为什么在社会场景中采用4-20毫安电流传输模拟量信号通过CAN现场总线
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，人们通常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通过几百米长的导线到达控制室或显示设备。工业上最广泛采用的方法之一是使用4~20mA电流来传输模拟量。采用这种基于电流的信号传输有几个原因：首先，它们不容易受到干扰，因为尽管工业现场中的噪声电压可能达到数V，但噪声功率很弱，因此噪声电流通常小于nA级别，从而给4-20mA信号带来的误差非常小；其次，电流源内阻接近无穷大，使得回路中导线的电阻不会影响精度，因此可以在普通双绞线上安全地进行数百米远距离传输；最后，由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端，只需放置一个250欧姆到地的電阻就能获得0-5V的電壓，而低输入阻抗接收器能够有效降低nA级别输入電流噪聲产生的微弱電壓噪聲。
选择20mA作为上限的一个重要考虑因素是防爆要求：一个20mA的小型电子设备无法引起足够多火花以点燃可燃气体。而下限没有选择0mA，是为了确保能够检测断开的情况：当工作正常时，环路不会低于4mA，当由于故障导致连接断开时，环路当前为0。在实际应用中，一般将2mA设置为断线报警值。这些变送器将物理量转换成4-20 mA之间的输出，并且必须从外部供给额外能量。这通常涉及四根线（两根供给+两根数据），被称为“四通道”变送器。不过，可以通过共享一条供给线减少这一数量，即“三通道”变送器。此外，有一种特殊类型叫做“二通道”变送器，它直接利用了输出范围内的一部分作为额外能量来源，从而只需要两条连结即可完成所有功能。
值得注意的是，将物理参数转换成标准化格式（如1至5V）并不是一次性完成的事业，而是一系列挑战与创新过程的一部分，其中包括设计VI转换器，以便从0至3.3v范围内输入获取对应4至20毫安之间输出。这类设计往往依赖于特定的集成逻辑，如运放LM358，以适配+12v提供能源环境下的操作需求。
