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对于设计人员而言，数字电位器正变得越来越重要，它们具有很多优点，但也存在很多限制。
下面比较机械电位器，数字电位器的共同点和区别，并由此帮助读者了解如何使用数字电位器。
电位器的出现有很长的历史，它以各种方式应用在广泛的领域，如常数调整和测量领域。
最常见的莫过于设定和微调电阻值来微调电路，设置电平和调整增益等。
电位器也被用来设计机器人和工业设备中的位置反馈。
针对电位器需要考虑的各个方面，需针对特定应用的各种需求来设置。
如电位器上的最大电压，各臂所能提供的最大电流，能允许消耗的最大功率以及最需要考虑的电阻问题。
从功率到噪声的各个方面。
单个电阻的误差通常有+/-20%到+/-5%，温度也会造成电阻值的漂移，所以需要考虑电位器的精度，线性，单调性与否，是否考虑设计中其它因素。
比如人耳对声音的频率响应将比较重要。
断电与加电时电阻的变化，成本和体积，还有可靠性如装配，潮湿等。
在爱迪生一千多项的发明当中,电位器总是为人们所遗忘。
它是在十九世纪七十年代被发明并应用在开关中。
如图一所示。
经一百年来，随着材料及外形的改变，机械电位器在一些初级的应用中受到极大的关注。
无可置疑机械电位器和数字电位器有许多区别，而它们的共性却令人惊讶。
其中最大相同就是它们都具有可调性，能提供大范围的端到端电阻。
机械电位器可耐上千伏的高压，数字电位器受制于小体积通常电压在30伏以内。
机械电位器电阻容量也比数字电位器大。
然而我们只要稍加考虑就可以解决上述问题。
机械电位器受振动发生电阻飘移的时候会给设计造成问题。
机械电位器的接触点因磨损，老化而造成电阻增大或失效，进而使机械电位器的性能无法预知。
数字电位器则无因机械结构造成上述的问题，可以经上万次开关操作而依然保持一致。
数字电位器通常采用多晶硅或薄膜电阻材料，具有低噪声，高精度和优良的温度系数。
机械电位器和数字电位器尺寸大小比对如图二所示。
数字电位器另一个显著优点是可编程性，它可以象EEPROM一样电压编程来调节电阻，可以取代电压跟随器，还可以象数模转换器一样来控制或设置电压电流。
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=102.5636kΩ，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=100kΩUX/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=10kΩUX/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=100kΩIX/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=10kΩIX/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=100kΩU/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=100kΩI/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=10kΩI/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】[1] 沙占友.数字电位器设计原理与应用[M]. 北京:机械工业出版社, 2007：21-22.[2] 杨帆，吴晗平,等.传感器技术及其应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2010：26-35.[3] 梁莹.在物理实验教学中培养学生的科学实验素质和能力—以变阻器的使用与电路控制为例[J]. 物理通报, 2016, 10：86-90.[4] 张兆奎.大学物理实验[M]. 北京:高等教育出版社， 2016：381-385.[5] 陈兰莉.大学物理实验[M]. 上海:上海交通大学出版社, 2013：224-227.[6] 杨广武.大学物理实验[M]. 天津:天津大学出版社, 2009：108-110.[7] 刘列, 杨建坤.变阻器的负载特性和调节灵敏度研究[J].大学物理实验, 1999, 12(4)：30-33.[8] 纪宗南.高精度的数字电位器X9C103[J]. 集成电路应用, 1999,4：6-9.[9] 战丽波，李光仲，王云创,等.气压式杨氏模量测量仪[J].大学物理, 2017, 36(1)：22-24.。
