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，但是噪声的功率很弱，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 欧姆到地的电阻就可以获得 0－5V 的电压，低输入阻抗的接收器的好处是 nA 级的输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。

 

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。电流型变送器将物理量转换成 4~20mA 电流输出，必然要有外电源为其供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接 4 根线，称之为四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用一根线（公用 VCC 或者 GND），可节省一根线，所以现在基本上将四线制变送器称之为三线制变送器。其实大家可能注意到， 4-20mA 电流本身就可以为变送器供电，变送器在电路中相当于一个特殊的负载，这种变送器只需外接 2 根线，因而被称为两线制变送器。工业电流环标准下限为 4mA，因此在量程范围内，变送器通常只有 24V，4mA 供电（因此，在轻负载条件下高效率的 DC/DC 电源（TPS54331,TPS54160），低功耗的传感器和信号链产品、以及低功耗的处理器（如 MSP430）对于两线制的 4-20mA 收发非常重要）。这使得两线制传感器的设计成为可能而又富有挑战。

 

一般需要设计一个 VI 转换器，输入 0-3.3v，输出 4mA-20mA，可采用运放 LM358，供电+12v。

 

我们系统地来看看模拟量设备为什么都偏爱用 4~20mA 传输信号~

 

4-20mA. DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会( IEC )过程控制系统采用的模拟信号传输标准。我国也采用这一国际标准信号制，仪表传输信号采用 4-20mA.DC，接收信号采用 1-5V.DC，即采用电流传输、电压接收的信号系统