数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪
李震春;许积文;陈国华
【摘要】本文针对传统电位器调节特性和调节灵敏度测量装置的缺点,对其进行了数字化设计与改进.在原有实验仪器的基础上,将机械式电位器用数字电位器替代,并利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端位置进行了控制和显示.数字电位器的使用有效解决了机械电位器滑动端位置读数误差大的问题,改进后的装置不仅可精确地控制和显示数字电位器的滑动端位置,而且操作方便,测定的调节特性曲线和调节灵敏度曲线与理论相一致.
【期刊名称】《大学物理》
【年(卷),期】2019(038)007
【总页数】5页(P31-35)
【关键词】数字电位器;调节特性;调节灵敏度
【作者】李震春;许积文;陈国华
【作者单位】桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004;桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004
【正文语种】中文
【中图分类】O441.1
电位器(又称变阻器)的制流、制压特性广泛运用于调光、调速、调音等工业生产领
域[1]，另外电位器本身是一个很好的位置传感器[2]，负载不同时其调节灵敏度曲线也不相同. 电位器调节特性和调节灵敏度实验是高校工科物理实验常开设的一个经典实验[3-7]. 传统的电位器调节特性和调节灵敏度实验装置中，由于采用的机械式电位器配套标尺与电阻丝有效长度不匹配，滑动片与电阻丝线圈的接触面较大且常常出现接触不良，导致电位器的滑动端位置读数误差较大，测出的调节特性曲线和调节灵敏度曲线误差较大，尤其是调节灵敏度曲线与理论曲线相比出现严重失真，这也是很多高校没让学生测定电位器调节灵敏度的原因. 文献[5]提出用电阻箱来代替电位器，这种办法理论上应能解决电位器滑动端位置精确可控的问题，但由于电阻箱阻值不同时，其精度不同，使得等效滑动端位置读数也存在很大的误差，而且实验操作过程非常繁琐.
针对以上问题，本文在原有实验仪器的基础上进行了改进，用数字电位器代替原来的机械式电位器，并利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端RW位置
进行控制和显示.
1. 电路主板模块
2. 数字电压表
3. 数字电流表
4. 电阻箱
5. 数字电位器
6. 单片机
7. 键盘 7-1. 第一按键 7-2. 第二按键 7-3. 第三按键 7-4. 第四按键 7-5. 第五按键
7-6. 第六按键 8. 数码管 9. 电源 10. 开关 11. 指示灯图1 数字电位器调节特性和
调节灵敏度测量仪结构示意图
1 数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪
数字电位器调节特性和调节灵敏度测量仪如图1所示，包括电阻箱和电路主板模
块及与电路主板模块连接的数字电压表和数字电流表，电路主板模块设有单片机及与单片机连接的数字电位器、键盘、数码管、电源及电源开关和指示灯. 数字电位器的型号为X9C104，其最大电阻R0为100 kΩ，阻值的变化为阶梯式，台阶编
号从0—99共100个台阶[8]. 键盘顺序设6个独立按键，第一按键或第二按键每
按下并释放一次，数字电位器的RW端位置增加或减少10台阶；第三按键或第四
按键每按下并释放一次，数字电位器的RW端位置增加或减少1台阶，第五按键或第六按键每按下并释放一次，数字电位器的RW端位置置0台阶或置99台阶. 数码管为两位LED共阴数码管，用于显示数字电位器RL、RW端之间的台阶数. 单片机的型号为STC89C52，当键盘向单片机发送数字电位器滑动端位置控制指令时，单片机根据指令要求，一方面向数字电位器发送控制信号，执行该指令的操作，另一方面把当前数字电位器滑动端位置发送给数码管显示，从而实现数字电位器滑动端位置可精确控制和显示.
图2为数字电位器分压电路图，数字电压表的内阻大到可以忽略其对电路的影响(相当于断路)，那么负载R两端的电压为
(1)
图2 分压电路图
式(1)中，RWL表示数字电位器的滑动端RW与低电压端RL之间的电阻，令Umax=E，引进参数为滑动端RW的相对位置，称为电路特征系数，则有
(2)
对于不同的k值，x与U/Umax的关系为分压特性曲线.
电位器本身也是一个位置传感器，传感器输出的变化量ΔU或ΔI与引起该变化量的输入变化量Δx之比称为灵敏度. 对电位器而言，因为输入的变化量是通过调节滑动端的位置来实现的，故称之为调节灵敏度，它表征传感器对输入量变化的反应能力[7]. 由于数字电位器阻值的变化为阶梯式，某位置电阻的最小变化量为2台阶所对应的电阻ΔR0，即Δx=ΔR0/R0. 对式(2)微分后，整理可得
(3)
令分压调节灵敏度SV=ΔU/(UmaxΔx)，则对于不同的k值，x与SV的关系为分
压调节灵敏度曲线.
图3为数字电位器限流电路图，数字电流表的内阻小到可以忽略其对电路的影响(相当于短路)，那么流过负载R的电流为
(4)
图3 限流电路图
式(4)中，RHW表示数字电位器的高电压端RH与滑动端RW之间的电阻，RWL
表示数字电位器的滑动端RW与低电压端RL之间的电阻，令引进参数则有
(5)
对于不同的k值，x与I/Imax的关系为限流特性曲线.
对式(5)微分后，整理可得
(6)
令限流调节灵敏度SI= ΔI/(ImaxΔx)，则对于不同的k值，x与SI的关系为限流调节灵敏度曲线.
2 实验数据
实验中使用的数字电压表量程为10 V，其精度为4位；数字电流表量程为2 mA，其精度为4位半；数字电位器的型号为C9C104，其总电阻实测R0=102.5636
kΩ，最大允许电流3 mA.实验中负载电阻R分别取100 kΩ和10 kΩ，测得改进
装置分压电路和限流电路的调节特性和调节灵敏度实验数据见表1和表2.
整理表1实验数据得表3，其中，ΔU为不同台阶位置时电压增量，Δx为滑动端RW的相对微小变化量，本实验中Δx=2/99，分别用式(2)和式(3)拟合表3数据，
得到分压特性曲线和分压调节灵敏度曲线，并与相应的理论曲线作对比见图4和图5.
