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模拟技术相关技术文章4-20mA电流环路系统基础知识和如何实现改进设计
4-20mA电流环路信号常用于工业环境，实现远距测量数据传输，例如：加工温度或者容器压力等。这种信号传输方式之所以成为人们的首选，因为它简单便捷、抗噪、安全，并且可以在没有数据损坏的情况下实现远距离传输。由于传输数据的电流相对较低，这些电流环路还是低功耗系统。以前，没有获得利用的功率，或者信号传输过程中损失的功率，都在发送器内耗散掉；但现在，利用现代集成电路以后，即使这一小部分功率也被节省下来，以支持系统中必需功能的正常工作。
4-20mA 电流环路系统基础知识
图 1 显示了一个典型的 4-20mA 电流环路系统。一个半稳压式 24V DC 电源同时向电流环路和发送器组件供电。发送器对重要信号（例如：温度、压力和其他参数）进行测量，然后输出一个 2-20mA 电流，其与该信号强弱成比例。该电流通过线路，传输至某个接收机系统。之后，电流遇到电阻器形成电压，其通过一个模数转换器 （ADC） 读出，然后再经过进一步处理。通过连线，连接回到为环路供电的电压源，这样构成一个完整的环路。
图 1 基本的 4-20mA 电流环路系统
工业应用中使用这些电流环路具有诸多好处：
电流环路是一些简单电路，仅要求一个简易电源、一个完成测量然后产生电流的发送器、一条传输线以及一个接收机电路。电源只需提供足以克服各种系统压降问题的电压；多余的环路电压刚好在发送器处得到降低。由于电流较低，仅有少量功耗，因此发热较少。
电流环路仅包含一个电流环路。因此，根据基尔霍夫电流定律，通过环路中所有组件的电流相等。这样便实现了较高的抗噪性，而抗噪性又是工业环境应用的关键。
由于信号电平最低达到 4mA，从而实现了安全性。如果环路内部出现损坏，或者环路连接断开，则接收机无法读出电流，其表明出现故障，而非最低信号电平。