20mA电流环
4-20mA电流环、电压电流转换芯片方案比较
4-20mA电流输出芯片比较（1）TI公司4-20mA电流输出芯片比较Precision Voltage-to-Current Converter/Transmitter NAME XTR110 XTR111 SUPPLY RANGE to 40V7V to 44V NONLINEARITY%% INPUT0V to +5V, 0V to +10V0 to 12VOUTPUT 0mA to 20mA, 5mA to 25mA OutputsOther Ranges0mA–20mA, 4mA–20mA,5mA–25mA AND VOLTAGEOUTPUTSOutput Current Equation I O = 10 [(Vref In/16) + (VIN1/4) +(VIN2/2)] /RSPANI O = 10 × Vvin/RsetPROBABLEPRICE90元10元XTR110应用电路XTR111内部没有提供将0V输入转换成4mA输出的电路，最常用的方法是采用两个电阻网络连接参考电压和输入信号进行分压输入XTR111 应用电路4-20mA CURRENT TRANSMITTERwith Sensor Excitation and Linearization NAME XTR105XTR112XTR114 SUPPLY RANGE to 36VPRECISION CURRENT SOURCESINPUT EXCITATION2- OR 3-WIRE RTD OPERATIONOutput Current Equation IO = VIN (40/RG) + 4mA, VIN in Volts, RG in Input Offset V oltage VCM = 2VPROBABLE PRICE25元50元60元XTR105/XTR112/XTR114原理图4-20mA Current-Loop TransmitterNAME XTR115XTR116XTR117 SUPPLY RANGE to 36V to 40V VFOR SENSOR EXCITATION NC LOW QUIESCENT CURRENT200μA130A LOW SPAN ERROR%LOW NONLINEARITY ERROR%PROBABLE PRICE20元15元XTR115/XTR116/XTR117原理图RCV42——4-20mA电流转0-5V电压基本连接RCV42——4-20mA电流转0-5V电压实例XTR101--Precision, Low Drift 4-20mA TWO-WIRE TRANSMITTERXTR106-- 4-20mA CURRENT TRANSMITTER with Bridge Excitation and LinearizationXTR108-- 4-20mA, TWO-WIRE TRANSMITTER “Smart” Programmable with SignalConditioningXTR300-- Industrial Analog Current/V oltage OUTPUT DRIVER（2）AD公司4-20mA电流输出芯片比较DAC and Current TransmitterNAME AD420AD5412AD5422AD694 FUNCTION DAC4–20 mA Transmitter RESOLUTION161216-SUPPL YRANGE12-32V A VDD: A VSS:V to 36 VINPUT16BITDIGITALSerial Input12BITDIGITALSerial Input16BITDIGITALSerial InputPrecalibrated InputRanges:0 V to 2 V, 0 V to 10 VOUTPUT 4 mA to 20 mA, 0mA to 20 mA,0 mA to 24 Ma0 V to 5 V, 0 V to10 V, ±5 V, ±10 V 4 mA to 20 mA, 0mA to 20 mA,0 mA to 24 mA0 V to 5 V, 0 V to10 V, ±5 V, ±10 V4 mA to 20 mA, 0mA to 20 mA,0 mA to 24 mA0 V to 5 V, 0 V to10 V, ±5 V, ±10 V4–20 mA, 0–20 mAPROBABLEPRICE60元50元60元50元AD420—standard configurationAD5412/5422—in HART configuration AD694—standard configuration（3）AMG公司4-20mA电流输出芯片比较NAME DESCRIPTION PROBABL E PRICEAM40050元AM46040元AM46240元AM400—standard configuration AM460—standard configurationAM462—standard configuration另查过Linear和MAXIM公司无相关产品。
