为什么在社会场景中采用4-20毫安电流传输模拟量信号用于CAN总线通信
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，大家可能会非常熟悉需要测量各类非电物理量，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。采用这种方法的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数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；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欧姆到地的电阻就可以获得0-5V的电压，而且低输入阻抗接收器对nA级别输入微弱电子噪声产生极少影响。
为什么我们的上限取20mA而不是其他值呢？这是因为防爆要求：20mA通断引起火花能量不足以引燃瓦斯。而下限没有取0mA，而是取了4mA，是为了能检测断线。当工作时，不会低于4 mA，当传输线因故障断路，环路降为0，就可以作为报警值。因此，一般情况下，将物理量转换成4~20mA输出，并且有外部供给功率以支持其工作。
变送器通常要有四根线进行连接，但现在大多数已经发展成了三线制变送器，即将两根供电线与两根输出线合并为一条。这减少了所需连接数量，使得安装更加便捷。在更高效率和功耗较低的情况下，可以实现通过单个2.5mm^2导体（比如铜导体）实现超过1公里长距离无损数据通信，这对于一些特定应用来说尤为重要。
设计这样的系统时，我们经常需要考虑如何将VI转换器从0-3.3v范围映射到4-20mA范围，这通常涉及使用运放LM358作为核心组件之一，并通过适当调整其配置使之能够提供所需范围内精确稳定的输出。在实际操作中，由于可用资源有限，比如说只有+12v供電，我们必须找到既满足性能又不超出限制条件的一种解决方案来实现这一目标。