在社会的现代化发展中为什么采用4-20毫安电流传输模拟量信号技术是总线技术的一种应用
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，人们需要测量各种非电物理量，如温度、压力、速度和角度，这些都需要转换成模拟量电信号才能通过数百米长的电缆到达控制室或显示设备。这就是为什么工业上最广泛采用的是使用4-20mA电流来传输模拟量的原因。采用这种方法是因为它不容易受到干扰，因为尽管现场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传输带来的误差非常小；而且，由于电流源内阻接近无穷大，导线的電阻串联在回路中不会影响精度，因此可以通过普通双绞线传输几百米；此外，虽然四通一射变送器（current-to-voltage converter）将4-20mA输入为0-5V输出，但其低输入阻抗接收端只需放置一个250欧姆到地的電阻就能实现，这样即使有nA级别的输入電流噪声，也只会产生微弱的電壓噪聲。
设定上限为20mA是出于防爆要求：如果断开引起火花，其能量不足以点燃瓦斯。而下限没有设置为0mA，是为了能够检测断线。当系统正常运行时，不会低于4mA，当发生故障导致环路断开时，环路中的电流降至0，可以作为报警值。一般来说，将物理量转换成4-20mA输出后，就需要外部供电。但实际操作中，可以让变送器与供电共享一根线（如共享GND），这样可以节省一根线，从而减少所需连接数量。此外，有一种特殊类型称为两线制变送器，它可以直接从被测物理量得到足够多余的能耗，以供自身工作，而不再依赖额外供应。
因此，在设计这类系统时，我们必须考虑如何将这些零件集成起来，使之既高效又经济。在某些情况下，比如当我们想要创建一个简单的小型化系统时，我们可能需要设计一个VI转换器，即将0-3.3v输入转换为可用于两个方向上的发送机制，即产生适合2-wire RTD thermometer for 2-wire temperature measurement 的信号。这样的VI转换器可以使用运放LM358，并由+12v提供动力来源。如果我们对这种技术更感兴趣，那么进一步探索如何利用这一点进行创新的应用领域，无疑是一个令人激动的人类挑战。