20ma电流环传输距离
20ma电流环传输距离
4-20mA电流环是工业自动化领域中常用的一种信号传输方式，通常用于传输传感器测量的数据。
这种传输方式的优点是能够有效抵抗长距离传输过程中的噪声干扰，确保数据的准确性和稳定性。
传输距离主要取决于几个因素：
1.电缆的阻抗：电缆的阻抗越大，传输距离就越短。
为了增加传输距离，应使用低阻抗的电缆。
2.电源电压：供电电压越高，能够支持更长的传输距
离。
3.负载阻抗：接收设备的输入阻抗越大，支持的传输
距离就越长。
4.信号损耗：信号在传输过程中会有损耗，当损耗达
到一定程度时，信号的质量会下降，影响数据的准
确性。
通常情况下，4-20mA电流环的传输距离可以达到数百米到几千米不等，具体距离还需要根据上述因素综合考虑。
为了确保信号质量，在长距离传输时应尽量使用优质的电缆，并考虑使用信号放大器或者隔离器来提高信号的稳定性和抗干扰能力。
4-20mA输出电路讲解
4-20m A输出电路一、4-20mA电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：1.由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；2.传输线的分布电阻会产生电压降；3.在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
对4－20mA电路的输出要求1）输出电流与输入电压成正比；2）输出电流为恒流源。
即当负载电阻在规定范围内变化时，输出电流保持不变；3）输出电流对电源变化、环境温度等的变化不敏感。
一般地，还要附加一个要求，即输入电压与输出电流共地。
二、4-20mA电路1.由图可见，电路中的主要元件为一运算放大器LM324和三极管BG9013及其他辅助元件构成，V0为偏置电压，Vin为输入电压即待转换电压，R为负载电阻。
其中运算放大器起比较器作用，将正相端电压V+输入信号与反相端电压V-进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，BG9013的射级电流Ie作用在电位器Rw上。
由运放性质可知：V-=Ie?Rw=(1+k)Ib?Rw(k为BG9013的放大倍数)，流经负荷R的电流Io即BG9013的集电极电流等于k?Ib。
令R1=R2，则有V+=V-=V0+Vm=(1+k)Ib?Rw=(1+1/k)Io?Rw，其中k>1所以Io≈(Vo+Vin)/Rw其中：Io为输出到负载的电流Vo为偏置电压Vin为输入电压即待转换电压Rw为反馈电阻即三极管射极电流Ie流经的电位器或电阻由上述分析可见，输出电流Io的大小与输入电压Vin成正比(偏置电压和反馈电阻Rw为定值时)，而与负载电阻R的大小无关，说明电路良好的恒流性能。
在改变Vo的大小，可在Vin=0时改变Io的输出。
20mA电流环路隔离器IC-LCSC
4-20mA电流环路隔离器 IC4-20mA(0-20mA)模拟信号隔离器：ISO 4-20mA 产品特点 典型应用●4-20mA电流输入输出精度高（失真<0.2%）●全量程内极高的线性度（非线性度<0.2%）●信号输入与输出 3KV/6KVDC高隔离●低阻抗（整体压降<2V），无需外接元件和工作电源● SIP 12Pin超小体积，UL94V-0标准阻燃封装●4-20mA信号超宽范围电压（8.5~28VDC）输入●频率响应（小信号带宽）：2KHZ（Io=20mA）●工业级温度范围: - 45℃ ~ + 85℃●工业现场4-20mA信号隔离及长线传输● PLC、DCS输入通道间信号采集隔离防窜扰●地线干扰抑制●仪器仪表信号与传感器间可靠收发监控●模拟信号数据采集隔离与长线无失真传输●电力仪器仪表、医疗设备监控隔离安全栅●轨道交通直流高压监控隔离安全栅概述SunYuan SIP12 Pin封装的电流环隔离芯片：ISO 4-20mA，是单片两线制隔离接口IC芯片，该IC内部包含有电流信号调制解调电路、信号耦合隔离变换电路等。
很小的输入等效电阻，使该IC的输入电压达到超宽范围（8.5~28VDC），以满足用户无需外接电源而实现信号远距离、无失真传输的需要。
内部的陶瓷基板、印刷电阻工艺及新技术隔离措施使器件能达到3KVDC绝缘电压并满足工业现场宽温度、潮湿、震动等恶劣环境要求。
产品最大额定值（长期在此环境下工作影响产品使用寿命，超过最大值会出现不可修复的损坏。
