为什么在社会场景中采用4-20毫安电流传输模拟量信号可以参考can接口详细接线图了解更多
我可能会非常熟悉RS232、RS485和CAN等工业上常用的总线，因为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？在工业场景中，人们经常需要测量各种非电物理量，比如温度、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传送到控制室或显示设备上。工业中最广泛采用的是使用4~20mA的电流来传输模拟量。采用这种方法的原因之一是它不易受到干扰，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，这意味着给4-20mA信号传输带来的误差极小；而且，由于电流源内阻接近无穷大，导线中的串联阻抗对精度几乎没有影响，因此即使是在普通双绞线上传输，也能覆盖数百米距离；在接收端，只需放置一个250欧姆至地的電阻，就可以从0-5V之间获得输出电压，而这对于低输入阻抗接收器来说，其好处是，即使有nA级别的输入电流噪声，它也只会产生微乎其微的地表面粗糙。
选择20mA作为上限，是因为考虑到了防爆要求：20mA以下任何一段时间内通断引起的小火花所释放出的能量不足以点燃易燃气体。而设置为4mA作为下限，则是为了能够检测到断开的情况：当系统正常运行时，应始终保持超过4毫安，当发生故障导致连接断开时，循环中的当前将降至零。在实际应用中，一般情况下会设定2毫安作为断路报警值。这些转换器将物理参数转换成标准化范围内（通常为4-20毫安）的直流交流流量，并且它们必须由外部供给动力学源子以维持工作状态。这就是为什么变送器通常需要四根导线连接——两条用于供给功率以及另外两条用于输出流量数据。但是，可以通过共享供电和参考端点减少这一数量，从而实现三根或甚至二根导线配置。一种更先进但也是较复杂设计利用了同样的原理，在没有额外负载的情况下自提供动力学来源，从而仅需两根导线进行通信。
由于事实证明该标准频繁地被重视并应用于制约自动化领域之中，大多数产品遵循这个规则，使得设计与开发者对此类项目更加灵活。这不仅允许创造出新的解决方案，而且还鼓励创新思维，以便解决现存挑战。此外，还存在另一种情形，那就是我们必须创建一个简单有效的VI转换器，将0到3.3伏特映射到4到20毫安之间，这可以通过使用LM358运放这样的组件来实现，同时确保所有操作都在12伏特DC供应下的安全环境之下。