表1 分压电路的调节特性与调节灵敏度实验数据X/台阶号110203040506070809098R=100
kΩUX/V0.0460.4230.8071.161.5091.8712.2672.7153.2453.9024.564UX-
1/V0.0000.3940.7701.1261.4721.8342.2242.6683.1883.8304.475UX+1/V0.09 30.4740.8451.1941.5461.9112.3112.7653.3093.9794.657R=10
kΩUX/V0.0390.2410.3510.4430.5410.6590.8181.0561.4562.2954.180UX-
1/V0.0000.2260.3420.4340.5300.6460.7991.0281.4042.1713.793UX+1/V0.07 40.2540.3610.4520.5520.6730.8381.0881.5132.4364.658
表2 限流电路的调节特性与调节灵敏度实验数据X/台阶号110203040506070809098R=100
kΩIX/mA0.02360.02470.02610.02770.02950.03150.03380.03650.03970.043 40.0470IX-
1/mA0.02340.02460.02600.02750.02930.03130.03360.03620.03930.04300.0 465IX+1/mA0.02370.02480.02630.02790.02970.03170.03410.03680.04000. 04390.0475R=10
kΩIX/mA0.04270.04690.05180.05840.06700.07840.09450.11900.16020.245 50.4269IX-
1/mA0.04230.04640.05120.05770.06600.07710.09260.11590.14900.23310.3 908IX+1/mA0.04320.04740.05290.05920.06800.07980.09650.12220.16610. 25940.4709
表3 分压电路的调节特性与调节灵敏度数据整理x/相对位置
1/9910/9920/9930/9940/9950/9960/9970/9980/9990/9998/99R=100
kΩU/Umax0.0100.0910.1730.2490.3240.4020.4870.5830.6970.8380.980ΔU/( UmaxΔx)0.9890.8500.7970.7230.7870.8180.9251.0311.2861.5841.935R=10 kΩU/Umax0.0080.0520.0750.0950.1160.1420.1760.2270.3130.4930.897ΔU/( UmaxΔx)0.7860.2980.2020.1910.2340.2870.4140.6381.1582.8169.192
图4 分压特性拟合曲线与理论曲线对比图
图5 分压调节灵敏度拟合曲线与理论曲线对比图
拟合得到的电路特征系数k与理论值对比结果见表4，其中，电路特征系数k的理论值按k=R/R0计算，相对误差=|拟合值-理论值|/理论值×100%计算. 从图4、图5和表4可以看出，改进装置测定的分压特性曲线和分压调节灵敏度曲线与理论具有较好的一致性. 负载R=100 kΩ时，分压调节灵敏度电路特征系数k拟合值与理论值的相对误差略大，这是由于灵敏度太小，电压表精度不够引起的.
表4 分压电路特征系数k拟合值与理论值的比较负载R/kΩ曲线类型分压电路特征系数k拟合值理论值相对误差100分压特性0.9729分压调节灵敏度
0.99920.9750.2%2.5%10分压特性0.0976分压调节灵敏度
0.09610.09750.1%1.4%
整理表2实验数据得表5，分别用式(4)和式(5)拟合表5数据，得到限流特性曲线和限流调节灵敏度曲线，并与相应的理论曲线作对比见图6和图7.
拟合得到的电路特征系数k与理论值对比结果见表6. 从图6、图7和表6可以看出，改进装置测定的限流特性曲线和限流调节灵敏度曲线与理论也具有较好的一致性. 负载R=100 kΩ时，限流调节灵敏度电路特征系数k拟合值与理论值的相对误差略大，是由于灵敏度太小，电流表精度不够所引起的.
图6 限流特性拟合曲线与理论曲线对比图
图7 限流调节灵敏度拟合曲线与理论曲线对比图
表5 限流电路的调节特性与调节灵敏度数据整理x/相对位置
1/9910/9920/9930/9940/9950/9960/9970/9980/9990/9998/99R=100
kΩI/Imax0.49680.52000.54950.58320.62110.66320.71160.76840.83580.913 70.9895ΔI/(ImaxΔx)0.31260.20840.31260.41680.41680.41680.52110.62530. 72950.93791.0421R=10
kΩI/Imax0.09070.09960.11000.12400.14230.16650.20070.25270.34020.521 30.9066ΔI/(ImaxΔx)0.09460.10510.17870.15770.21020.28380.41000.66221. 79752.76468.4199
表6 限流电路特征系数k拟合值与理论值的比较负载R/kΩ曲线类型限流电路特
征系数k拟合值理论值相对误差100限流特性0.9745限流调节灵敏度
0.92280.97500.05%5.3%10限流特性0.0989限流调节灵敏度
0.09810.09751.4%0.6%
3 改进装置特点分析
第一，与机械式电位器相比，数字电位器具有可编程改变数字电位器的RW位置、无机械磨损、耐震动、噪声小、寿命长等优点，因而，用数字电位器代替机械电位器，能有效地减少机械式电位器RW位置读数误差较大的问题，测定的电位器调
节特性和调节灵敏度曲线与理论具有很好的一致性.
第二，利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端RW位置进行控制和显示，使学生控制和读取数字电位器滑动端位置十分方便，直观，有利于按时完成实验，满足学生的学习需求[9].
第三，该改进装置能消除实验中人为的读数误差，实验数据可靠、稳定、重复性高，比如实验过程中，发现某个位置的读数有问题，可以准确的定位到该位置去检验．第四，若实验用的电表为电磁表，则内阻一般不能忽略，此时电路特征系数k为
电表内阻的函数，该改进装置测得的电路特征系数与理论值误差很小，我们可以通过拟合某调节特性或调节灵敏度曲线求得电路特征系数，从而计算出电表的内阻，
因此该改进装置也提供一种全新的测量电表内阻的新方法.
通过对传统电位器调节特性和调节灵敏度测量仪进行的改进，有效解决机械式电位器RW位置读数误差大的问题，测定的电位器调节特性和调节灵敏度曲线与理论具有很好的一致性. 利用单片机结合键盘和数码管对数字电位器滑动端RW位置进行控制和显示，使学生控制和读取数字电位器滑动端位置十分方便直观，消除了实验中人为的读数误差，实验数据可靠稳定,重复性高.