）Continuous Isolation Voltage （持续隔离电压）3KVDC/rmsVin （输入信号最大电压）32VDCJunction Temperature （工作环境温度）- 45℃ ~ + 85℃Lead Temperature （焊接温度<10S）+300℃Output Short to Common （输出短路时间）可持续技术参数参 数 条 件 最小值 典型值最大值 单位10S240Vrms，60Hz 1000 250010¹²‖10.56000 VrmsΩ‖PfuA隔离电压AC，60Hz 绝缘阻抗漏电流-45~+85℃全量程范围内 ±50±0.1±100 PPm/℃温漂±0.2 %FSK非线性度输入信号电压范围7.5 12 32 V输出线性范围输出电流Io输出压降 Voh Io=20mA0.1422040mAmAV输出信号纹波 5 mV 频率响应（小信号带宽）Io=20mA 2 KHz通用参数精度、线性度误差等级 ---------- 0.1，0.2级回差 ---------- < 0.5%辅助电源---------- 无隔离 ---------- 信号输入与输出工作温度---------- -20 ~ +70℃绝缘电阻 ---------- ≥20MΩ工作湿度---------- 10 ~ 90% (无凝露) 耐压---------- 3KV(60HZ / S)，漏电流 1mA 存储温度---------- -20 ~ +70℃耐冲击电压---------- 3KV， 1.2/50us(峰值)存储湿度---------- 10 ~ 95% (无凝露)典型应用ISO 4-20mA信号隔离器 IC典型应用接线图DIN3 ISO 4-20mA信号隔离器典型应用接线图IC引脚描述Pin引脚 引脚功能说明1 Iin+ 信号输入2 GND 信号输入3~8 空脚9 Io- 信号输出10 Io- 信号输出11 Io+ 信号输出12 Io+ 信号输出产品外形及PCB布板尺寸：产品外形及安装尺寸参考。
4-20 ma电流环原理分析
4-20 ma电流环原理分析最近接触到的传感器比较多，大多数接口信号为4-20ma的电流信号。
于是查了一些资料，并不是太理想。
以下是参考了一些网上的观点，结合自己的理解，写的东西。
有不对的地方还请各位提出来，大家互相学习共同进步。
在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
一般传感器会把一个物理信号利用电桥等转化为与之对应的电信号，比如电压或电流。
下面以一个恒流源电路来分析电压信号怎么产生与负载无关的电流信号，当然要产生4-20ma的电流信号，则把电压信号利用放大电路进行变换之后肯定是能做到的。
如果传感器直接出来的是电流信号，则可以先变为电压信号，再经过信号调理电路肯定还能转换到4-20ma的电流信号。
当然变换过程中的关系别人不需要知道。
但是自己得知道，上学期在做测量PH值信号好离子浓度信号的电路时我就是把中间的关系一步一步推出来，这样才能知道4ma的电流对应的物理量是多上，20ma的信号对应的物理量是多上。
废话太多了，下面看看这个恒流源电路吧这个电路叫郝兰德电路，是典型的电压电流转换电路。
其特点是负载电阻有一端接地(恒流源通常有这个要求)，而取样电阻两端均不接地。
之所以能够实现这个要求，关键就是上面一个运放和电阻的匹配。
上面一个运放显然是跟随器，其输入阻抗很高，可以看成开路，其输出阻抗很低，可以看成电压源，而电位与Rs右端相同。
这样就避免了R2中电流对输出的影响(R2不从输出端取用电流)。
利用运放的虚短和虚断可以退出加在RL两端的电压是 V*RL*R2/R1/RS,因此流过RL的电流IL为V/RS*R2/R1,与负载无关。
电流环工作原理
电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。
当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。
二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。
4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用，见图1。
在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号，TI拥有一些很方便的用于RTD和电桥的变送器芯片。
由于TI的变送器芯片含有通用的功能电路比如电压激励源、电流激励流、稳压电路、仪表放大器等，所以可以很方便地把许多传感器的信号转化为4～20mA的信号。
电桥传感器的大多数应用是用于测量压力。
在一个实际电路中，如果惠斯登电桥每条臂上的电阻为2k ，那么无论从激励电压端或差分输出端看进去，它的等效电阻都是2k 。
在没有压力的时候，它的电桥是平衡的，输出电压为0。
当施加压力时，由于电桥失衡，会产生一个差分电压，差分电压便会反映这个压力的大小。
满度和色调是压力传感器的两个主要技术指标，现实世界里使用着的传感器都存在着一定的非线性，它的输出电压会随着温度的变化而变化。
输出电压随温度的变化不是线性的，满度和色调都具有这种性质。
4～20mA的传感器信号调理解决方案4～20mA电流环在结构上由两部分即变送器和接收器组成，变送器一般位于现场端、传感器端或模块端，而接收器一般在PLC和计算机端，它一般在控制器内。
20ma tty原理
20ma tty原理20mA TTY原理TTY即电传打字机，是一种通过电信号传输文字信息的设备。
20mA TTY则是指通过20mA电流环路来传输TTY信号的一种通信方式。
本文将介绍20mA TTY的原理和工作方式。
一、20mA电流环路20mA电流环路是一种常用的串行通信方式，它利用电流的高低来表示二进制数据的1和0。
