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，使得回路中的导线电阻对精度几乎没有影响，因此可以在普通双绞线上稳定地进行数百米距离的传输；再者，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之间的直流输出，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小型化直流噪聲。

选择20mA作为最大值的一个原因是出于防爆要求：一旦通断引起了火花，其能量不足以点燃易燃气体。而为何没有选择0mA作为最小值，是为了确保当监测线路因故障断开时，可以检测到这一情况。在正常工作状态下，不会低于4mA，当系统检测到环路中任何问题导致当前减少至零时，就可以判定为故障发生，并发出警报。这就是为什么将最小值设定为2mA作为断开报警阈值。这些物理变送器将物理数据转换成4~20mA范围内的一条可靠路径，将它们发送出去。

然而，这种四线制变送器虽然功能强大，却需要两根供电线加上两根用于输出当前读取到的数据信息（即四根）——这意味着我们必须连接至少四条导线才能使其运作。此外，还有一种三線制变送器，它共享供给与地面的两个通道，以便节省一条额外连结，从而只需三个通道即可实现相同功能。一种特殊类型叫做两線制变送器，即它本身既能提供所需的一切，也能像一个负载一样操作。当系统处於轻负载状态时，DC/DC转换器（如TPS54331或TPS54160）提供高效率、高效率但又消耗较少能源，同时处理机（MSP430）也是一样，对这样的二線制设计具有极大的需求。此类设计对于工程师来说既具挑战性又富有吸引力，因为它允许他们创造出更紧凑、更高效且更经济实惠的解决方案。

要实现这样的二線制设计，我们还需要一个VI转换器，即一种能够将从0至3.3伏之间输入得到相应幅度之間变化（即从4毫安至20毫安）的装置。这可以通过运算放大器LM358完成，该装置运行在+12伏直接供给的情况下。在实际应用中，这样的简单结构并不仅仅满足我们的需求，而且也展示了我们如何利用技术手段克服复杂环境中的挑战并实现精确控制。