【相关文献】
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数字电位器的原理与应用 1. 什么是数字电位器 数字电位器（Digital Potentiometer）是一种可编程的电阻器，它可以模拟传统的机械电位器，但具有更高的精度和可编程功能。数字电位器提供了一种数字控制方式来改变电阻值，使得电路调节更加灵活和精确。 2. 数字电位器的原理 数字电位器的原理基于模拟信号转换为数字信号的思想。简单来说，数字电位 器由电压调节器、控制逻辑和电阻网络组成。 2.1 电压调节器 电压调节器是数字电位器的关键组成部分，它可以将输入的电压信号转换为有 效的控制信号。电压调节器可以将输入电压分成多个离散的电平，并通过控制逻辑来选择输出。这种方式可以实现电阻值的精确调节。 2.2 控制逻辑 控制逻辑是数字电位器中的控制中心，它接收外部的数字控制信号，并将其转 换为电阻值的变化。控制逻辑通常由微控制器或FPGA实现，可以根据需要编程，实现各种功能和算法。 2.3 电阻网络 电阻网络是数字电位器的核心组成部分，它由一系列离散的电阻单元组成。电 阻网络可以通过调整电阻单元的开关状态来改变总的电阻值。通过控制逻辑的指令，电阻网络可以实现电阻值的调节。 3. 数字电位器的应用 数字电位器由于其可编程性和精确性，在各种领域得到了广泛的应用。以下是 几个常见的应用领域： 3.1 模拟信号调节 数字电位器可以用于模拟电路中的信号调节，如音频放大器、滤波器等。通过 调整数字电位器的电阻值，可以实现对信号的增益、频率响应等参数的调节，从而实现音频信号的精确控制。
3.2 数字控制电路 数字电位器可以用于数字控制电路中，如数字电源、自动控制系统等。通过数 字电位器的电阻值调节，可以精确控制电路的参数，实现高精度的数字控制。 3.3 数字电位器阻值校准 数字电位器可用于阻值的校准和测试。在一些测量系统中，数字电位器可以用 来调节信号源的输出，以完成对测量设备的校准。数字电位器的可编程性保证了校准过程的精确性和稳定性。 3.4 数据传输 数字电位器也可用于数据传输中，如数字通信、存储器等。通过调节数字电位 器的电阻值，可以实现数据的传输和存储，从而提高数据传输的可靠性和速度。 4. 结论 数字电位器作为一种可编程的电阻器，在现代电路设计和工程中扮演着重要的 角色。其原理基于模拟信号转换为数字信号，通过电压调节器、控制逻辑和电阻网络的协作，实现对电阻值的精确调节。数字电位器在模拟信号调节、数字控制电路、阻值校准和数据传输等领域均有广泛的应用。
用数字电位器替代机械电位器 摘要：数字可调节电位器，也称为数字电位器或digpot，不仅能够在众所周知的音频应用中替代机械电位器，而且能够在所有电子设备中替代传统的机械电位器。作为模/数转换器(DAC)的一种简单、廉价形式，数字电位器以可变电阻形式提供模拟输出。类型包括：易失和非易失两种形式，采用数字架构为系统带来了许多优势。数字电位器不容易受灰尘、污物以及潮湿环境的影响，而机械电位器在这些环境下很容易损坏。 引言 数字电位器的可靠性远远高于机械电位器，能够轻松保证50,000次以上的可靠读写次数，而机械电位器的重复调节次数只能达到几千次甚至几百次。数字电位器的分辨率为32级(5位)至256级(8位)或更高。对于LCD对比度调节等动态范围要求不高的应用，选择较低分辨率的器件即可满足实际应用的要求。目前，有些高分辨率的数字电位器已经成为音频等高保真应用的理想选择，能够提供高达90dB的动态调节范围。 非易失 有些应用要求数字电位器具备非易失存储功能，两种类型的器件(易失和非易失存储器)在市场上都很普及。非易失数字电位器更接近于机械电位器，它能够在不同的外部条件(是否有外部电源供电)下保持阻值。 音频设备需要内部储存音量设置，设备重新上电时要求电位器保持相同的电阻值，即使在电源完全关闭的情况下。 MAX5427/MAX5428/MAX5429系列数字电位器提供独特的编程功能。这些器件为具有一次性编程(OTP)存储器，将电位器抽头的上电复位(POR)位置设置在用户定义的数值(抽头位置保持可调，但重新上电后始终返回到固定的设置位置)。此外，OTP还可以禁止接口通信，将抽头锁存到所要求的固定位置，避免进一步的调节。这种情况下，器件成为一个固定比值的电阻分压器，而非电位器。 音频设计考虑 电位器具有对数抽头和线性抽头，高保真音频设备的音量调节一般选用对数电位器，因为考虑到人耳的非线性滤波特性，对数抽头可以获得线性音量调节。目前，高集成度数字电位器可以在单芯片内集成六路独立的电位器，以支持多声道音频系统，例如：立体声、杜比环绕立体声系统。
知识点二、测量仪器的特性 （一）示值、示值区间、标称量值、标称示值区间、标称示值区间的量程和测量区间 (二)测量仪器的计量特性
1、测量系统的灵敏度 灵敏度是指“测量系统的示值变化除以相应的被测量值变化所得的商”。灵敏度是反映测量仪器被测量（输入）变化引起仪器示值(输出)变化的程度。它用被观察变量的增量即响应(输出量)与相应被测量的增量即激励（输入量）之商来表示。如被测量变化很小，而引起的示值（输出量）改变很大，则该测量仪器的灵敏度就高。 对于线性测量仪器来说，其灵敏度s为： 式中的k叫传递系数，当响应y与激励x是同一种变量时，又叫放大系数。对于非线性的测量仪器，则灵敏度表示为： 这时灵敏度随激励变化而变化，它是一个变量，它与激励值有关。在某些情况下，使用下式表示相对灵敏度 式中，x为激励即输入的被测量值。 灵敏度可能与被测量的增量即激励值有关，被测量值的变化必须大于分辨力。灵敏度是测量仪器中一个十分重要的计量特性。但有时灵敏度并不是越高越好，为了方便计数，使示值处于稳定，还需要特意地降低灵敏度。 例题：有两台检流计，a台输入1ma光标移动10格，b台输入1ma光标移动20格，则a台检流计的灵敏度比b台检流计的灵敏度____。 a.高 b. 低 c. 相近 d.相同 答案：b