在20mA电流环路中，电流大小为20mA时表示逻辑1，电流为0mA时表示逻辑0。
通过改变电流的大小来传输二进制数据，实现数据的传输和通信。
二、20mA TTY的工作原理20mA TTY利用20mA电流环路来传输TTY信号。
它将TTY信号转换为二进制数据，然后通过20mA电流环路发送出去。
接收端接收到电流信号后，再将其转换为TTY信号，供人们阅读或打印出来。
具体的工作过程如下：1. 发送端将输入的TTY信号转换为二进制数据。
这一过程通常由TTY转换器完成，将TTY信号转换为相应的二进制编码。
2. 二进制数据通过串行通信接口发送出去。
这一过程中，二进制数据被转换为相应的电流信号，通过20mA电流环路传输。
3. 接收端接收到电流信号后，将其转换为二进制数据。
这一过程通常由串行通信接口完成，将电流信号转换为相应的二进制编码。
4. 接收端将二进制数据转换为TTY信号。
这一过程通常由TTY转换器完成，将二进制数据转换为可读的TTY信号。
5. 最后，接收端将转换后的TTY信号输出，供人们阅读或打印出来。
三、20mA TTY的优点1. 适用性广泛：20mA TTY可以与各种不同类型的设备进行通信，包括计算机、打印机等。
2. 高可靠性：20mA电流环路传输方式具有较高的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境下稳定传输数据。
3. 传输距离远：20mA电流环路传输方式可以实现较长距离的数据传输，适用于需要远距离通信的场景。
四、20mA TTY的应用20mA TTY广泛应用于需要通过电信号传输文字信息的场景，例如：1. 工业控制：在工业自动化领域，20mA TTY可以用于传输设备状态、报警信息等文字信息。
4-20mA是什么？简单易懂,让你不再一脸懵
4-20mA是什么？简单易懂,让你不再一脸懵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，它们都需要转换成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是用4~20mA电流来传输模拟量。
4-20mA，指的就是最小电流为4mA，最大电流为20mA 。
在工业现场，要完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们会用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4-20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
肯定有很多朋友会问：为什么选择4-20mA而不是0-20mA呢？很简单，如果0是最小，那么开路故障就检测不到了！那么，为什么偏偏是4mA呢？正常工作时，电流信号不会低于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。
有两个原因。
一个原因是为了避免干扰，另一个原因是在4-20mA使用的是两线制，即两根线即是信号线，同时也是电源线，而4mA是为了给传感器提供电路的静态工作电流用。
这个4-20mA控制回路是怎么工作的呢？4-20mA构成基础要件：24V电源供电变送器控制4-20mA信号使其与过程变量成比例变化指示器将4-20mA信号转化为相应过程变量指示器或控制器I/O输入电阻250Ω分流器生成1-5V输入信号（欧姆定律：电压=电流*电阻，4-20 mA X 250 ohms = 1-5V）通常情况下：1)它们将热电偶或热电阻传感器的温度信号转换为4-20mA信号然后再输出；2)控制器再将4-20mA反译为具体的温度值；3)基于此温度值，控制回路给实现对过程终端控制元件的控制。
2线制和3线制的4-20mA电流环传输电路简介
1、为什么使用4-20mA电流环在远距离、复杂的工业现场，常常需把远距离之外的信号采集回来，通常需要考虑几个问题：（1）如果直接将采集的电压信号通过长线传输，信号在传输线上会受到噪声干扰；（2）超长的导线上会有不少压降，影响传输精度；（3）如何为远端的采样电路提供电源，是个棘手的问题。
为了解决上述问题，我们可以使用电流来传输信号，4-20mA电流环就是应用于这一场景的标准。
我们看看电流传输是如何解决上述问题的：（1）如果传输电流信号，接收端的阻抗可以很小，所以噪声干扰不容易耦合进来；（2）电流信号在整个环路上任何一个地方测量都是一样的，再长的线也不会有精度损失；（3）使用电流传输，远端可以通过传输线上的电流取电，不用额外提供电源。
4-20mA电流环在结构上，一般由两部分组成，即变送器和接收器。
变送器一般位于远端，直接获取现场的传感器信号；而接收器一般位于计算机端，用于采集、存储信号。
4mA表示零信号，20mA表示满量程信号，4~20mA就能表示出一个模拟量。
之所以不采用0mA作为零信号，是因为如果传输线断开，那么接收端可能错误地认为变送器在一直发送零信号；另一方面，传输线上保持一直有电流，则使得变送器从信号线上取电成为可能，这就是2线制电流环的设计理论基础。