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。
数字电位器的应用（整理转摘）１用数字电位器替代机械式电位器数字电位器的写次数很容易达到５００００次，而机械式电位器的调节次数一般只有几千次，甚至几百次。
目前市场上提供的数字电位器的分辨率在３２级（５位）到２５６级（８位）甚至更高。
对于像ＬＣＤ显示器对比度调节或其它动态范围要求不高的应用，设计时可以选用低分辨率、低成本的数字电位器。
而高分辨率的数字电位器则被广泛用于动态范围高达９０ｄＢ的音频和Ｈｉ－Ｆｉ设备中。
数字电位器具有易失和非易失两种类型，非易失数字电位器与机械式电位器很相似，它们无论上电与否都可以保持电阻值设置，特别是ＭＡＸ５４２７／ＭＡＸ５４２８／ＭＡＸ５４２９数字电位器，更具有独特的编程特性，每个器件带有一个一次性编程（ＯＴＰ）存储器，能够在上电复位（ＰＯＲ）时将抽头位置设置在用户定义的数值，且抽头位置保持可调，但在上电时总是返回到所设置的位置。
另外，利用ＯＴＰ功能也可以关闭接口操作，使抽头位置始终保持在所希望的地方。
这样，器件就像一个阻值固定的分压器，而不是电位器。
大多数数字电位器可以通过传统的Ｉ２Ｃ或ＳＰＩ接口进行编程，有些器件则采用上／下脉冲计数调节方式。
采用数字电位器有很多优势，首先，这些电位器对灰尘、污垢和潮湿的环境不敏感，而这些因素对于机械式电位器来说则是致命的。
数字电位器几乎能够在任何电子系统中替代老式的机械电位器，而不仅仅是在音频产品，图１列出了数字电位器的几种典型应用。
２数字电位器在音频设备中的应用与机械式电位器相比，数字电位器的另一优势是可以直接安装在电路板的信号通道上，而不需要复杂、昂贵的机械与电控的整合方案。
数字电位器可提高电子噪声抑制能力，不存在机械电位器连线拾取的干扰信号。
传统的数字电位器只是简单地直接取代机械式电位器，它们具有相同的使用方法，因而无需做过多的说明。
然而，对于特殊用途的器件，（如低成本立体声音量控制），使用时可能会出现一些特殊问题。
数字电位器可以提供对数和线性变化函数，对数变化的数字电位器常用于Ｈｉ－Ｆｉ音频设备中的音量调节，可为具有非线性响应特性的人耳建立一个线性变化的音量控制。
数字电位器采用数控方式调节电阻值的，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。
数字关键词：数字电位器数字电位器采用数控方式调节电阻值的，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。
数字电位器一般带有总线接口，可通过单片机或逻辑电路进行编程。
它适合构成各种可编程模拟器件，如可编程增益放大器、可编程滤波器、可编程线性稳压电源及音调/音量控制电路，真正实现了“把模拟器件放到总线上”(即单片机通过总线控制系统的模拟功能块)这一全新设计理念。
1 基本工作原理由于数字电位器可代替机械式电位器，所以二者在原理上有相似之处。
数字电位器属于集成化的三端可变电阻器件其等效电路，如图l所示。
当数字电位器用作分压器时，其高端、低端、滑动端分别用VH、VL、VW表示;而用作可调电阻器时，分别用RH、RL和RW表示。
图2所示为数字电位器的内部简化电路，将n个阻值相同的电阻串联，每只电阻的两端经过一个由MOS管构成的模拟开关相连，作为数字电位器的抽头。
这种模拟开关等效于单刀单掷开关，且在数字信号的控制下每次只能有一个模拟开关闭合，从而将串联电阻的每一个节点连接到滑动端。
