步进电位器设计制作要点.docx

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步进电位器设计制作要点

50k步进电位器设计制作（级进式电位器）

   假如，音量电位器的作用仅仅为调节音量，问题就简单多了。

但事实上，音量电位器是信号必经之路。

它的重要性往往被低估。

一直以来，音响科技都致力于创造零失真的元件，但在现实中这是个梦想。

我们所追求的，其实是最低程度的妥协。

   音量电位器可选择一般的电位器,如ALPS.Noble等等。

或者买一个瑞士Elma架，加上0．1％Holco精密电阻组成级进式电位器（有钱人的选择，此电位器两千大洋一只），或者自己做一个级进式的音量开关.前者的优点是购买容易,但是一般数十元的市售产品, 音质都不是非常理想,两声道的误差通常也不小,似乎不合乎HI-FI的精神;若是购买高级品,价格则相当的高昂. 后者是以一个多段的波段开关（通常是25段以上）,焊上不同阻值的电阻,摹拟电位器的动作,好处是两声道的误差非常小,且使用越高级的电阻时, 相对的,音质也就越好，缺点是多段的波段开关不容易买到,且品质好的,价格亦不便宜;用一段时间后,接点容易氧化,产生杂音。

最好是全密封的波段开关。

 图1

  （单位是Ω，由上图可看出此电位器的电阻是串联的（简称为串阻级进式电位器），其噪声也是拥模以谛∫袅渴毙藕啪?

5个电阻。

）图1中是一個25段的波段开关,若是买不到（或嫌太贵）,可以用六段的波段开关代替,衰减电阻的计算请参考下图2中公式.

图2

    最好的音量电位器是如下图3的级进式电位器所示的一样各位可以看出音频信号只须经过两枚电阻就可完成音量的调节，使信号的影响减至最少，它的输入输出阻抗为恒定的，但其缺点从图可以看出它要求要一个四刀的24位的波段开关。

..............共24个。

图3

市售的碳膜、金属膜、金属氧化膜...等等的可变电阻（Variable Resistor,以下简称VR），如果用在控制两声道以上的音量时，必须使用双层以上的结构，然而，因VR制造及机械精度等种种因素而影响到每一层之间的误差，曾经用用市售10KA碳膜做过实验，在旋到其中一层的5K位置时，测量另一层的阻值却为4.2K，这种误差带来的就是两声道音量的不平衡，听感上可能导致乐器定位偏移、音像涣散等等后果。

高品质的VR可有较低的误差，以常见的ALPS的RK27112A（蓝色方形）为+/-3dB误差、ALPS RK40312A则为+/-2dB，而TKD东京光音的2P2511则有更小的误差，实测估计约有1%，不过高品质的VR要价不菲，电阻介质的材质也会影响音色。

高不可攀的级进式音量电位器

那么，即要求如此精确，级进式音量电位器如何？

曾经头脑发烧买过一个GoldPoint Serial Type 24级进音量电位器，花了三千多大洋，使用瑞士ELMA波段开关及德国1%金属膜电阻，当时也只是觉得很发烧就买了，根本不知道原来级进式音量电位器还分为Serial Type、Shunt Type、Ladder Type，买后发现还有更发烧的Ladder Type，要价6000以上，真是贵到吐血...！

贵有贵的道理，级进式音量电位器带来的是更精确更低的误差，同时，可藉由使用高品质的电阻来减少介质对音色的影响。

级进式音量电位器通常分为两种：

Serial Type

以电阻串连而成，优点为每声道只需一层波段开关，输入阻抗恒定；缺点为声音路经需经过「一连串」的电阻，杂讯较高。

Shunt Type

音频信号只经过两颗电阻，与Serial Type一样每声道只需一层波段开关，但缺点为输入阻抗不定，会随阻值增大而增大。

Ladder Type

音频信号只经过两颗电阻，理论上杂蹲畹停沂淙胱杩刮榷ǎ可佬瓒悴ǘ慰兀缱枋褂昧恳参猄erial Type的两倍，唯一缺点就是造价较高。

最优异的Ladder Type设计

简单介绍了级进式音量电位器后，您应该可发现，Ladder Type在特性上最佳，但唯一缺点就是贵，不过目前一些网站（比如，汕头的原音电子）有推出大家都玩得起的Ladder Type级进式音量电位器套件，套件包含密封型24段四层波段开关， 接点镀银，并具有「先接通后断路」的设计，减少了切换时产生的杂音，电阻更破天荒的使用Vishay Dale RN60D 军规1%精密型，真是发烧！

