之和:R串=R1+R2+R3+...Rn。
并联,就是将两个或多个电阻器的两个引脚并列地连在一起,如图1-22所示。
电阻器并联后的总阻值变小,1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+...1/Rn。
因此当找不到合适阻值的电阻器时,可以通过多只电阻串联或者并联的方法来解决问题。
图1-22 电阻器的并联示意图
有时候为了方便对焊接在电路板上的电阻器进行检测,通常都不将该电阻器焊下进行检测,而是直接在路进行测量。由于在电路板上,电阻器可能与其他电阻器为并联关系,因此在路测量的阻值只能小于或等于电阻器的标称阻值(或在误差范围之内),若实际阻值超出被检测电阻器的误差范围,则说明该电阻器已经损坏,应予以更换,以保证电路的正常工作。若要进一步检测该电阻器的阻值,则需要将被检测的电阻器一端从电路板上焊下来(或两端全部焊下),以免电路中的其他元件对测试产生影响,造成测量误差。
1.1.2 电位器的识别与检测
电位器也被称为“可变电阻器(Variable Resistor,VR)”,它可通过调整转轴角度来改变电阻值。
1. 电位器的识别
电位器是一种阻值连续可调的电阻器。其滑动臂(动接点)的接触刷在电阻体上滑动,可获得与电位器外加输入电压与可动臂转角成一定关系的输出电压,如图1-23所示。
图1-23 电位器工作示意图
电位器是根据串联电阻的分压原理制成的器件。电位器的活动接点把电阻分成两部分。改变图1-23中活动接点b的位置,就可以改变ab和bc两段导体的电阻值。如果把电位器ac端接入电源电压E,根据串联电阻电路中电阻上的电压与阻值的大小成正比,那么bc两点的电压值便会随着活动接点b的位置改变而改变。也就是说,把电位器接到固定的电源电压,便可从活动接点的位置得到不同的电压。
电位器的种类繁多,根据其操作方式可分为单圈式、多圈式;根据其导电介质还可以分为线绕式电位器、碳膜电位器、导电塑料电位器等;根据功能还可分为音量电位器(通常为双声道)、调速电位器(通常为设备速度控制用)等。下面介绍常用的几种电位器。
①单联电位器:这种电位器只有一个滑动臂,只能同时控制一路信号;单联电位器通常有3个引脚,中间的一个为滑动触点连接端,左右两个引脚为电阻体两端的连接引线。
常见的单联电位器有旋转式电位器和直滑式电位器两种类型。前者电阻体呈圆弧形,调节时滑动片在电阻体上作旋转运动;后者电阻体呈长条形,调整时,滑动片在电阻体上作直线运动。常见的单联电位器如图1-24所示。
图1-24 常见的单联电位器
也有些单联电位器有4个引脚,在这4个引脚中,有1个引脚与电位器外壳相连(使用时该脚接地以降低噪声)或者与电阻体的中间部位相连(使用时悬空或接音调调整电路),其他3个引脚与普通电位器引脚功能一样。
②双联电位器:双联电位器是为了满足某些线路统调的需要,将相同规格的两个电位器装在同一轴上,这就是同轴双联电位器。高档立体声收录机的音调、音量控制和一些测量仪器上就经常使用双联电位器。常见的双联电位器如图1-25所示。
图1-25 常见的双联电位器
还有一种是将两个相同或不同规格的电位器分别装在一组同心轴上,外轴为空心套管,里轴装置在套管里。使用时,两轴可以自由转动而调节其中的任意一联电位器时被称为异步异轴双联电位器。使用这类电位器可以节省空间,美化板面的布置。
若将多个相同或不同规格的电位器分别装在一组同心轴上就称为多联电位器。
③带开关电位器:这种电位器将开关与电位器结合为一体,通常应用在需要对电源进行开关控制及音量调节的电路中,主要应用在电视机、收音机、随身听等电子产品中。常见的带开关电位器如图1-26所示。
④微调电位器:微调电位器又名半可变电位器或者可变电阻器。
图1-26 常见的带开关电位器
微调电位器有3个引脚(中间的引脚通常为滑动端),1个是滑动端,另外2个是固定端。滑动端可以在2个固定端之间滑动,使其与固定端之间的电阻值发生变化。微调电位器上面通常有一个调整孔,将螺丝刀插入调整孔并旋转即可调整阻值。常用的微调电位器如图1-27所示。
