现场总线技术心得体会为什么我们非要用4-20毫安电流传输模拟量信号
工业现场总线技术心得体会：为什么我们非要用4-20毫安电流传输模拟量信号？
在工业控制中，数字信号的传输已经被RS232、RS485和CAN等技术广泛应用。然而，当需要测量各种物理参数，如温度、压力和速度时，我们必须将这些数据转换成模拟电信号，并通过数百米的距离到达控制室或显示设备。这就是为什么采用4-20毫安电流来传输模拟量的原因。
首先，使用电流信号可以减少干扰。尽管现场噪声可能达到几伏，但由于噪声功率很低，所以产生的噪声电流极小，这意味着误差非常小。此外，由于内阻接近无穷大，回路中的导线电阻不会影响精度，因此即使是在普通双绞线上，也能实现数百米的传输距离。
其次，在接收端，只需一个250欧姆至地的小型化放大器就能将4-20毫安输入变为0-5伏特输出。这类接收器具有低输入阻抗，其对nA级别输入电流噪声产生的微弱电压噪声不易引起问题。
四到二十毫安之间选择这个范围有两个重要原因。一方面是为了防爆安全考虑，因为任何短路都无法生成足够多以致于引发火花；另一方面，如果没有维持最低限额（即2mA），断开连接时系统无法检测故障状态，从而导致错误操作。因此，设定了一个最小值，即2mA作为断线报警阈值。
实际上，对于物理量进行转换后输出为4~20 mA 的变送器，它们通常需要外部供电。但是，一些设计允许它们共享同一根供给线，这样只需要两根实际物理连接，就可以完成所有必要通信，而不是常规四根必需的一般情况下所需。在这种特殊情况下，它们称作三线制变送器。而如果它们能够自己提供内部所需能源，那么仅仅需要两条真正独立通信路径，然后他们被称为两线制变送器。因为这些系统工作在24V和4mA这一个点上，他们对于高效率DC/DC转换（如TPS54331, TPS54160）以及低功耗传感器和信号链产品，以及低功耗处理机（如MSP430）尤其重要。
最后，在设计VI转换器的时候，可以使用运放LM358来实现从0.3v到3.3v范围内，将此映射到标准化的4~20mA范围内，以便与其他设备兼容并保持准确性。如果我们的主机运行在+12v那么这个设置就会更加稳定且可靠。