4-20mA电流环有两种类型：2线制、3线制，下面分别介绍一下它们的原理。
2、3线制电流环工作原理先讲容易理解的3线制电流环。
如下图所示，图中箭头为电流方向，红色为4-20mA电流信号线。
接收器和变送器之间有3根线，其中有两根是VCC和GND，用于接收器给变送器供电；还有一根就是用来传输4-20mA电流信号的。
变送器端通过VCC和GND获取电源，在采集了传感器信号后，将信号转为4-20mA的电流信号，传输回接收端，接收端用电阻采样即可。
3、2线制电流环工作原理基本原理如下图所示，图中箭头为电流方向，红色为4-20mA电流信号线。
二线制4-20mA电流环，变送器和接收器之间只有两根线连接，这一对线既是信号传输线，也是接收端为远端变送器提供电源的供电线。
4到20mA模拟输出详解
4~20mA模拟输出（电流环）应用笔记bpesun@前言4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制是国际电工委员会(IEC):过程控制系统用模拟信号标准。
在工业现场，如果采集的信号经调理后是电压信号并且进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会很容易就受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，工业现场大量采用电流来传输信号。
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，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警下限。
只所以没有取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。
4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。
当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里电流输出模块位于监控的系统端，由系统直接向电流输出模块供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。
二线系统是电流输出模块和传感器位于现场端，由于现场供电困难，一般是接收端利用4～20mA的电流环线缆向远端的电流输出模块供电，通过4～20mA来反映信号的大小。
4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用。
在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号。
变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号（0/4~20mA DC,1~5V DC,0~10V DC）的仪器。
传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成。
当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。
们讨论的两线制、三线制、四线制，是指各种输出为模拟直流电流信号的变送器。
4-20mA电流环、电压电流转换芯片方案比较
4-20mA电流输出芯片比较（1）TI公司4-20mA电流输出芯片比较Precision Voltage-to-Current Converter/Transmitter NAME XTR110 XTR111 SUPPLY RANGE13.5V to 40V7V to 44V NONLINEARITY0.005%0.002% INPUT 0V to +5V, 0V to +10V 0 to 12VOUTPUT 0mA to 20mA, 5mA to 25mAOutputsOther Ranges0mA–20mA, 4mA–20mA,5mA–25mA AND VOLTAGEOUTPUTSOutput Current Equation I O = 10 [(Vref In/16) + (VIN1/4) +(VIN2/2)] /RSPANI O = 10 × Vvin/RsetPROBABLEPRICE90元10元Fig.1 XTR110应用电路XTR111部没有提供将0V输入转换成4mA输出的电路，最常用的方法是采用两个电阻网络连接参考电压和输入信号进行分压输入Fig.2 XTR111 应用电路4-20mA CURRENT TRANSMITTERwith Sensor Excitation and Linearization NAME XTR105 XTR112 XTR114 SUPPLY RANGE7.5V to 36VPRECISION CURRENT SOURCES0.8mA 0.25mA 0.1mA INPUT EXCITATION 2- OR 3-WIRE RTD OPERATIONIO = VIN • (40/RG) + 4mA, VIN in Volts, RG Output Current Equationin