为什么在工业社会中采用4-20毫安电流传输模拟量信号
我可能会非常熟悉RS232、RS485、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？在工业社会中，大家都知道需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、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。工业上最广泛采用的是用4~20mA电流来传输模拟量。采用电流信号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；电流源内阻趋于无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，因此在普通双绞线上可以传输数百米；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欧姆到地的電阻就可以获得0－5V的電壓，低输入阻抗的接收器好处是nA级别の输入電流噪聲只产生非常微弱的小气压声音。
为什么选择这个范围呢？上限取20mA是因为防爆要求：20mA 的電流量断引起火花能量不足以引燃瓦斯。而下限没有取0mA 的原因是为了检测断线：正常工作时不会低于4mA，当傳輸線因故障断路，环路電流量降为0。常取2 mA 作为断线报警值。
变送器将物理量转换成4~20 mA 电流输出，也许需要有外部供货给它提供动力。这就是典型的情况，即变送器必须通过两根供货线加两根输出当前通道中的数据，而这意味着它们需要四条连接——也被称为四通道变送器。但是，如果这些输出能够与供货共享一条路径（即共享 VCC 或 GND），这就节省了一条通道，从而成为现在所说的三通道变送器。
如果仔细观察，你们可能会注意到 4-20 mA 电流量本身足够让变送器自行运作，它们基本上是在循环中充当特殊负荷。这意味着这种设计，只需外接两根连接——因此，被称为二通道变送器。在使用期间，它们经常运行得很高效，并且对他们所处理信息具有高度敏感性。如果你考虑了所有这些因素，那么设计用于发送和接受 4-20 mA 信号的一种新型系统，就变得更加明确了，而且它还挑战了人们如何有效地解决问题。
为了完成这一点，我们通常需要构建一个 VI 转换器，该转换器能够从输入 0 到 3.3v 中获取并将其翻译成适合二通道系统使用的一种形式，这个过程涉及创建一种特定的电子元件，如运放 LM358，并使其运行在+12v 的环境下，以便实现这一目标。此操作允许我们更灵活地进行多种不同的测试和分析，同时保持成本尽可能低，使得整个过程既经济又实用。