数字电位器的数字控制部分包括加减计数器、译码电路、保存与恢复控制电路和不挥发存储器等4个数字电路模块。
利用串入、并出的加/减计数器在输入脉冲和控制信号的控制下可实现加/减计数，计数器把累计的数据直接提供给译码电路控制开关阵列，同时也将数据传送给内部存储器保存。
当外部计数脉冲信号停止或片选信号无效后，译码电路的输出端只有一个有效，于是只选择一个MOS管导通。
数字控制部分的存储器是一种掉电不挥发存储器，当电路掉电后再次上电时，数字电位器中仍保存着原有的控制数据，其中间抽头到两端点之间的电阻值仍是上一次的调整结果。
数字电位器芯片
数字电位器芯片是一种集成电路，用于模拟电路中的可变电阻。
它是基于MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）技术
实现的，具有高分辨率和精确控制的特点。
数字电位器芯片可以替代传统的机械电位器，广泛应用于各种电子设备中。
数字电位器芯片由控制逻辑、存储单元和电阻网络组成。
控制逻辑接收外部控制信号，并通过存储单元来设置电阻值。
电阻网络则是由一系列的MOSFET器件组成，通过调整MOSFET
的通道电流来改变整体的电阻值。
数字电位器芯片主要具有以下特点和优势：
1. 高分辨率：数字电位器芯片通常具有12位或更高的分辨率，可以实现非常精确的电阻调节。
2. 精确控制：由于采用数字控制，数字电位器芯片可以精确地调节电阻值，避免了传统机械电位器的误差和漂移。
3. 速度快：数字电位器芯片可以快速响应控制信号，并调整电阻值，适用于高速信号处理和调节。
4. 可编程性：数字电位器芯片通常具有可编程的特性，可以通过外部控制器或微处理器来设置和调节电阻值，方便集成到各种电子系统中。
5. 体积小：数字电位器芯片采用集成电路技术制造，具有体积
小、重量轻的特点，适用于小型和便携式设备。
数字电位器芯片在各种应用中具有广泛的用途，例如音频设备中的音量控制、电子测量仪器中的校准和调节、自动化系统中的控制和调节等。
它可以替代传统的机械电位器，提高系统的稳定性和精确度，同时降低成本和维护的难度。
总之，数字电位器芯片是一种先进的集成电路，具有高分辨率、精确控制、快速响应、可编程和小体积等优点。
它在各种电子设备中得到广泛应用，为电路调节和控制提供了更加便捷和可靠的解决方案。
五种常用电位器特点及实物图介绍
电位器是一种连续可调的电阻器，可以理解为阻值可变的可调电阻器，简单来说就是通过调节电位器的转轴，使它的输出电位发生改变，所以被人称为电位器。
电位器的阻值单位和电阻器相同，也是Ω，在电路中电位器用字母“RP”来表示“W”，其主要用来分压，分流和作为变阻器作用。
常用的电位器主要可分为合成膜电位器，有机实心电位器，金属膜电位器，绕线电位器以及数字电位器五种，本文我们将对它们进行详细说明。
合成膜电位器：
合成膜电位器是目前应用最为广泛的一款电位器，它的电阻体是采用碳膜，石墨，石英粉和有机粉合剂等配成一种悬浮液，涂在玻璃釉纤维板和胶纸上制作而成的，再用各种电阻体质制成各种电位器，比如带开关的电位器，精密电位器等。
此款制作工艺相对简单，而且具有阻值范围宽，分辨率高，寿命长，价格低，型号也多等优点。
有机实心电位器：
主要用炭黑，石英粉，有机粘合剂等材料混合加热制成，然后再压入塑料机体上，经加热聚合而成，有机实心电位器可以制成小型的，微调式，直线式，对数式等多种电位器。
金属膜电位器：。
从机械式电位器升级到数字电位器数字电位器与机械式电位器相比具有许多优势，例如，具有更低的系统成本、能够改善系统的可靠性以及提高系统的灵活性等。
本文介绍了使用数字电位器的优、缺点，并对两者进行了性能对比。
机械式电位器(电位计)是可变电阻，长期用来调节系统的失调和增益、设置LCD 的对比度电压、调节电源电压—这些只是众多应用中的少数几种。
目前，利用螺丝刀进行模拟调节的方式正逐步被淘汰，这种方式的成本较高，而且存在人为误差。
针对当前市场，用数字电位器替代机械式电位器将会为产品带来极大的竞争力。
