在工廠自動化控制領域，模擬信號的傳輸常見電流信號4-20mA，常見電壓信號0-10V，0 5V，-10V +10V,-5V~-5V。

一、為什么數(shù)據(jù)傳輸需要電流信號？

首先電流源內阻趨近無窮，因此在長距離傳輸?shù)膱龊舷拢?00m以內，大于100m采用數(shù)字信號RS485），傳輸電流信號導線阻抗可以對輸出信號精度的一影響微乎其微。而工業(yè)環(huán)境有很多大功率的機器運行，其產生的電磁干擾功率小，電壓可達幾V，電流卻只有幾nA，因此面對長距離有電磁干擾的場合采用電流信號傳輸數(shù)據(jù)再適合不過了。在接收端，再把4~20mA轉為電壓信號進行后續(xù)的控制。

二、為什么電流信號是4~20mA呢？

電流最大量程20mA的選擇從安全性，實用性，功耗和成本考慮因素。安全火花儀表(防爆)只能使用低電壓和低電流;20mA電流不會引燃瓦斯，另外是功耗和成本等因素。

4-20MA變送器大多是雙線制。

雙線系統(tǒng)是電源和負載串聯(lián)連接，電流環(huán)路傳遞電流信號和電流偏置信號。如果沒有靜態(tài)工作電流，變送器電路將無法工作，信號啟動電流為4mADC是變送器的靜態(tài)工作電流。同時，儀器的電氣零點為4mADC，有助于識別電源故障和斷開等故障。

三、怎么才能得到4~20mA信號？

除了之前介紹過的高邊VI轉換電路，接下來介紹另外一種經典的OPA+BJT（MOS也可以）的VI轉換電路。

設計指標：輸入010V/200uA; 輸出420mA; OPA 15V單電源供電。

010V轉換420mA思路：先將010V偏置到212V（電路圖不包括偏置電路），再分壓到833mV到5V。

其中運放可以實現(xiàn)阻抗匹配，抑制共模干擾（看運放的CMRR），輸入電壓經過R1,R2分壓之后給到R5，因此輸出電流符合以下公式：

1.R5：限制功耗100mW， IN-(max)=5V at Io(max)=20mA

R5= IN-(max)/ Io(max)=5V/20mA=250Ω

2.R1，R2:

IN-(max)=IN+(max)=Iimax×R2=5V

R2=IN-(max)/ I Iimax =5V/200uA=25kΩ（標稱值24.7 kΩ~24.9 kΩ）

IN+(max)=Vi(max) ×[R2/(R1+R2)] ,R1取34.8 kΩ。

3.運放補償設計：R3/R4/C1

第一和第二階段都需要補償組件，以確保適當?shù)脑O計穩(wěn)定性。運放輸出驅動容性負載容易產生輸出震蕩，本補償之后的電路結構是經典的運放雙反饋回路，具體可以參考如下運算放大器雙反饋回路設計。