更重要的是：

价格非常平易近人，象这样的东西怎让人不心动？

下面让我们来看看Ladder Type 级进式音量电位器的焊接过程。

这个多达92颗电阻、将近200个焊点的 Ladder Type VR的制作过程如下：

1.清点零件：

将阻值打印成两张A4的表格（请在本文末尾下载），逐一将各电阻放在所属的位置， 这样可方便之后的焊接。

电阻应有92颗，一个也不能少，如果多了就是你赚了！

2.制作固定环：

用铜裸线或其他材质的导线（用纯银线也不反对）。

图中用的是现成的1.6mm单芯铜线，弯成直径57mm的圆圈， 工具是可口可乐瓶，直径大小刚好差不多。

圆圈的一端再內折一个15mm长的接脚，这样的固定环一共需要4个。

3.确定波段方向：

如图所示，连杆朝向自己时，顺时针方向为波段1~24，焊接时依照这样的排列放上电阻便不会有错，不然方向反了可就麻烦了。

4.由下而上开始施工：

一定要照顺序一层一层地焊，因为四层波段之前的间隙很小，如果由外往內焊，则您会叹怨烙铁个头太大...

5.Rin、Rg层接法不同：

本波段总共有四层供两声道使用，也就是每声道用到两层，分別为Rin层及Rg层，所以自下而上的四层分別为：

「Rg」->「Rin」->「Rg」->「Rin」，当然你高兴的话也可以采用「Rin」->「Rg」->「Rin」->「Rg」，也就是说，每声道都要有Rg跟Rin两层，交错开来只是为了美观及方便随后的接线。

Rg层的接法：

波段1为固定环接脚，波段2开始则依序为Rg电阻，您只要根据步骤将做好表格编号的电阻一一焊上即可。

Rin层则反过来，波段1~23为Rin电阻，最后的波段24则接上固定环接脚。

6.焊接时先固定三点：

如图所示，先在第1、12、24分別焊上所对应的电阻，将固定环先固定上，一方面可以让此固定环比较圆，亦可方便之后的电阻焊接。

7.经过数小时的辛苦奋斗，就像蓋房子一样一层层焊好，完成后如下图。

是不是很壮观？

完成后一定会有一种很爽的成就感！

级进式音量电位器的使用方法

如图所示，IN连接输入信号，GND为接地端，OUT为输出。

每声道的Rg及Rin的OUT要接在一起才可正常工作，如图。

阻值亦可随心所欲

上面介绍的是10K阻值的级进式VR，如果想玩玩其他阻值甚至其他段数的级进式音量VR，那电阻该如何决定呢？

对此，下文会做个介绍。

级进式音量VR的制作方法不难，但功夫十足，得多花点精神和时间。

想挑战自己的焊工吗？

希望你也能拥有属于自己的级进式音量电位器。

级进式音量电位器参考资料：

级进式10K音量电位器零件对照表（WORD）

级进式100K音量电位器零件对照表（WORD）

上面所介绍的级进式音量电位器上市后，大家都感受到了VR对音质的影响有多大。

换掉旧的VR后真的惊为天人，音质大幅提升，不过，唯一美中不足的是”装起来太大颗了”，铜线圈的外径高达6cm，如同飞机螺旋桨般，实在是无法装到前级机箱中，而外接又不方便......