数字电位器能够提高产品的可靠性，另外，由于消除了高成本、存在一定问题的手工调节，简化了生产流程。
可以很容易地降低产品成本，提高装配速度。
通常情况下，用数字电位器替代机械式电位器，可以得到完美的解决方案，但在考察系统是否适合这种升级时需要注意几个方面的问题。
分辨率机械式电位器的分辨率从理论上讲是无限的，但实际效果则取决于调节人员的熟练程度。
具体的熟练程度因人而异，不同时间也会得到不同结果，有时实际得到的分辨率会很低。
调节一个“1圈”的电位器时很容易产生抖动，而“10圈”的电位器则会减少抖动。
数字电位器无法提供无限的分辨率，但是，对以给定的应用，如果选择分辨率足够高的数字电位器，则可表现出近似连续的性能。
另外，数字电位器所提供的分辨率是经过指标测试的，非常可靠，而且是有保证的。
限制机械式电位器，滑动端连接在一个电阻元件上，当它沿着元件的长度移动时阻值发生变化。
为了确保设备可靠工作，滑动端在产品有效期内必须保持与电阻元件的良好接触。
机械式电位器在密封的封装内可以为滑动端提供良好的保护，但这无疑提高了产品的成本。
另外，这种机械式连接从本质上容易受。
浅谈数字电位器hc360慧聪网电子行业频道2004-01-02 08:57:08一、数字电位器与机械电位器的区别及其特点电位器是一种应用最广的电子元件之一。
传统的电位器是通过机械结构带动滑片改变电阻值，因此可以称作机械式电位器，其结构简单、价格低，但由于受到材料和工艺的限制，最容易产生滑动片磨损，导致接触不良、系统噪声大甚至工作失灵。
随着科技的发展，国外多家公司推出一种采用集成电路工艺生产的电位器，其外形像一只集成块，这种电位器采用数字信号控制，故称为数字电位器。
数字电位器具有以下特点：采用集成电路工艺生产，具有良好的线性、精度和温度稳定性；采用电信号控制电阻的变化，应用范围广，使用灵活；滑动端位置易于由单片机、计算机或逻辑电路控制，通过编程自动调节电阻值，大大提高调节精度和自动控制能力；可以选择记忆功能和不记忆功能，选择记忆功能时将电位器当前的调节位置保存在非易失性存储器中，下次通电时自动恢复这一位置，能自动消除手动调节的误差。
若选择不记忆功能，当系统通电时数字电位器自动复位（事先设定的位置），这一特性是机械电位器无法比拟的；温度稳定性好，抗冲击具有优越的环境适应性；没有机械电位器特有的滑片，彻底解决了滑片接触不良的问题；体积小，节省空间，易于装配；寿命长，可靠性高。
数字电位器内部一般都包含有非易失性存储器，记忆电位器的工作状态。
一般把这类器件简写为“Ｅ２ＰＯＴ”。
二、数字电位器的工作原理数字电位器一般由数字控制电路、存储器和ＲＤＡＣ电路两部分组成。
其原理框图如附图所示。
不同型号的数字电位器其数字控制电路的结构形式不同，但主要功能都是将输入的控制信号进行处理后控制ＲＤＡＣ。
非易失性存储器用来存储控制信号和电位器的抽头位置。
ＲＤＡＣ电路是数字电位器的重要组成部分，它是一种特殊的数／模转换电路，与一般的数／模电路不同的是，转换后的模拟量不是电压值，而是电阻值，所以将其称为“ＲＤＡＣ”。
ＲＤＡＣ由电阻阵列、模拟开关阵列和译码器等组成。
数字电位器与机械电位器技术性能大比拼简介自电子电路的早期阶段开始，电位器就得到了广泛的使用，使用它可方便地校正系统、调节放大器内的偏移电压或增益、调谐滤波器以及控制屏幕亮度等。
机械电位器本身存在一些固有的局限性，比如：尺寸大小、机械磨损、游标污染、电阻漂移、对振动和湿度敏感以及布局缺乏灵活性，这一切都是由其物理结构所决定的。
数字电位器旨在解决所有上述问题，提供更高的可靠性和精度，电压毛刺更小。
目前，只有在数字电位器不适用的环境中（比如：高温环境或大功率应用场合），才会使用机械电位器。
将两种技术进行对比是辨别系统最佳解决方案的最简单方法。
结构机械电位器机械电位器由一个很大的电阻元件组成，在外部通过两个端子相连接。
电阻元件的形式多种多样，根据所采用的技术，其封装方法也不同。
可以为单圈或多圈，或者简单的扁平型封装。