图1-27 常用的微调电位器
微调电位器主要用在不需要经常调节的电路中,如开关电源中的电压调整电位器。
电位器的阻值通常采用直接标注或者数码标注,直接标注就是把阻值直接标注出来;而数码标注则用三位数字来表示。
在三位数字中,从左至右的第一、第二位为有效数字,第三位数字表示有效数字后面所加“0”的个数(单位为Ω)。如果阻值中有小数点,则用“R”表示,并占一位有效数字。例如:标示为“103”的电阻器阻值为10×103=10kΩ,标示为“222”的电阻器其阻值为2200Ω,即2.2kΩ,标示为“105”的电阻器阻值为1MΩ。需要注意的是要将这种标示法与传统的方法区别开,如标示为“220”的可变电阻器其电阻为22Ω,只有标示为“221”的可变电阻器其阻值才为220Ω。
例如:图1-27中的微调电位器阻值标示为“202”,则该微调电位器的最大电阻值的读取方法如下:
①第一码代表电阻值的十位数是2;
②第二码代表电阻值的个位数是0;
③第三码代表乘以十的几次方(即十的二次方)或后面添零的个数(即2个0);
所以,标示数码为“202”的微调电位器的最大电阻值为20×10×10=2000Ω=2kΩ。
在电路原理图中,电位器常用字母“RP”“VR”“W”表示,在不同的厂家绘制的电路原理图中,电位器的符号不完全相同,常见的电位器电路符号如图1-28所示。
图1-28 电位器的电路符号
2. 电位器的主要参数
(1)标称阻值与允许误差
电位器的标称阻值是指电位器两固定端之间的最大阻值。阻值系列及允许误差符合电阻器的E系列标准。
(2)额定功率
电位器两个固定端上允许耗散的最大功率就是电位器的额定功率。滑动抽头与固定端所能承受的功率要小于电位器的额定功率。
线绕电位器的额定功率一般为0.25W、0.5W、1W、2W、3W、5W、10W、16W、25W、40W、63W、100W。非线绕电位器功率系列为0.025W、0.05W、0.1W、0.25W、0.5W、1W、2W、3W等。
(3)阻值变化特性
阻值变化特性是电位器的主要参数。为适应各种不同的用途,电位器阻值变化规律也不相同。阻值变化特性是指电位器的阻值随转轴旋转角度的变化关系,可分为线性电位器和非线性电位器。常见的电位器阻值变化规律有直线式(X型)、指数式(Z型)、对数式(D型)三种。三种形式的电位器阻值随活动触点的旋转角度变化的曲线如图1-29所示。
图1-29中纵坐标表示当某一角度时的电阻实际数值与电位器总电阻值的百分数,横坐标是旋转角与最大旋转角的百分数。
图1-29 电位器输出特性的函数关系
X型电位器的阻值变化与转角成直线关系,这种电位器也称为直线式电位器,X型电位器适用于一些要求均匀调节的场合,如分压器、偏流调整和万用表的调零等电路中。
Z型电位器又称指数型电位器,这种电位器其阻值按旋转角度按指数关系变化(也就是开始的前2/3变化慢,后1/3变化快)。Z型电位器常用在音量调节电路中,在开始转动时,阻值变化较小而在转角接近最大转角一端时,阻值变化比较显著。
当音量从零开始逐渐变大的一段过程中,人耳对音量变化听觉最敏感,当音量变大到一定程度后,人耳听觉逐渐变迟钝,此时即使声音功率有了较大的增加,人耳的感觉却变化不大。因而采用这种电位器作音量控制,可获得音量与电位器转角近似于线性的关系,使音量变化听起来显得平稳、舒适。
D型电位器的阻值变化与Z型正好相反,它在开始转动时阻值变化很大,而在转角接近最大值附近时,阻值变化就比较缓慢。D型电位器适用于音调控制等电路,前段具有粗调性质,后一段适合细调性质。
X、D、Z字母符号一般印在电位器上,使用时应特别注意。
(4)机械零位电阻
该参数指电位器动接点处于电阻体始(或末)端时,动接点与电阻体始(末)端之间的电阻值。这个电阻值理论上讲应为零,但实际上,由于电位器的结构,制造电阻体的材料及工艺等因素的影响,通常不为零,而是有一定的阻值,此阻值叫零位电阻。
对于合成碳膜电位器,国家标准规定:其标称值在10kΩ以下的,零位电阻不大于10Ω;标称值大于10kΩ的,零位电阻不大于50Ω;对数式的电阻不大于50Ω。