解析：灵敏度是反映测量仪器被测量（输入）变化引起仪器示值(输出)变化的程度。用被观察变量的增量与相应被测量的增量之商来表示。如被测量变化很小，而引起的示值（输出量）改变很大，则该测量仪器的灵敏度就高。 对于线性测量仪器来说，其灵敏度s为 2．鉴别阈 鉴别力又称阈值，是指“引起相应示值不可检测到变化的被测量值的最大变化”。它是指当测量仪器在某一示值给予一定的输入，这种激励变化缓慢从单方向逐步增加，当测量仪器的输出产生有可觉察的响应变化时，此输入的激励变化称为鉴别力，同样可在反行程进行。 例如，在一台天平的指针产生可觉察位移的最小负荷变化为1omg，则此天平的鉴别力（阈）为1omg；如一台电子电位差计，当同一行程方向输入量缓慢改变到0.04mv时，指针产生了可察觉的变化，则其鉴别力（阈）为0.04mv。为了准确地得到其鉴别力（阈值），激激励的变化（输入量的变化）应缓慢同时地在同一行程上进行，以消除惯性或内部传动机构的间 通常一台测量仪器的鉴别力（阈）还应在标尺的上、中、下不同示值范围的正向及反向行程进行测定，其鉴别力（阈值）是不同的，可以按其最大的激励变化来表示测量仪器的鉴别力（阈值） 有时人们也习惯地称鉴别力为灵敏阈或灵敏限。产生鉴别力的原因可能与噪声(内部或外部的)、摩擦、阻尼、惯性等有关，也与激励值有关。 要注意灵敏度和鉴别力(阈)的区别和关系，这是两个概念，灵敏度是被测量(输入量)变化引起了测量仪器示值(输出量)变化的程度；鉴别力(阈)是引起测量仪器示值(输出量)可觉察变化时被测量(输入量)的最 小变化值，是指使测量仪器指针移动所要输入的最小量值，但二者 相关的，灵敏度越高，鉴别力越小，灵敏度越低，其鉴别力越大。 例题：当一台天平的指针产生可觉察位移的最小负荷变化为10mg，则此天平的（）为10mg。 a．灵敏度 b．分辨力 c．鉴别力 d．死区
国产数字电位器芯片 国产数字电位器芯片是一种用于调节电阻值的电子元件，具有数字控制和调节的功能。它可以广泛应用于各种电子设备和系统中，如音频设备、通信设备、电源管理系统等。本文将介绍国产数字电位器芯片的原理、特点以及应用领域。 一、国产数字电位器芯片的原理 国产数字电位器芯片采用了先进的数字控制技术，通过数字输入信号控制电阻值的变化。其内部结构由电阻网络和数字控制逻辑电路组成。电阻网络由多个电阻单元串联或并联而成，通过控制逻辑电路对电阻单元的开关状态进行控制，从而实现电阻值的调节。 数字控制逻辑电路接收来自外部的数字输入信号，将其转换为控制信号，然后控制电阻单元的开关状态。开关状态的改变会导致电阻值的变化，从而实现对电阻值的精确控制。国产数字电位器芯片通常采用二进制编码方式进行控制，可以实现较高的分辨率和精度。 二、国产数字电位器芯片的特点 1. 精确控制：国产数字电位器芯片具有较高的分辨率和精度，可以实现对电阻值的精确控制。通过数字输入信号，可以实现微小电阻值的调节，满足不同应用的需求。 2. 可编程性：国产数字电位器芯片具有可编程性，可以通过编程或配置寄存器实现不同的电阻值和控制方式。这使得它在不同的应用
场景中具有更大的灵活性和适应性。 3. 低功耗：国产数字电位器芯片采用先进的低功耗技术，具有较低的功耗。这使得它适用于一些对功耗要求较高的应用场景，如便携式设备和电池供电系统。 4. 高可靠性：国产数字电位器芯片具有良好的可靠性和稳定性，能够在各种环境条件下正常工作。其内部采用了可靠的材料和工艺，经过严格的生产测试和质量控制，保证了产品的性能和可靠性。 三、国产数字电位器芯片的应用领域 1. 音频设备：国产数字电位器芯片可以用于音频设备中的音量控制和音调调节。通过数字控制，可以实现音频信号的精确调节，提高音频系统的性能和音质。 2. 通信设备：国产数字电位器芯片可以用于通信设备中的增益控制和衰减控制。通过数字控制，可以实现信号的精确调节，提高通信系统的灵敏度和抗干扰能力。 3. 电源管理系统：国产数字电位器芯片可以用于电源管理系统中的电压调节和电流控制。通过数字控制，可以实现对电源输出的精确调节，提高电源系统的稳定性和效率。 4. 工业自动化：国产数字电位器芯片可以用于工业自动化系统中的参数调节和控制。通过数字控制，可以实现对设备参数的精确控制，
x9c103s 用法-回复 什么是x9c103s？ x9c103s是一种数字电位器(IC)，它可以用于模拟信号控制和存储器读写电路。x9c103s采用串行接口进行通信，并且可以模拟一个可调电阻，具有多种应用和用途。 一般情况下，x9c103s以DIP封装形式出售，有8个引脚，并且需要外部电源提供供电。它还可以工作在2.5V至5.5V的电源范围内，并且具有低功耗特性，使其适用于各种电子设备和应用。 如何使用x9c103s？ 1. 连接电源：首先，将x9c103s的引脚连接到电源，其中引脚1和引脚5用于供电。引脚1需要接地，而引脚5需要连接电源正极。确保电压在允许的范围内。 2. 连接串行接口：x9c103s使用串行接口进行通信。引脚2和引脚3用于与控制器或微处理器之间的数据传输。引脚2（SDI）接收串行数据输入，引脚3（SDO）发送串行数据输出。 3. 连接模拟信号输入和输出：x9c103s具有模拟信号输入和输出引脚，分