第三个端子也称为游标，它可在整个电阻元件上移动，来选择每个外部端子与游标之间的电阻大小。
在游标和电阻元件之间存在着较小的接触电阻，通常称之为游标电阻（）。
图1. 机械电位器数字电位器数字电位器由一个电阻元件阵列组成，该阵列的终端通过两个端子（A和B）与外部相连。
在两个无源电阻的结点处，有一个开关。
这些开关通过与外部端子（称之为游标或W）结合的单个触点互相连接（）。
图2. 数字电位器由于这些开关通过互补金属氧化物半导体（CMOS）加工工艺设计而成，因此允许电流以任意方向流动。
这些开关由一个数字模块控制，并且一次只能接通一个开关。
通过与机械电位器进行类比，寄生开关电阻也可称为游标电阻。
结构综述机械电位器更容易受到物理环境变化（比如：振动、冲击和游标污染）的影响，这一切都是由其物理结构所决定的。
而拥有整体结构的数字电位器，在所有上述情况下，都不会受到影响。
调节机械电位器从理论上来说，由于游标可在整个电阻上移动，因此，机械电位器可提供无限的分辨率；但是调节电阻时所形成的各物理因素（比如：螺丝刀压力或材料间的摩擦）会使精度下降，这样就会造成电阻的最终值准确度较低。
需要注意的是，重新调节的最大次数或平均故障间隔时间（MTBF），通常都不超过几千次。
数字电位器游标位置取决于RDAC寄存器中的内容，在寄存器中写入内容的次数没有限制。
，使用SPI、I2C或up/down等数字接口、手动使用按钮开关或数字编码器，都可将内容写入RDAC寄存器。
图3. 按钮接口图4 使用数字编码器控制Up/Down接口数字电位器类似于机械电位器，如果事先对其进行调节，则在上电时，它可储存RDAC 代码。
ADI公司的数字电位器提供三种不同的存储器技术：熔丝、EEPROM、易失性数字电位器。
熔丝类似于在机械电位器上放置环氧树脂，熔丝对于只需设定一次的系统校准来说是理想之选。
ADI公司提供1到50次的可编程熔丝存储器。
EEPROMEEPROM耐久性达100万周期，数据保存期限100年，对于需保留最近编程值（如：音量控制应用）的系统来说，EEPROM是理想的选择。
易失性RDAC寄存器默认在中间电平时加载，如果电源断开则无法保持该电阻大小。
动态系统会持续重新校准输出，因此易失性数字电位器是此类系统的理想之选。
它无需恢复之前的数值，或者也可以在上电/复位时，用控制器来设置数值。
电阻元件机械电位器由于电阻元件采用的可能是各种不同的材料（比如：金属陶瓷、石墨或导电塑料），因此，电阻的大小就可能为数十欧乃至兆欧，在额定误差范围内得到保证。
该误差被称为电阻容许误差，根据电位器材料的质量和所采用的不同工艺，它会上下波动。
典型值范围在±30%和±10%之间，更高品质电位器的误差可低至±3%.另外一种误差是由于电阻元件的温度所造成的。
该种依赖性可大可小，它取决于材料。
最终电阻值会随温度而成比例变化。
该误差被称之为温度系数或tempCo.线绕电阻等较新材料的温度系数可低至10 ppm/°C.而旧的机械电位器所采用的材料为石墨，但其温度依赖性高达500 ppm/°C.存在一些与材料相关的限制（比如：最大功耗，可小至几毫瓦，大至数百瓦）。
无论情况如何，电阻终端之间的电压都与功率成正比。
该电压大小可为数十伏，也可为数百伏，甚至上千伏。
一般而言，机械电位器中电压和电流的额定值虽然较高，但它们与环境温度成反比例关系。
设计者应当基于最终应用中的预期最高温度来验证电位器是否能够处理最大估计功率。
表1显示的是机械电位器（根据所使用的材料进行分类）的所有特性，以供快速参考。
表1：机械电位器的材料对比数字电位器ADI公司提供最宽的阻值可选范围：1k至1M。
电阻容许误差之前为±20%，但现在已经有所下降。
ADI公司目前提供容许误差为±8%的电阻，或经校准后容许误差为±1%的精密电阻。
另外，具有非易失性EEPROM的数字电位器通常可存储容许误差，这些误差可通过控制器读回，并被用于校正外部电阻。
任意给定代码下的温度依赖性和温度系数，都取决于两个因素：电阻元件和开关电阻。
开关电阻较小，但在较低代码处，所选择的电阻也很小时，由于阻值非常接近，开关电阻变得很明显。