参考了许多先进的装法后，决定将一颗全新未焊的切换开关拆开来，以研究那个蓝色级进开关的结构，看可不可以缩小一些，结果发现有办法可改，先看图：

图一：

上图是采用共地的做法，文中会另介绍一种不共地的做法。

直径4CM的DALE级进式VR

要把Dale电阻塞到原本的级进开关接点中间，是不可能的；有种做法是用层叠，叠起来像皱裙一样，也是缩小体积的一种方式。

不过我要说明的做法有几个特点：

1. 体积小，直径几乎是原来的级进开关大小。

2. 信号路经短，原本的接法信号要走一个U字形才接地，现在走一直线。

3. 铜线只需前后两圈，且较小（铜线看起来实在太像天线了，少点为妙）；长度短一点即便用银线也比较无损。

我喜欢用图片来说明，就当作看图说话好了。

先谈谈动作原理

上文已介绍过级进式VR的种类，而这里将对Ladder type的动作原理进行说明，如下图所示，转动VR时全部的红色接点会随之移动，保持随时都是单一串电阻的导通，此时上半部与下半部的电阻串连起来的阻抗就是一般我们说”几K”的VR，声音信号也因为电阻分压作用得以控制音量大小。

图二：

单声道VR的动作原理。

原理大致如此，若以10K级进式VR来看，每一串加起来都趋近于10K{（R-in）+（R-g）}。

级进开关的结构

级进开关的蓝色部分有八层，结构上可以将两个一组，分为四组，如下图：

图三：

级进开关结构可分为四组。

卸下两颗螺丝后，拆开第四组（Set 4）的两层，其中每一组都是相同的。

（原本有上螺丝胶，拆开就没保固了）

图四：

拆开的第四组（Set 4），请记住图中所示的A、B、C层的定义。

从图四的来看，A层有24脚、B层仅有一脚、C层是被夹在蓝色A或B两层中间，不会外露，且会随着旋扭中心轴转动；A层的任一接点都可以透过C层的”转接点”（紫色箭头所指的金属弹片）与B层导通，这就是此开关可以”级进”的原因。

排列组合以腾出空间

原本每组间的A层间距仅有7mm，无法容纳长度10mm的Dale电阻，可以重新排列一下原本的A、B层顺序，以腾出足够的空间，拆的时候要小心C层的”转接点”金属弹片）勿遗失。

图五：

重新排列的方法，依共地与否可分为两种。

重排时要注意每个C层的金属弹片都要在相同位置，才能保持VR转动时的一致性；排好之后，因为A层中间有两个B层隔开，就可以腾出出两个11mm的间隙，有了足够的空间，就能把Dale电阻装进去了（旋扭中心轴的长度限制，A、B最多只能叠八层）。

锁好后要测试A、B层的导通状况，若不导通或转动不顺，可能是C层”转接点”的异常，请参考文末的注意事项。

焊接DALE电阻

建议先由中间两圈的接地端电阻（R-g）开始焊接，先将电阻的其中一脚剪短，以放得进去为准，装入两个A层的中间，步骤如下：

1. 长脚插入一端；2.将短脚装入另一端；3. 焊接短脚；4. 将长脚剪短，先不焊接。

图六：

接地电阻的安装方法。

两侧的输入端电阻（R-in）安装前亦需先剪短电阻的一端，直接焊接于接地电阻后端，步骤如下：

1. 将短脚插入接地电阻未焊接的A层孔隙中。

2. 将两个电阻脚与A层焊接在一起。

3. 整圈焊接好后，安装铜线圈，再把R-in的长脚折弯焊接完成。

图七：

输入电阻的安装方法。

按照上述作法，再用短线把B层的一端拉出来，即可得到一个4CM直径的Dale级进式VR。

图八：

接脚定义图，共有五个接点，若为非共地接法，应有六个引出端子。

最后一段的封印开启

这段说明跟VR”能不能用”没有直接关系，不过更改后可以让VR的最后一段能够使用，既然拆都拆了，也可顺便改一改。

可能有人发现，这个VR转到最大声时，其实输入端与输出端还是有电阻值存在的，这是因为转动结构中有一个停止点，不会转完一个圆圈，也因此让C层的接触点无法达到最后一段，改法很简单，将接触点的弹片移动一格即可，如图：

图九：

开启最后一段的方法。

这个更改会使此VR的实际可用段数增加一段，不改的话，因为前述的A-B-B-A排列