别为引脚6（A、Ax）和引脚7（Bx）。根据需要，将模拟输入和输出引脚连接到其他电路中，以便进行模拟信号控制。 4. 配置和操作：使用控制器或微处理器来配置和操作x9c103s。通过串行接口发送特定的命令和数据，可以设置电位器的初始阻值，或者以增量或减量的方式调整电位器阻值。可以根据应用的需求，选择单端或双端操作模式。 5. 监测反馈：在操作x9c103s时，可以使用串行输出引脚（引脚3）来获取电位器的当前阻值。通过监测此输出，可以实时了解电位器的状态，并相应地调整控制器或其他电路。 6. 保存参数：x9c103s还具有非易失性存储器功能，可以在断电后保持电位器的当前阻值。这在需要长期保存设置或参数时非常有用。 x9c103s的应用领域： 由于x9c103s具有可调电阻的功能，它在许多应用领域中都非常有用。以下是几个常见的应用场景： 1. 音频设备：x9c103s可以用于音频设备中，例如音量控制。通过控制电位器的阻值，可以调整音频信号的增益或衰减，实现音量控制。
差分测量技术和数字电位器技术 一、差分测量技术 差分测量技术是一种用于测量电压、电流或其他物理量的方法。它通过比较两个信号之间的差异来实现测量的目的。差分测量技术常用于工业自动化、通信系统以及精密仪器仪表等领域。 差分测量技术的原理很简单，即将待测信号与一个已知参考信号进行比较，通过测量它们之间的差异来推断待测信号的数值。这种方法可以有效地消除噪声对测量结果的影响，提高测量的精度和稳定性。 差分测量技术的应用非常广泛。在工业自动化领域，差分测量技术可以用于检测传感器输出信号与预期值之间的差异，从而实现对生产过程的控制和调节。在通信系统中，差分测量技术可以用于信号的解调和调制，提高信号的传输质量和抗干扰能力。此外，差分测量技术还可以应用于精密仪器仪表的校准和测试，确保其测量结果的准确性和可靠性。 差分测量技术的优点在于能够提高测量的精度和稳定性。由于差分测量技术可以消除噪声和干扰对测量结果的影响，因此可以得到更准确和可靠的测量结果。此外，差分测量技术还具有抗干扰能力强、适应性广等特点，使其在各种复杂环境下都能够有效地进行测量。
然而，差分测量技术也存在一些局限性。首先，差分测量技术对于参考信号的稳定性要求较高，一旦参考信号发生变化，测量结果可能会受到影响。其次，差分测量技术需要使用额外的电路和设备，增加了系统的复杂度和成本。因此，在选择使用差分测量技术时，需要综合考虑其优缺点和实际需求。 二、数字电位器技术 数字电位器技术是一种用于调节电压、电流或其他物理量的方法。它通过改变电位器的阻值来实现对输出信号的调节。数字电位器技术常用于音频设备、电子测量仪器以及电子产品的控制系统等领域。数字电位器技术的原理较为简单，即通过改变电位器的阻值来实现对输出信号的调节。与传统的模拟电位器相比，数字电位器具有更高的精度和可调范围。数字电位器通常由一系列的电阻器和开关组成，通过控制开关的状态来改变电阻器的连接方式，从而改变整个电位器的阻值。 数字电位器技术的应用非常广泛。在音频设备中，数字电位器可以用于音量控制、音调调节等功能，提供更高的音频质量和用户体验。在电子测量仪器中，数字电位器可以用于精确校准和调节仪器的测量范围和灵敏度。此外，数字电位器还可以应用于电子产品的控制系统中，实现对输出信号的精确调节和控制。 数字电位器技术的优点在于精度高、可调范围大。由于数字电位器
数学电位器与控制实验报告 摘要： 本实验旨在研究数学电位器在电路中的应用，通过实际搭建电路并进行实验，验证数学电位器的电阻值可通过调节旋钮来改变的特性。实验结果表明，数学电位器在电路中可以起到精确控制电阻值的作用。 引言： 数学电位器是一种常见的电子元件，它能够通过调节旋钮来改变电阻值，被广泛应用于电路中的信号调节、电流控制等领域。本实验将通过搭建简单的电路来探究数学电位器的原理和应用。 实验仪器与材料： 1. 数学电位器 2. 电源 3. 电压表 4. 电流表 5. 电阻箱 6. 连线及插头等 实验原理： 数学电位器是由一条带有刻度的线性电阻元件和一个旋钮组成。旋钮通过机械装置与线性电阻元件相连，当旋转旋钮时，线性电阻元
件的有效电阻值也会相应变化。数学电位器的电阻值可通过读取旋钮刻度来确定，从而实现对电路中电阻值的精确调控。 实验步骤： 1. 首先，将电源连接至电路中，确保电源的正负极正确连接。 2. 将数学电位器连接至电路中，确保电阻箱的两端与电路的连接正确。 3. 打开电源，调节电阻箱的电阻值，记录电路中的电流和电压数值。 4. 通过旋转数学电位器的旋钮，调节电路中的电阻值，并记录相应的电流和电压数值。 5. 重复步骤4，多次调节旋钮，记录不同电阻值下的电流和电压数值。 实验结果与分析： 通过实验数据的记录与分析，我们可以得出以下结论： 1. 数学电位器的电阻值可通过旋钮的调节来改变，当旋钮旋转到不同刻度时，电阻值也相应变化。 2. 根据实验数据，我们可以绘制电流与电压的关系图表，从而得到数学电位器的电阻特性曲线。 3. 数学电位器在电路中起到了精确控制电阻值的作用，通过调节旋钮可实现对电路中电流和电压的精确调控。 结论： 数学电位器是一种常见的电子元件，通过调节旋钮可改变电阻值，