ΩInput Offset Voltage VCM = 2VPROBABLE PRICE 25元50元60元Fig.3XTR105/XTR112/XTR114原理图4-20mA Current-Loop TransmitterNAME XTR115 XTR116 XTR117 SUPPLY RANGE7.5V to 36V7.5V to 40V V REF FOR SENSOR EXCITATION 2.5V 4.096V NC LOW QUIESCENT CURRENT 200µA 130 A LOW SPAN ERROR 0.05%LOW NONLINEARITY ERROR 0.003%PROBABLE PRICE 20元15元Fig.4 XTR115/XTR116/XTR117原理图Fig.5 RCV42——4-20mA电流转0-5V电压基本连接Fig.6 RCV42——4-20mA电流转0-5V电压实例Fig.7 XTR101--Precision, Low Drift 4-20mA TWO-WIRE TRANSMITTERFig.8 XTR106-- 4-20mA CURRENT TRANSMITTER with Bridge Excitation and LinearizationFig.9 XTR108-- 4-20mA, TWO-WIRE TRANSMITTER “Smart” Programmable with SignalConditioningFig.10 XTR300-- Industrial Analog Current/Voltage OUTPUT DRIVER（2）AD公司4-20mA电流输出芯片比较DAC and Current TransmitterNAME AD420 AD5412 AD5422 AD694 FUNCTION DAC 4–20 mA Transmitter RESOLUTION16 12 16 - SUPPLY RANGE 12-32V AVDD:10.8-40V AVSS:-26.4-0V 4.5 V to 36 VINPUT 16BITDIGITALSerial Input12BITDIGITAL SerialInput16BITDIGITAL SerialInputPrecalibrated InputRanges:0 V to 2 V, 0 V to 10VOUTPUT 4 mA to 20 mA,0 mA to 20 mA,0 mA to 24 Ma0 V to 5 V, 0 Vto 10 V, ±5 V,±10 V 4 mA to 20 mA,0 mA to 20 mA,0 mA to 24 mA0 V to 5 V, 0 Vto 10 V, ±5 V,±10 V4 mA to 20 mA,0 mA to 20 mA,0 mA to 24 mA0 V to 5 V, 0 Vto 10 V, ±5 V,±10 V4–20 mA, 0–20 mAPROBABLEPRICE60元50元60元50元Fig.11 AD420—standard configurationFig.12 AD5412/5422—in HART configurationFig.13 AD694—standard configuration（3）AMG公司4-20mA电流输出芯片比较NAME DESCRIPTION PROBABL E PRICEAM400 50元AM460 40元AM462 40元Fig.14 AM400—standard configurationFig.15 AM460—standard configurationFig.16 AM462—standard configuration另查过Linear和MAXIM公司无相关产品。
4-20ma 电流环工作原理
4-20ma 电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA 高于20mA的信号用于各种故障的报警。
4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。
当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。
二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。
4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用，见图1。
在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号，TI拥有一些很方便的用于RTD和电桥的变送器芯片。
由于TI的变送器芯片含有通用的功能电路比如电压激励源、电流激励流、稳压电路、仪表放大器等，所以可以很方便地把许多传感器的信号转化为4～20mA的信号。
图1 (略)电桥传感器的大多数应用是用于测量压力。
在一个实际电路中，如果惠斯登电桥每条臂上的电阻为2k ，那么无论从激励电压端或差分输出端看进去，它的等效电阻都是2k 。
