在社会的现代化建设中现场总线控制系统扮演着至关重要的角色其中采用4-20毫安电流传输模拟量信号成为实
我可能会非常熟悉RS232、RS485和CAN等工业上常用的总线，他们都是传输数字信号的方式。那么，我们用什么方式来传输模拟信号呢？在工业中，普遍需要测量各种非电物理量，例如温度、压力、速度和角度等，这些都需要转换成模拟量电信号才能传输到几百米外的控制室或显示设备上。工业中最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。这是为什么呢？
首先，采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压可能达到数V，但是噪声功率很弱，所以噪声电流通常小于nA级别，因此给4-20mA传输带来的误差非常小；其次，电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；再者，由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端我们只需放置一个250欧姆到地的電阻就可以获得0-5V的電壓，而低输入阻抗的接收器好处是nA级别的输入電流噪聲只产生非常微弱的電壓噪聲。
为什么选取20mA作为上限？这是因为防爆要求：20mA 的 电 流 通 断 引 起 的 火 花 能 量 不 足 以 引 燃 瓦 料。而为何没有取0mA作为下限？这主要是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。
当物理量被转换成4~20mA 电流量输出时，它们必须有外部供给以供驱动。我注意到变送器通常需要两根供给线，加上两根当前输出使用四根总共，但通过将它们与供给共享一条（公用VCC或者GND），现在基本上将四行制变送器称为三行制变送器。
实际上，我发现了一个有趣的事实：由于这些系统本身可以提供足够多的一种形式——即一种“特殊负载”，这种变送器只需外接两根，就被称作二行制。在这种情况下，它们从标准化商业范围中的较高水平进行操作，即使是在轻载条件下也能实现高效率。这意味着对于所有类型需求—包括那些用于制造低功耗产品，如DC/DC转换器（如TPS54331, TPS54160）以及其他能够处理仅有的几个毫安这样的输入，以及处理数据链路产品和微型处理单元（MSP430）的设计，都变得至关重要。此举不仅具有挑战性，而且确保了对环境友好的解决方案。
最后，我意识到了这个问题的一个关键点：如何将原始输入从0-3.3v转换成适合发送过程所需范围内（即4-20 mA）的输出。在这里，可以使用运算放大器LM358，并且通过12伏特供给它，这样做既经济又可靠。