数字电位器在仪器仪表上的应用 数字电位器（Digital Potentiometer）是一种能够调节电阻值的电子元件，通过数字信号控制，可以在仪器仪表等电路中实现对电阻值的精确调节。下面将介绍数字电位器在仪器仪表上的应用。 1. 自动化调节：数字电位器可以作为自动化系统中的调节元件，用于控制仪器仪表的灵敏度、增益、阈值等参数。通过改变数字电位器的阻值，可以实现对仪器仪表的自动校准和调节，提高系统的准确性和稳定性。 2. 增益控制：在信号处理和放大电路中，数字电位器可以用于调节信号的增益。通过改变数字电位器的阻值，可以改变信号经过放大电路后的增益倍数，使得输出信号满足特定的需求。 3. 数据采集：数字电位器可以用于模拟信号的采集电路中，通过调节数字电位器的阻值，可以改变采集电路的输入电阻，从而调节电路的输入灵敏度和范围。这在实验测量和传感器信号处理中非常有用。
4. 音频调节：在音频设备中，数字电位器可以用于音量控制和音调调节。通过改变数字电位器的阻值，可以调节音频信号的音量大小和音调高低，实现音频设备的音频输出控制。 5. 数字衰减器：数字电位器还可以用作数字衰减器，用于衰减信号的幅度。通过改变数字电位器的阻值，可以实现对信号的衰减，常见的应用包括音频系统中的音量控制和可调衰减放大器。 6. 电路校准：数字电位器可以用于仪器仪表的电路校准。通过改变数字电位器的阻值，可以调整电路中的参数，使其满足标准要求，提高仪器仪表的准确性和可靠性。 7. 数字控制系统：数字电位器可以与微控制器或数字信号处理器等数字控制系统结合使用，实现对电路参数的精确控制。通过与数字控制系统的通信，可以动态地改变数字电位器的阻值，从而实现对仪器仪表的远程控制和调节。 总之，数字电位器在仪器仪表上有广泛的应用。它可以实现对电路参数的精确控制和调节，提高仪器仪表的准确性、稳定性和可靠性。数字电位器的使用可以简化电路设计，提
电位器检验作业指导 一、背景介绍 电位器是一种用于调节电阻值的电子元件，广泛应用于电子设备、仪器仪表等领域。为了确保电位器的质量和性能符合要求，需要进行检验。本文将详细介绍电位器检验的步骤和标准，以确保检验结果准确可靠。 二、检验步骤 1. 外观检验 检查电位器外观是否完整，无损坏、划痕或变形等缺陷。同时，检查电位器的标识是否清晰可见，包括型号、规格、生产日期等信息。 2. 尺寸检验 使用合适的测量工具，测量电位器的尺寸，包括外壳尺寸、引脚间距、旋钮直径等。与产品规格书中的尺寸进行对比，确保尺寸符合要求。 3. 电阻值检验 使用万用表或专用电阻测量仪，将电位器的两个引脚连接到测量仪器上。根据产品规格书上的要求，旋转电位器旋钮，测量不同旋钮位置下的电阻值。确保电阻值在规定的范围内，并记录测量结果。 4. 旋钮转动力检验 用手轻轻旋转电位器的旋钮，检查旋钮的转动力是否平稳、均匀。旋钮应无卡顿、松动或过紧等现象。 5. 温度特性检验
将电位器置于恒定温度环境中，如高温箱或低温箱。根据产品规格书上的要求，测量不同温度下的电阻值。确保电阻值的变化符合规定的温度特性。 6. 耐久性检验 使用专用设备或手动旋转电位器旋钮，模拟长时间使用的情况。检查电位器 的性能是否稳定，旋钮是否正常工作，无卡顿或松动等现象。 7. 绝缘电阻检验 使用绝缘电阻测试仪，将电位器的两个引脚连接到测试仪器上。根据产品规 格书上的要求，测量电位器引脚与外壳之间的绝缘电阻。确保绝缘电阻值符合要求。 三、检验标准 1. 外观标准 - 电位器外观应完整，无损坏、划痕或变形等缺陷。 - 标识清晰可见，包括型号、规格、生产日期等信息。 2. 尺寸标准 - 外壳尺寸、引脚间距、旋钮直径等尺寸应符合产品规格书中的要求。 3. 电阻值标准 - 电阻值应在产品规格书中规定的范围内。 - 电阻值的公差应符合规定。 4. 旋钮转动力标准 - 旋钮转动力应平稳、均匀，无卡顿、松动或过紧等现象。 5. 温度特性标准
拨盘电位器原理 一、引言 拨盘电位器是一种常见的电子元件，用于调节电路中的电压或电流。它由一个旋转的拨盘和一个可调节的电阻组成，通过旋转拨盘来改变电阻的值，从而实现电路参数的调节。本文将介绍拨盘电位器的原理和工作方式。 二、拨盘电位器的结构 拨盘电位器通常由以下几个部分组成： 1. 拨盘：拨盘是一个可以旋转的圆盘，上面有刻度和指示箭头，用于调节电位器的值。 2. 电阻轴：电阻轴是拨盘电位器的核心部分，它连接了电路中的两个引脚，通过旋转拨盘来改变电阻值。 3. 电阻条：电阻条是由导电材料制成的一条条细长的线，它们沿着电阻轴的外表面排列，形成一个可调节的电阻。 4. 引脚：引脚是电位器的接口，用于连接电路中的其他元件。 三、拨盘电位器的工作原理 拨盘电位器的工作原理基于电阻的变化。当拨盘旋转时，电阻轴会
随之旋转，使得电阻条上的导电材料与引脚之间的接触面积发生变化。这个变化会导致电阻值的改变，进而影响电路中的电压或电流。具体来说，拨盘电位器可以看作是一个可调节的电阻分压器。当电阻轴旋转到某个位置时，电路中的电压或电流将会按照一定的比例分配到两个引脚上。这是因为电阻条上的导电材料与引脚之间的接触面积不同，导致电阻值不同，进而导致电压或电流的分配比例不同。 拨盘电位器还可以用作电路中的可调节电阻。当需要改变电路中的电阻值时，只需要旋转拨盘，使得电阻轴旋转到相应的位置，即可改变电阻值。这种调节方式十分方便，可以根据实际需要灵活地调整电路参数。 四、拨盘电位器的应用 拨盘电位器广泛应用于各种电子设备中，常见的应用场景包括： 1. 音频设备：拨盘电位器可以用来调节音频设备中的音量，通过旋转拨盘来改变电路中的音频信号的强度。 2. 显示设备：拨盘电位器可以用来调节显示设备的亮度，通过旋转拨盘来改变电路中的电压值，从而影响显示屏的亮度。 3. 电子器件：拨盘电位器可以用来调节电子器件中的工作电流或电压，实现对电路参数的精确控制。
