2.1.2 电阻世界的那些事儿
1.电阻的分类
（1）从材料分：有碳膜、金属膜、绕线电阻
碳膜电阻：合成碳膜电阻是目前使用最多的一种电阻。其电阻体是用炭黑、石墨、石英粉、有机黏合剂等配制的混合物，涂在胶木板或玻璃纤维板上制成的。其优点是分辨率高、阻值范围宽；缺点是噪声大、耐热和耐湿性不好，容易造成接触不良等。
金属膜电阻：其电阻体是用金属合金膜、金属氧化膜、金属复合膜、氧化钽膜材料通过真空技术沉积在陶瓷基体上制成的。其优点是分辨率高、噪声较合成碳膜电位器小；缺点是阻值范围小、耐磨性不好。
绕线电阻：其电阻体是由电阻丝绕在涂有绝缘材料的金属或非金属板上制成的。其优点是功率大、噪声低、精度高、稳定性好；缺点是高频特性较差。
（2）从特性来分：有线性、指数、对数电阻
线性电阻：在电路中用来对电压进行线性调节，它的输出电压与电位器的旋转角度呈线性关系，实质是电阻呈线性地改变。在外壳上用有汉语拼音的第一个字母“X”标记。
指数电阻：它的阻值变化与滑动触点的旋转角度成指数关系，在外壳上用汉语拼音的第一个字母“Z”标记。这类电阻专用于各种音响电路的音量调节。由于人耳的听觉符合指数规律，采用指数电阻器的目的是使音量变化与电阻转动（或直滑）角度（或位移）的线性关系符合人耳的听觉特性。用于音响的指数电阻器一般直接称为音量电位器，以示区别。由于制造工艺的原因，要有非常好的指数特性是比较困难的，特别是在音响设备里要求两个声道非常一致更不容易。
对数电阻：它的阻值变化与滑动触点的旋转角度成对数关系，在外壳上以汉语拼音字母“D”作为标记。这种电阻用于音响电路中的音调控制电路。电阻器的标称阻值范围及规格系列完全和电阻系列相同。同样，由于制造工艺的原因，要有非常好的对数特性也是比较困难的。
（3）从结构分：有直滑、旋转（单圈、多圈）、实心、单联、双联、步进、带开关、数字电位器等
为了方便起见，我们把可变电阻器都称电位器，当然这也是通常的叫法。
直滑电位器：其电阻体为长方条形，它是通过与滑座相连的滑柄做直线运动来改变电阻值，如调音台均衡控制大多采用直滑式电位器。直滑电位器如图2.2所示。
图2.2 直滑电位器
旋转电位器：分为单圈（见图2.3）与多圈（见图2.4）旋转电位器。单圈旋转电位器的滑动臂只能在360°以内的范围内旋转，比如音量、音调等控制。而多圈旋转电位器要旋转很多圈才能从最小调整到最大，转动一圈滑动臂触点在电阻体上移动一段较短的距离，它适合用于精密调节的电路。
实心电位器：其通常由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得电阻值的变化。
图2.3 双联单圈旋转可调电位器
图2.4 多圈可调电位器
单联与双联电位器：单联电位器是由一个独立的转轴控制一组电阻；双联电位器通常是将两个特性相同的电阻装在同一转轴上，调节转轴时，两个电阻的滑动触点同步转动。它可以用于双声道立体声放大电路的音量调节。
步进电位器：步进电位器是由多个电阻串联而成，其原理如图2.5所示，实物如图2.6所示。通过触点分别连接不同的电阻，得到不同的电阻值，它的好处是各档位的阻值精确度较高，特别是像音量电位器的两组的平衡，必须要两边相等，才能确保声像定位的一致性。步进电位器多用于音频功率放大器中作为音量控制，阻值按照对数变化的方法排列，就可满足要求。除了用直插电阻作为步进电位器外，也有用贴片电阻来制作步进电位器的。
图2.5 步进电阻
图2.6 步进电位器
带开关电位器：在电位器上附加有开关装置。开关与电位器同轴，开关的运动与控制方式分为旋转式和推拉式两种。比如老式收音机中的音量控制器，就是兼作电源开关的电位器。
数字电位器：机械式电位器的易磨损、接触不良等缺点不言而喻。数字电位器的诞生那就是必然的了。数字电位器（Digital Potentiometer）亦称数控可编程电阻器，是一种代替传统机械电位器（模拟电位器）的新型CMOS数字、模拟混合信号处理的集成电路。数字电位器由数字输入控制，产生一个模拟量的输出。数字电位器是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、易于与单片机连接等优点，在自动控制等领域得到了广泛的应用。图2.7是一个数字音量电位器的电路板图。图2.8是数字电位器的原理图。数字音量、音调电位器要实现指数或对数控制，只要在控制程序里做好运算，按照指数或对数输出就可以了。
