电位器与变阻器

TsinghuaJoking 2024-07-09 08:15

一、前言

  这个电子器件, 有两个固定管脚和一个滑动管脚,它叫变阻器或者电位器,用于不同的场合。 两个固定端口之间的电阻为R,滑动端至两个固定端之间的电阻,等于整体的固定电阻。它作为电位器通常用于对信号进行分压,也可以将滑动端和某一个固定端用作一个变阻器。

  如果有这么一个应用,对一个信号源,希望将它的信号进行分压之后传递给后面的放大器,最适合的接线方式应该是这种电位器的应用模式。

  但是,在有一种场合,我们还见到过这种应用模式,利用电阻器的模式来完成信号幅度的控制,这种情况是否可行、  有什么好处吗?

  首先,这种应用场合存在吗? 这是一个分离元器件的话筒功率放大电路。驻极体话筒与 R1的分压产生的音频信号 经过 C1耦合到电位器 RP1,有意思的是,这个电位器在这里的连接方式,形成了一个变阻器的方式,音频信号通过 C3进入后级进行功率放大。那么,进入后级信号的大小与电位器的中心位置是什么关系呢?

二、公式推导

  音频放大电路中,信号源与后级放大器都有输出和输入阻抗,前级的阻抗假设为 1k欧姆,后级放大器的输入阻抗假设为2k欧姆。那么,信号 U1 经过电位器之后到达放大器的信号为 U2,它们之间的比值与电位器的分压比例之间是什么关系呢?

  下面对电路进行简化,根据电路拓扑关系,信号分压网络包括有R01, R02,电位器的一部分,以及电位器的另外一部分。

  利用电阻分压定理,推导出信号U1,U2 之间的比例  与电位器分压比 P 之间的关系。它们之间不再 是一个线性关系。

  绘制电位器分压比与信号传输比之间的关系,在开始的时候上升比较快,中间部分变化缓慢,最后阶段上升比较快。最终的比值实际上是 R01在 R02与电位器并联电阻上的分压。虽然电位器的比例与信号分压比之间不再是线性关系,但仍然是单调关系。

▲ 图1.2.1 电位器的比例P与信号之间的关系


  下面,考虑正常的电位器模式,它对应的信号分压比与电位器位置P之间的关系, 构建等效分压电路,输入输出之间的比值函数也不是一个线性关系。从形式上来看,与前面分压关系很相似。

  上面是变阻器模式的信号分压比与电位器位置P之间的函数关系,下面是电位器模式下对应的函数关系。对比两者之间的函数曲线,可以看到它们之间非常相似。

▲ 图1.2.2 两种模式对应的信号分压比与电位器位置P之间的关系


  结 ※

  文对电路中信号分压所使用的电位器两种模式进行了分析。通过理论分析可以知道,这个电位器使用它的变阻器的方式,也能够达到同样的效果。在电路分析中,需要考虑到信号源的内阻和放大器的输入电阻对信号的影响。


TsinghuaJoking 这是一个公众号,它不端、不装,与你同游在课下、课上。 卓晴博士,清华大学中央主楼 626A。010-62773349, 13501115467,zhuoqing@tsinghua.edu.cn
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