作为音量电位器使用时,如零位电阻过大,会出现音量关不死现象。
3. 电位器的检测
电位器的标称阻值是它的最大电阻值。如标注为100k的电位器,则表示它的阻值可在0~100kΩ内连续变化。
检查电位器时,首先要转动旋柄,看看旋柄转动是否平滑,开关是否灵活,并听一听电位器内部接触点和电阻体摩擦的声音,如有较响的“沙沙”声或其他噪声,则说明质量欠佳。旋柄转动时应该稍微有点阻尼,既不能太“死”,也不能太灵活。
用万用表测试时,应先根据被测电位器标称阻值的大小,选择好万用表的合适挡位再进行测量。
测量时,将万用表的表笔测量定触点的两端电阻值,其读数应为电位器的标称阻值,如图1-30所示。
图1-30 测量电位器两个定端阻值
如万用表显示的电阻值与标称阻值相差很多,则表明该电位器已损坏。
检测电位器的标称阻值正常后,还要再检测电位器的滑动臂(活动触点)与电阻体(定触点)的接触是否良好。此时可以用万用表的一个表笔(欧姆挡)接在动触点接线端(通常为中间的引脚),然后将另外一个表笔随意接在电阻体接线端(通常为外侧的两个引脚),如图1-31所示。
图1-31 检测电位器的滑动臂接触是否良好
再慢慢旋转轴柄(顺时针或者逆时针均可),电阻值应逐渐增大(或者减小),阻值变化范围应该在“0Ω~标称阻值”或者“标称阻值~0Ω”之间。旋转轴柄时,万用表阻值读数应平稳变化(表头中的指针应平稳移动),若有跳动现象,说明活动触点有接触不良的故障。
同轴双联电位器(简称双联电位器)相当于两个单联电位器的综合,且两个电阻体的阻值(总阻值)相等,因此除了要分别检测各个电阻体的阻值是否与标称阻值一致外,还要检测两个单联电位器在滑动转轴时阻值变化是否同步,检测方法如下:
用导钱把同轴双联电位器A1脚与B3脚连接起来,两表笔分别接于向轴双连电位器A、B的滑动触点2脚,如图1-32所示。
图1-32 双联电位器同步性检测示意图
此时,测得的阻值应等于被测同轴双连电位器的标称阻值,然后慢慢顺时针(或逆时针)旋动电位器轴柄,万用表显示的电阻值应该无变化或变化很小,这说明两电阻体上各点电阻值的均匀性较好,被测同轴双联电位器的同步性越好。若旋转轴柄过程中,万用表显示的阻值示数变化很大,则说明该双联电位器的同步性不好,若电路中使用该电位器,则会造成两个调整信号变化不一致的故障,例如作为立体声音响的音量调整电位器时,会造成调整音量时两个声道音量变化不一致的故障。
1.1.3 压敏电阻器的识别与检测
压敏电阻器(Zinc Oxide Varistor)是利用半导体材料的非线性特性制成的一种特种电阻器。
压敏电阻器的种类很多,按其材料来分类,可分为氧化锌压敏电阻器、碳化硅压敏电阻器、金属氧化物压敏电阻器、锗硅压敏电阻器、钛酸钡和硒化镉压敏电阻器等。常见的压敏电阻器如图1-33所示。
图1-33 常见的压敏电阻器
当压敏电阻器两端施加的电压达到某一临界值(压敏电压)时,压敏电阻器的阻值就会急剧变小。
压敏电阻器在休息状态(非击穿状态)时,相对于受保护的电子器件而言,具有很高的阻抗(数兆欧姆),对原设计电路没有影响,但当有瞬间过高电压(超过压敏电阻器的击穿电压)出现时,该压敏电阻器的阻抗会迅速变低(仅有几欧姆),从而使原电路短路,保护电子产品或组件,因此压敏电阻器通常应用在电子产品中的过压保护、防雷击电路中。
压敏电阻器的结构就像两个特性一致的背靠背连接的稳压管(其性质基本相同)。压敏电阻器的主要特性是:当两端所加电压在标称额定值以内时,其电阻值几乎为无穷大,处于高阻状态;当两端电压稍微超过额定电压时,其电阻值急剧下降,立即处于导通状态,工作电流增加几个数量级,反应时间仅在毫微秒级。压敏电阻器在国外被俗称为“斩波器”或“限幅器”,这是从它的实际作用而得名的。
在电路原理图中,压敏电阻器通常用RV来表示,压敏电阻器的电路符号和等效电路如图1-34所示。
图1-34 压敏电阻器的电路符号和等效电路
检测压敏电阻器时,应将万用表的电阻挡挡位开关拨至最高挡。常温下测量压敏电阻器的两引脚阻值应为无穷大,数字表显示屏将显示溢出符号“1”,如图1-35所示。
图1-35 压敏电阻器检测示意图