4-20mA标准电流信号          工业上普遍需要测量各类非电物理量，例如温度、压力、速度、角度等;另外电物理量(简称电量),例如电流、电压、功率、频率等,都需要转换成标准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。这种将物理量转换成电信号的设备称为变送器。工业上最广泛采用的标准模拟量电信号是用4~20mA直流电流来传输模拟量。 　　采用电流信号的原因是不容易受干扰。并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。常取2mA作为断线报警值。 电流信号被广泛应用于仪表信号的输出。为了方便量程校准，仪表采用软件和硬件相结合的方法，对表征输出电流信号大小的电压进行数模转换，用软件的方法确定量程的上下限。从而使整个标准电流输出电路对所用元件的参数不敏感且结构简单、校准方便、也降低了成本。 信号数字化传输方法越来越多，但是模拟电流 4-20mA信号的传输在今天仍然是工业上 最普遍的抗干扰效果很好的一种信号传输方法。 实际上经常采用的电流传输方法有二线制和三线制方法。由于二线制的重要意义，在 这里将主要论述二线制方法，也叫电流回路方法。 电流回路的综合特性   - 简单的使用：如果信号发送电路和相联接的其他电路的工作电流保持常数不变，那 么该工作电流和信号电流就可以通过同一根电缆来传输。人们只需用一个负载取样电 阻，而电流在负载电阻上的电压降就可以作为有用的信号。当然还应该注意工作电压 要足够高，以满足电流回路里所需要的电压降。  - 低廉的成本：与数字信号传输需要一个AD转换，一个单片机和一个合适的驱动电路 相比，用简单的电流回路方法，人们只需要一条电缆，一个负载电阻和一个测量电压 表。特别当对测量精度要求高的时候，二者产品成本的差别就更加明显了。  - 错误诊断：4-20mA 电流信号传输的优点除了传输距离远和抗干扰能力强外，还会自 动提供出错信息。在一个经过校准的系统输出零信号时（输出端为电流 4mA），如果 接收到的信号大于零毫安而小于 4 毫安时，就说明此时系统一定有问题。如果接收到 的电流信号为零，那么一定是电缆断了或者信号接收方面出了问题。如果电流信号超 过 20mA就意味着输入端方面的信号过载或者信号接收方面有问题。  - 长距离传输：传输距离与发送信号端的驱动能力和电缆的电阻以及接收端的测量电 阻（负载电阻）有关。如果在信号传输的电缆中也要安装测量仪表，那么负载电阻还 应该考虑到测量仪表的输入阻抗和监测记录仪表的输入阻抗。这些仪表常常因为成本低廉和无需外加电源而与集成电路一样共同连接在电流回路中并从 4mA 中直接获得工 作电源。因此在电路设计时要考虑到电流源回路的带载能力。 二线制电流信号传输 最简单的情况就是一个可调的电流源和电阻组成的电流信号发送方和接收方（从负载 电阻处接收信号），见图 1。

实际上发送方常常由很多功能电路组合在一起的。在 传感器领域内，发送方常作为信号测量转换器，包含有传感器，给传感器供电的工作 电源和一个电流源（图 2）。电流源回路除了可以变送测量信号外还可以作为隔离放大 器用于 PWM调制脉宽信号的输出级，或者简单地作为电压输出的信号源。

通常传感器信号或 PWM调制脉宽信号是从零到一个满度值（FS）变化，那么对于电 压控制的电流源就必须能够生成一个零点为 4mA和满度值为 20mA的电流信号（差 为16 mA）。在工业控制中，控制设备（控制室）常常同测量信号变送电路有较远的 距离。如果把电源线同时也用作信号传输线，一共只用二根导线就可以进行信号传 输，那么成本就会下降，电路就会更简单合理，这就是所谓的二线制电流传输方法。