图2.7 数字电位器电路板
图2.8 数字电位器原理图
2.带等响度补偿控制的音量电位器
我们先来看看等响度到底是怎么一回事。一个固定的频率，要以指数规律变化，人耳才能感受到线性的变化，这是人耳特性所决定的。但人耳还有一个特性，那就是对不同的频率的响度敏感度也不同。声音的响度是与声压有关的，声压越大，响度也越大。但人耳对不同频率声音的响度感觉是不同的。人耳对3000～4000Hz的声音最灵敏，对其他频率的声音就迟钝些，频率越低或越高越迟钝，这在低声音压级时更加明显。但在高声压级80dB以上时，人耳在音频内对各频率的灵敏度又大体一致。为了弥补人耳的“先天性不足”，就需要做响度补偿。
为了使音响设备在音量关小后，仍能接近实际的音色，通过对频率的响度加以补偿，补偿较高和较低频率的响度，使得听上去有符合人耳特性的响度，而且音量越小补偿越多。我们就是利用音量电位器在调节音量的同时进行相应的补偿。在音量较小时能对信号的高、低音加以补偿，使人听起来虽然响度小了，但声音里各频率信号的响度比例仍旧不变。
可以使用带响度补偿的音量电位器来实现响度补偿。带补偿的音量电位器是带抽头的电位器，如图2.9所示。在输入端及地之间接入RC网络，便可实现不同音量时的响度补偿，C1、C2、R1组成补偿网络。图中，音量控制电位器RP，抽头与地之间接入了R1、C2低音提升网络，C1与输入端构成高音提升网络。当RP的动触点位于抽头位置时，对输出信号中的高、低音提升最大，故此时的电路结构通常被称为高、低音提升电路。这种补偿响度后得到的曲线如图2.10所示。
图2.9 响度补偿电路
图2.10 响度补偿曲线
带补偿的音量电位器也叫8脚电位器。有双排直插和单排直插的形式，但是不要以为有8个引脚的都是带补偿的音量电位器，也有不带补偿但做成了8引脚的，只是有空脚而已。拿8个引脚的电位器就当带补偿的电位器这个经验主义的错误我是犯过的。带补偿的音量电位器如图2.11和图2.12所示。图2.12所示电位器既可手动控制，还可以由后面的一体的电动机控制，由电动机控制其转动，只要施加不同方向的电流，就可以改变转动的方向，有电动机还可以实现遥控功能。也许有人会说电子音量控制不是很好吗？还要需要机械式的控制吗？但是，音响发烧友绝对不想用电子式的音量电位器，他们认为会影响音质，所以在一些高档的音响设备中都有机械式的音量电位器的影子。
图2.11 带补偿的音量电位器
图2.12 带补偿的音量电位器
图2.13是直插电阻式电位器，图2.14是贴片电阻式电位器。它们都是由若干电阻按照指数规律增长的电阻构成，不同的档位接通不同的电阻，以此使电阻发生变化。由于它们使用了成对的电阻作为两个声道的音量控制，而两边电阻的精度远远超过了滑动方式的精度，从而使得两个声道的平衡变得更加精准。
图2.13 直插电阻式电位器
图2.14 贴片电阻式电位器
我们来看看带补偿的音量电位器的接法。一个双排带补偿音量电位器实物如图2.15所示。它的带补偿电路连接如图2.16所示，由于两个声道一模一样，所以这里只画出一个通道。
图2.15 带补偿的音量电位器
图2.16 带补偿的音量控制电路
前面说过，8引脚的音量电位器不都是带补偿的，而且各种品牌各种型号电位器引脚排列也未必一样，在使用前一定要确认好，不要被空脚“骗了”。图2.17是ALPS 56KBX2带电动机但不带补偿的音量电位器，图2.18从左到右我们定义为1～8脚，其内部电路如图2.19所示。
如果没有带响度补偿的音量电位器，要做成带补偿的可以吗？可以！采用图2.20电路，可以用普通的音量电位器实现等响度补偿的功能。
图2.17 ALPS音量电位器
图2.18 ALPS音量电位器
图2.19 ALPS音量电位器内部电路
图2.20 普通音量电位器实现带补偿音量控制电路
除了前面所说的以外，还有带响度补偿的集成电路，如LM4610，它除了有等响度功能，还有音量、平衡、高低音调节等功能。