大家可能會非常熟悉 RS232，RS485，CAN 等工業(yè)上常用的總線，他們都是傳輸數(shù)字信號的方式。那么，我們用什么方式來傳輸模擬信號呢？ 工業(yè)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(zhuǎn)換成模擬量電信號才能傳輸?shù)綆装倜淄獾目刂剖一蝻@示設(shè)備上。工業(yè)上最廣泛采用的是用 4~20mA 電流來傳輸模擬量。采用電流信號的原因是不容易受干擾，因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場的噪聲電壓的幅度可能達(dá)到數(shù) V，但是噪聲的功率很弱，所以噪聲電流通常小于 nA 級別，因此給 4-20mA 傳輸帶來的誤差非常小;電流源內(nèi)阻趨于無窮大，導(dǎo)線電阻串聯(lián)在回路中不影響精度，因此在普通雙絞線上可以傳輸數(shù)百米;由于電流源的大內(nèi)阻和恒流輸出，在接收端我們只需放置一個(gè) 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 級的輸入電流噪聲只產(chǎn)生非常微弱的電壓噪聲。上限取 20mA 是因?yàn)榉辣囊螅?0mA 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(shí)不會低于 4mA，當(dāng)傳輸線因故障斷路，環(huán)路電流降為 0。常取 2mA 作為斷線報(bào)警值。電流型變送器將物理量轉(zhuǎn)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(dāng)然，電流輸出可以與電源公用一根線（公用 VCC 或者 GND），可節(jié)省一根線，所以現(xiàn)在基本上將四線制變送器稱之為三線制變送器。其實(shí)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(dāng)于一個(gè)特殊的負(fù)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(yè)電流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)下限為 4mA，因此在量程范圍內(nèi)，變送器通常只有 24V，4mA 供電（因此，在輕負(fù)載條件下高效率的 DC/DC 電源（TPS54331，TPS54160），低功耗的傳感器和信號鏈產(chǎn)品、以及低功耗的處理器（如 MSP430）對于兩線制的 4-20mA 收發(fā)非常重要）。這使得兩線制傳感器的設(shè)計(jì)成為可能而又富有挑戰(zhàn)。

　　一般需要設(shè)計(jì)一個(gè) VI 轉(zhuǎn)換器，輸入 0-3.3v，輸出 4mA-20mA，可采用運(yùn)放 LM358，供電+12v。我們系統(tǒng)地來看看模擬量設(shè)備為什么都偏愛用 4~20mA 傳輸信號~ 4-20mA. DC（1-5V.DC）信號制是國際電工委員會（ IEC ）過程控制系統(tǒng)采用的模擬信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)。我國也采用這一國際標(biāo)準(zhǔn)信號制，儀表傳輸信號采用 4-20mA.DC，接收信號采用 1-5V.DC，即采用電流傳輸、電壓接收的信號系統(tǒng)。一般儀器儀表的信號電流都為 4-20mA，指最小電流為 4mA，最大電流為 20mA 。傳輸信號時(shí)候，因?yàn)閷?dǎo)線上也有電阻，如果用電壓傳輸則會在導(dǎo)線內(nèi)產(chǎn)生一定的壓降，那接收端的信號就會產(chǎn)生一定的誤差了，所以一般使用電流信號作為變送器的標(biāo)準(zhǔn)傳輸。