电位器的应用原理 1. 电位器的概述 电位器，也称作可变电阻，是一种可以调节电阻值的元件。电位器通常由固定 电阻和滑动触点组成，通过调节滑动触点的位置，可以改变电位器的电阻值。电位器被广泛应用于各种电子设备中，其应用原理可以归纳为以下几个方面。 2. 数字电位器 数字电位器是电位器的一种特殊形式，它通过数字信号来控制电位器电阻值的 调节。数字电位器通常由可编程逻辑控制器（PLC）或微控制器（MCU）控制，可 以通过软件编程实现电阻值的变化。数字电位器的应用范围非常广泛，包括音频设备、通信设备、电子测量仪器等。 在数字电位器的应用中，常见的原理包括以下几种： - 串行控制：通过串行接 口（如I2C、SPI等）与主控设备进行通信，主控设备发送控制指令，数字电位器 根据指令调节电阻值。 - 并行控制：通过并行输入信号进行电阻值调节，每个输入 信号对应一个电位器的某个控制端，可以通过设置不同的输入信号组合来调节不同的电阻值。 - 存储器控制：数字电位器内部包含一个存储器单元，可以将电阻值存 储在存储器中，然后根据需求读取存储器中的电阻值。 3. 模拟电位器 模拟电位器是电位器的另一种常见形式，它通过模拟信号来控制电阻值的调节。模拟电位器通常由旋钮或滑动触控方式进行调节，通过改变旋钮或滑动触点的位置，可以改变电位器的电阻值。模拟电位器主要用于模拟电路中的信号调节和增益控制。 在模拟电位器的应用中，常见的原理包括以下几种： - 直接控制：通过直接旋 转或滑动电位器旋钮或触点，改变电位器的电阻值，从而实现信号的调节和控制。- 电压控制：将外部电压信号输入到电位器中，通过控制外部电压信号的大小来控 制电位器的电阻值，实现对信号的增益控制。 4. 电位器的应用案例 •音频设备：在音频设备中，电位器常用于音量控制。通过调节电位器的电阻值，可以改变音频信号的强度，实现音量的调节。此外，电位器还可以用于音频平衡控制和音调控制等。 •通信设备：在通信设备中，电位器常用于增益控制和灵敏度调节。 通过调节电位器的电阻值，可以控制接收器和发送器的增益，以及灵敏度的调节。
a103电位器规格书 A103电位器规格书 一、引言 A103电位器是一种常见的电子元件，常用于电路中的信号调节和电压分压。本规格书将详细介绍A103电位器的特性、规格及应用范围，以帮助用户了解并正确使用该电位器。 二、产品特性 1. 高精度：A103电位器具有高精度的电阻分配，能够实现精确的电路调节。 2. 稳定性：该电位器采用优质材料制造，具有优异的温度稳定性和长期稳定性，能够在不同环境条件下保持较好的性能。 3. 耐久性：A103电位器的旋转轴、端子和外壳均采用耐磨耐腐蚀的材料制成，能够经受长时间的使用和频繁的调节操作。 4. 多种阻值可选：根据不同的应用需求，A103电位器提供多种阻值可选，满足不同电路的调节要求。 5. 可调范围广：该电位器的调节范围广泛，可满足各种电路对信号强度或电压的要求。 三、规格参数 1. 阻值范围：A103电位器的阻值范围为100欧姆至1兆欧姆，可根据用户需求定制。 2. 阻值精度：该电位器的阻值精度通常为±10%。
3. 温度系数：A103电位器的温度系数为±100ppm/℃，能够在不同温度下保持较稳定的性能。 4. 额定功率：该电位器的额定功率为0.1瓦特，能够在正常工作条件下承受一定的功率负载。 四、应用范围 1. 音频设备：A103电位器常用于音频设备中，如音响、收音机、调音台等，用于调节音量大小和音调。 2. 显像设备：该电位器也广泛应用于显像设备中，如电视机、显示器等，用于调节亮度和对比度。 3. 电源调节：A103电位器可用于电源调节电路中，通过调节输出电压来满足不同电路的电压要求。 4. 测量仪器：该电位器还可用于测量仪器中，用于调节测量范围或灵敏度。 五、使用注意事项 1. 安装方向：安装A103电位器时，应注意旋转轴的方向，确保旋转操作与设备操作一致。 2. 防尘防湿：使用过程中，应避免将电位器暴露在灰尘或湿气环境中，以免影响性能。 3. 避免过载：应避免超过A103电位器的额定功率，以免造成烧毁或损坏。 4. 调节平稳：在调节A103电位器时，应缓慢旋转，避免突然变化，
电阻和电位器在电路中多用来进行限流、分压、分流以及阻抗匹配等，是电路中应用最多的元件之一。一、电阻和电位器的参数 电阻的参数包括标称阻值、额定功率、精度、最高工作温度、最高工作电压、噪声系数及高频特性等，主要参数为标称阻值和额定功率。标称阻值是指电阻上标注的电阻值；额定功率是指电阻在一定条件下长期连续工作所允许承受的最大功率。 1．电阻规格的直标法直标法是将电阻的类别和主要技术参数的数值直接标注在电阻的表面上 2．电阻规格的色环法色环法是是将电阻的类别和主要技术参数的数值用颜色（色环）标注在电阻的表面上。 3．电位器的标识法 二、测量原理和常规测试方法电阻工作于低频时其电阻分量起主要作用，电抗部分可以忽略不计。 1．电阻的频率特性 2．固定电阻的测量 ①万用表测量 ②电桥法测量当对电阻值的测量精度要求很高时，可用直流电桥法进行测量。 ③伏安法测量 伏安法测量原理如图3.4（a）、（b）所示，有电流表内接和电流表外接两种测量电路。 3．电位器的测量 ①性能测量主要测量电阻标称值和端片接触情况。 ②用示波器测量电位器的噪声示波器可以用来测量电位器、变阻器的噪声。 4．非线性电阻的测量光敏、气敏、压敏、热敏电阻器等，它们的阻值随着外界光线的强弱、气体浓度的高低、压力的大小电压的高低、温度的高低而变化。一般可采用伏安法，即逐点改变电压的大小，然后测量相应的电流，最后作出伏安特性曲线。 3．2．2电容的测量电容器在电路中多用来滤波、隔直、交流耦合、交流旁路及与电感元件构成振荡电路等，是电路中应用最多的元件之一。 