开关电阻的温度系数所影响到的代码数，直接取决于标称电阻值，该区域的典型温度系数约为600 ppm/°C.电阻元件所采用的主要材料有两种：多晶硅或薄膜金属。
多晶硅是一种常用材料，它与石墨类似，对于温度的依赖性非常高，温度系数高达600 ppm/°C.薄膜金属电阻的温度系数则较低，大约为35 ppm/°C.ADI公司数据手册中给出了任意给定代码下的温度系数图表。
由于尺寸较小，数字电位器的功耗也很小，在数十毫瓦以内。
与机械电位器相比，在所有温度范围内，该功率保持恒定。
数字电位器最大端电压由供电轨来限定。
就不同的数字电位器而言，其电压范围可从2.3V至33V.但是，任何情况下，最大电流通常都不会超过几毫安。
附加技术规格使用数字电位器时，开关会引入一些与机械电位器不相关的技术规格。
由于开关中存在寄生电容，所以有带宽限制。
这也就决定了，在游标内，可穿过电阻端的最大信号频率的衰减量小于3dB.该传递公式与低通滤波器相似。
电容与所选择的标称电阻无关，而仅仅取决于内部开关设计。
因此，使用较低的标称电阻值可获得较高的带宽。
表2为一个示例。
表2 AD8400最大频率和标称电阻游标电阻的非线性度会增加谐波失真程度。
总谐波失真（THD）衡量信号在通过电阻后所下降的程度。
图5显示了一个放大的图示。
图5. THD效应例如，如果总谐波失真（THD）为-80 dB，则信号下降程度为10-80/20 = 0.1 mV/VIN，因此如果信号为1 V p-p，则总信号失真为0.1 mV × 2 = 0.2 mV.数字电位器的总谐波失真范围为-60 dB到-106 dB，是音频应用的理想选择。
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。
音频应用中，特别是在数字电位器调节分辨率较低（32级）时，需要特别注意抽头级间变化过程。
如果抽头不是在0V时发生变化，音频系统会产生喀嗒声和噼噗声（图6）。
幸运的是，新一代数字电位器具有所谓的过零检测功能，能够在抽头跳变时降低音频噪声。
内部过零和超时检测电路确保抽头在检测到过零（0V）信号或经过50ms延时（具体取决于首先发生的条件）后跳变。
图6. 在0V电平切换时，音频喀嗒声和噼噗声的影响除了上述数字电位器中的模拟电路外，每个数字电位器还包含一个数字接口。
绝大多数电位器可通过传统的I²C或SPI™编程，有些则提供便利的上/下调节接口。
性能改善与机械电位器相比，数字电位器还具备另一优势。
数字电位器的调节抽头直接安装在电路板的信号通路，利用电子调节避免了复杂、昂贵的机械调节装置。
数字电位器改善了噪声抑制指标，消除了机械电位器接口电缆的拾取噪声。
传统的数字电位器可直接替代机械电位器，具有相同的工作方式，无需过多的说明。
但是，在一些特殊应用中，例如：低成本立体声音量控制，需要一些附加说明。
对于音频这一特殊应用，一般要求工作在较宽的电压范围，以支持较宽的音频信号范围。
一般选择对数抽头，抽头级数增加时，衰减分贝数随之增大，非常适合人耳的频响特性。
有些器件具有静音功能，提供更大的衰减（例如：30dB）。
温度考虑数字电位器的典型参数之一是温度系数（TC），定义在额定的温度范围。
绝大多数电位器需要定义两个不同的TC，一个是绝对端至端TC，该参数代表了电阻随温度变化的绝对值，由下式计算：ΔR = RUNCOMP × TC × ΔT/106其中：RUNCOMP是未经补偿的电阻值，TC为温度系数，ΔT为温度变化量。
例如，一个阻值为20kΩ的数字电位器，如果绝对TC为35ppm，则在50°C温度变化范围内将会产生35Ω （0.2%）的阻值变化。
另外，20kΩ端到端电阻的初始值可能变化比较明显，变化范围可能在15kΩ至25kΩ。
这种情况下，对于一个32抽头的电位器，每级对应的电阻值（增量）可能在470Ω至780Ω。
这一变化量远远高于绝对TC的偏差。
另一个典型TC时电阻比值TC，电位器通常用作分压器，特别是在比例设计中，对于绝对电阻值变化（绝对温度系数）的要求与比值变化相比并不严格。
