阀门定位器阻抗高，阀门开度最大开60%原因分析

阀门定位器阻抗高，阀门开度最大开60%原因分析

一、故障现象

新建项目中所有气动调节阀无法开到位。具体现象为在现场接线完成及软件组态完成远程调试时，发现阀门均只能开到 60%至 70%。

二、故障原因

该阀门定位器阻抗为 650Ω，而控制信号隔离器带载能力为 580Ω绝大多智能仪表的阻抗一般不会超过 550Ω。因此可以确定为信号隔离器的带载能力与定位器不匹配，在阀门开至 60%以后控制信号无法驱动定位器动作。

三、输入阻抗和输出阻抗

1.输入阻抗(input impedance)

输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源 U，测量输入端的电流 1，则输入阻抗 Rin 就是 U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。

在输入电压不变的情况下，若输入阻抗低则流过电流大，要求电路中前级的电流输出能力强:反之，若输入阻抗高则流过电流小，这就为前级的电流输出能力减轻很大负担。所以仪表电路设计中应尽量提高输入阻抗。

输入阻抗跟电抗元件无异，输入阻抗反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动，也不会对信号源有影响;而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为:如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好:如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好(注:只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题)。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题。

电压源驱动的电路

1)所谓电压源驱动，可以理解为没有内阻且总是充满能量的恒压电池作为能量源，给负载供电。

一个类似于能量源的电压源 U，加到负载的两端，产生的电流 I，那么负载的阻抗 Rin 就是 U/I。负载上消耗的功率 P=UI=U/Rin，由公式可知，这里的 Rin 总是起到减少电流I的作用，Rin越大，负载消耗的能量就越小;这里负载的阻抗就是负载的输入阻抗，

2）电流源驱动的电路

与电压源驱动的电路正好相反，电流源驱动可以理解为一个电流恒定的能量源 I，给负载供电,由欧姆定律可知，产生的电压为 U=IxRin，负载消耗的功率为P=UI=IxIxRin，由公式可知，这里负载输入阻抗 Rin 起到增大功率的作用，恒流源驱动的电路，电阻越大，负载两端电压越高，消耗的功率越大。

2、输出阻抗(output impedance)

输出阻抗含独立电源网络输出端口的等效电压源(戴维南等效电路)或等效电流源(诺顿等效电路)的内阻抗。其值等于独立电源置零时，从输出端口视入的输入阻抗。

无论信号源或放大器还有电源，都有输出阻抗的问题。输出阻抗就是一个信号源的内阻。本来，对于一个理想的电压源(包括电源)，内阻应该为 0，或理想电流源的阻抗应当为无穷大。输出阻抗在电路设计最特别需要注意。

现实中的电压源做不到内阻为0，常用一个理想电压源串联一个电阻r的方式来等效一个实际的电压源。这个跟理想电压源串联的电阻r就是信号源/放大器输出/电源的内阻了。当这个电压源给负载供电时，就会有电流I从这个负载上流过，并在这个电阻上产生 Ixr的电压降。这将导致电源输出电压的下降，从而限制了最大输出功率。同样的，一个理想的电流源，输出阻抗应该是无穷大，但实际的电路是不可能的。

输出阻抗是指电路负载从电路输出端口反着看进电路时电路所等效的阻抗，其实主要是针对能量源或者输出电路来说的，是能量源在输出端测到的阻抗，俗称内阻。

1）电压源驱动的电路

2）电流源驱动的电路

对于电流源驱动的电路，也存在输出阻抗，输出阻抗并联在恒流源两端。电流源输出恒定电流 I，一部分 In 消耗在内阻 Rout 上，剩余的电流 Ir消耗在负载 R上，由此可知，负载R上电压为 Ur=IrxR，和内阻 Rout 两端电压一致，即 Ur=IrxR=InxRout，又因为 I=Ir+In 通过推导可知Ur=IxRoutxR/(Rout+R)，负载端功率:P=UrxIr=Ur2/Rout=I2xRoutxR2/(Rout+R)2=I2xR2/(Rout+R2/Rout+2R)

由此可知，在 Rout=R时，外端负载P最大。因此，对于恒流源负载，要想获得最大功率，需要将负载的电阻值和电流源的内阻匹配一致即尽量趋近同一个值。