一、电容的参数和标注方法 1．电容的参数 电容器的参数主要有以下几项。 （1）标称电容量和允许误差注在电容器上的电容量，称作标称电容量。电容器的实际电容量与标称电容量的允许最大偏差范围，称为允许误差。 （2）额定工作电压指在规定的温度范围内，电容器能够长期可靠工作的最高电压。科分为直流工作电压和交流工作电压。 （3）漏电电阻和漏电电流电容器的漏电流越大，绝缘电阻越小。当漏电流较大时，电容器会发热，发热严重时，电容器因过热而损坏。常用电解电容的允许漏电流和相应的漏电阻值见表3.2。 （4）损耗因数电容器的损耗因数定义为损耗功率与存储功率之比，用D表示。D值越小，损耗 越小，电容的质量越好。 2．电容规格的标注方法 电容器的标注方法同电阻器一样，有直标法和色标法。 二、测量原理和常规测试方法 1．电容的等效电路 2．性能测量（1）估测电容的漏电流（2）判断电容的极性（3）估测电容量3．谐振法测量电容 4．交流电桥法测量电容量和损耗因数5．电容的数字化测量方法3．2．3电感的测量电感线圈在电路中多与电容一起组成滤波电路、谐振电路等。一、主要参数
1 为什么说仪器仪表是信息的源头技术。答：当今世界正在从工业化时代进入信息化时代。信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术是关键和基础。仪器的功能在于用物理、化学或生物的方法，获取被检测对象运动或变化的信息。仪器是一种信息的工具，起着不可或缺的信息源的作用，是信息时代的信息获取-处理-传输的链条中的源头技术。如果没有仪器，就不能获取生产、科学、环境、社会等领域中全方位的信息，进入信息时代将是不可能的。从上所述可以看出仪器技术是信息的源头技术，仪器工业是信息工业的重要组成部分。 2 非电量电测法有哪些优越性。答1便于采用电子技术，用放大和衰减的办法灵活地改变测量仪器的灵敏度，大大扩展仪器的测量幅值范围 2）电子测量仪器具有极小的惯性，既能测量缓慢变化的量，也可测量快速变化的量，因此采用电测技术将具有很宽的测量频率范围3）把非电量变成电信号后，便于远距离传送和控制，可实现远距离的自动测量4）把非电量转换为数字电信号，不仅能实现测量结果的数字显示，而且更重要的是能与计算机技术相结合，便于用计算机对测量数据进行处理，实现测量的微机化和智能 3 各类仪器仪表有哪些共性。答：从“硬件”方面来看，把常见的各类仪器仪表“化整为零”地解剖开来，它们内部组成模块大多是相同的。从“软件”方面来看，把各个模块“化零为整”地组装起来，它们的整机原理、总体设计思想、主要的软件算法也是大体相近的。即常见的各类仪器仪表尽管用途、名称型号、性能各不相同，但它们有很多的共性，而且共性和个性相比，共性是主要的，它们共同的理论基础和技术基础实质就是“检测技术”。常见的各类仪器仪表只不过是作为其“共同基础”的“检测技术”与各个具体应用领域的“特殊要求”相结合的产物。 4 什么叫传感器？什么叫敏感器？二者有何异同？传感器定义为能把非电量转换成电量的器件或装置。能把被测非电量转换为可用非电量的器件或装置我们称之为敏感器。异同：敏感器与传感器虽然都是对被测非电量进行转换，但敏感器是把被测非电量转换为可用非电量，而不是象传感器那样把非电量转换成电量。 5 常见的检测仪表有哪几种类型？画出其框图，简述其工作原理。答：三种类型：普通模拟式检测仪表（模拟式传感器-模拟测量电路-模拟显示器）在测量过程中只是模拟量之间的转换，测量结果用指针相对标尺的位置表示。普通数字式检测仪表（模数转换式a 模拟式传感器-模拟测量电路-A/D转换器-数字显示器脉冲计数式b 数字传感器-放大整形电路-计数器-数字显示器）模数检测仪表是用模数转换器和数字显示器代替了模拟式检测仪表中的模拟显示器，把直流电压转换成数字量，最后由数字显示其直接显示测量结果。微机化检测系统（传感器—测量通道-微机：数字显示器，数据记录仪，报警器） 6 为什么线绕式电位器容易实现各种非线性特性而且分辨力比非线绕式电位器低?答：线绕式电位器的电阻器是由电阻系数很高的极细的绝缘导线，整齐地绕在一个绝缘骨架上制成的。在电阻器与电刷相接触的部分，导线表面的绝缘层被去掉并抛光，使两者在相对滑动过程中保持可靠地接触和导电。电刷滑过一匝线圈，电阻就增加或减小一匝线圈的电阻值。因此电位器的电阻随电刷位移呈阶梯状变化。只要按精确设计绝缘骨架尺寸按一定规律变化，就可使位移－电阻特性呈现所需要的非线性曲线形状。只有当电刷的位移大于相邻两匝线圈的间距时，线绕式电位器的电阻才会变化一个台阶。而非线绕式电位器电刷是在电阻膜上滑动，电阻呈连续变化，因此线绕式电位器分辨力比非线绕式电位器低。 7 电阻应变片的灵敏系数比应变电阻材料本身的灵敏系数小吗?为什么?答：应变片的灵敏系数k是指应变片的阻值相对变化与试件表面上安装应变片区域的轴向应变之比，而应变电阻材料的应变灵敏系数k0是指应变电阻材料的阻值的相对变化与应变电阻材料的应变之比。实验表明：k＜k0，原因除了黏结层传递应变有损失外，另一重要原因是存在横向效应的缘故。应变片的敏感栅通常由多条轴向纵栅和圆弧横栅组成。当试件承受单向应力时，其表面处于平面应变状态，即轴向拉伸εx 和横向收缩εy。粘贴在试件表面的应变片，其纵栅承受εx 电阻增加，而横栅承受εy 电阻却减小。由于存在这种横向效应，从而引起总的电阻变化为ΔR/R=k xεx+k yεy=k x(1+aH) ε x ，按照定义，应变片的灵敏系数为k=(ΔR/R)/ εx= k x (1+aH),因a=εy/εx<0,横向效应系数H=k y/ k x >0,故 k