大家可能會非常熟悉rs232，rs485，can等工業上常用的匯流排，他們都是傳輸數碼訊號的方式。那麼，我們用什麼方式來傳輸模擬訊號呢？工業上普遍需要測量各類非電物理量，例如溫度、壓力、速度、角度等，這些都需要轉換成模擬量電訊號才能傳輸到幾百公尺外的控制室或顯示裝置上。工業上最廣泛採用的是用4~20ma電流來傳輸模擬量。
採用電流訊號的原因是不容易受干擾，因為工業現場的雜訊電壓的幅度可能達到數v，但是雜訊的功率很弱，所以雜訊電流通常小於na級別，因此給4－20ma傳輸帶來的誤差非常小；電流源內阻趨於無窮大，導線電阻串聯在迴路中不影響精度，因此在普通雙絞線上可以傳輸數百公尺；由於電流源的大內阻和恆流輸出，在接收端我們只需放置乙個250歐姆到地的電阻就可以獲得0－5v的電壓，低輸入阻抗的接收器的好處是na級的輸入電流雜訊只產生非常微弱的電壓雜訊。
上限取20ma是因為防爆的要求：20ma的電流通斷引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限沒有取0ma的原因是為了能檢測斷線：正常工作時不會低於4ma，當傳輸線因故障斷路，環路電流降為0。常取2ma作為斷線報警值。電流型變送器將物理量轉換成4~20ma電流輸出，必然要有外電源為其供電。最典型的是變送器需要兩根電源線，加上兩根電流輸出線，總共要接4根線，稱之為四線制變送器。當然，電流輸出可以與電源公用一根線（公用vcc或者gnd），可節省一根線，所以現在基本上將四線制變送器稱之為三線制變送器。其實大家可能注意到， 4-20ma電流本身就可以為變送器供電，變送器在電路中相當於乙個特殊的負載，這種變送器只需外接2根線，因而被稱為兩線制變送器。工業電流環標準下限為4ma，因此在量程範圍內，變送器通常只有24v，4ma供電（因此，在輕負載條件下高效率的dc/dc電源（tps54331,tps54160），低功耗的感測器和訊號鏈產品、以及低功耗的處理器（如msp430）對於兩線制的4-20ma收發非常重要）。這使得兩線制感測器的設計成為可能而又富有挑戰。
一般需要設計乙個vi轉換器，輸入0-3.3v，輸出4ma-20ma，可採用運放lm358，供電+12v。
4 20mA電流環設計
深度揭密 4 20ma電流環設計 工業現場有許多過程控制系統，從簡單的流量控制到複雜的電網，從環境控制系統到煉鋼廠過程控制，這些控制系統由很多模組組成如 處理單元，輸入模組，模擬量輸出，數字量輸出，電源等等。不同模組之間需要進行資料通訊，在眾多現代通訊方式中，還有一類相對古老的通訊方式顯得比較特殊，...
4 20mA模擬電流採集應用方案
工業上普遍需要測量各類非電物理量，例如溫度 壓力 速度 角度等，這些都需要轉換成模擬電訊號才能傳輸到幾百公尺外的監控室或顯示裝置上。因為電流訊號不易受干擾，工業上廣泛採用4 20ma電流來傳輸模擬量。4ma表示0 的訊號，可以區分0 訊號和電路斷開 20ma表示100 的訊號，其通斷引起的火花能量不...
微控制器如何輸出4 20ma電流訊號？
如上圖所示，是乙個壓控恆流源 vccs vs1來自微控制器dac引腳的模擬電壓訊號。經過r1,c1組成的低通濾波器進行濾波後送往運放，從伯德圖中可以看出該濾波器在 3db增益處對應的截止頻率為1.59k，足以用來濾除高頻數字干擾訊號。運放在深度負反饋條件下具有虛短的特性，dac訊號進入運放的同相輸入...