在没有压力的时候，它的电桥是平衡的，输出电压为0。
当施加压力时，由于电桥失衡，会产生一个差分电压，差分电压便会反映这个压力的大小。
满度和色调是压力传感器的两个主要技术指标，现实世界里使用着的传感器都存在着一定的非线性，它的输出电压会随着温度的变化而变化。
输出电压随温度的变化不是线性的，满度和色调都具有这种性质。
4～20mA的传感器信号调理解决方案4～20mA电流环在结构上由两部分即变送器和接收器组成，变送器一般位于现场端、传感器端或模块端，而接收器一般在PLC和计算机端，它一般在控制器内。
4~20mA电流环工作原理
问：变送器传输过来的信号应该怎么处理？是不是 先要经过电流到电压的变化然后再到ADC？对 ADC的选择有什么特殊的考虑？
答：变送器传输的信号主要是一个电流信号，如果要 采集它，一般要经过电流到电压的转换，这个TI 有一个RCV420可以实现转换。对于ADC的选 择，主要根据对信号精度的要求来考虑。
三线制4～20mA电路在设计上是由变送器端提供工作电源，为避免50/60Hz的工频干扰，采用电流来传输信号。XTR调节器和现场的负载共用一个地接。方案设计需要考虑：
（1）电流环路中的接收器的数量；
（2）更多的接收器要求变送器拥有更高的工作电压；
（3）保证变送器所必需的工作电压，并应该有一定的余量。
（4）RTD激励的可编程电流的分辨率为1.54 A；
（5）校正参数存储在外接的EEPROM中；
（6）可编程的过量程和欠量程的输出。
此外，TI还提供一款桥路传感器的数字校正解决方案——PGA309，它是专为压力桥路传感器设计的可编程模拟信号调节器。它模拟放大器传感信号并提供对色调电压和满度电压的数字校正，由于避免了手动调整而获得了长期的稳定性，并将输出电压信号转换成4～20mA的输出。
问：接收二线制4~20mA信号与三线制4~20mA信 号，在接收方式和信号处理上有何不同？要注 意些什么问题？
答：在接收方式上，如果是二线制4~20mA信号，由 接收端向SPI（串行外围设备接口）端提供电源，通过电源线经过4~20mA 信号线来提供电源。三线制4～20mA信号是由 发生端（SPI）来提供电源的，所以说它们提供的 电源是不同的，一个是由接收端而另一个是从远 端来提供电源的。
问：应该采取哪些措施实现4～20mA变送器的信号 隔离？
答：对4~20mA变送器的安全隔离可以有两种方法： 一是变送器端的隔离，一是接收端的隔离。现 在若有24V电压供给一个XTR115的芯片，XTR115 内部可以将24V电压直接转换为一个5V稳压电 压输出，对这个5V的稳压电压进行展波，经过一 个脉冲电压器由此可以向前面提供一个隔离电 源，然后再把模拟信号转换成数字信号，再经过 一个隔离以后再提供给XTR115，再进行长线传 输， 这个时候就完成了模拟信号到4~20mA环路 里面的隔离。如果对4~20mA变送器不进行隔 离的话，也可以在接收端加一个RCV420将电流 转换成电压，再经过一个ISO124隔离放大器进行 隔离，同时再经过一个DC/AC转换器向电路进 行退电供电，这样也能完成对4～20mA变送器 信号的隔离。
420mA输出电路讲解
精心整理4-20mA输出电路一、 4-20mA电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来达成信号的调治并进行长线传输，会产生以下问题： 1. 因为传输的信号是电压信号，传输线会遇到噪声的扰乱；2.传输线的散布电阻会产生电压降；3.在现场怎样供给仪表放大器的工作电压也是个问题。
为认识决上述问题和避开有关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声其实不敏感。
4～20mA的电流环即是用 4mA表示零信号，用 20mA表示信号的满刻度，而低于 4mA高于 20mA的信号用于各样故障的报警。
对4－20mA电路的输出要求1）输出电流与输入电压成正比；2）输出电流为恒流源。
即当负载电阻在规定范围内变化时，输出电流保持不变；3）输出电流对电源变化、环境温度等的变化不敏感。
一般地，还要附带一个要求，即输入电压与输出电流共地。
二、 4-20mA电路1.由图可见，电路中的主要元件为一运算放大器LM324 和三极管 BG9013 及其余协助元件组成，V0 为偏置电压， Vin 为输入电压即待变换电压， R 为负载电阻。
此中运算放大器起比较器作用，将正相端电压 V+输入信号与反相端电压 V- 进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，BG9013 的射级电流 Ie 作用在电位器 Rw 上。
由运放性质可知： V-=Ie?Rw=(1+k)Ib?Rw(k 为 BG9013 的放大倍数 )，流经负荷 R 的电流 Io 即BG9013 的集电极电流等于 k?Ib 。
令 R1=R2 ，则有 V+=V-=V0+Vm=(1+k)Ib?Rw=(1+1/k)Io?Rw ，此中 k>1 因此 Io ≈(Vo+Vin)/Rw此中： Io 为输出到负载的电流Vo 为偏置电压Vin 为输入电压即待变换电压Rw 为反应电阻即三极管射极电流Ie 流经的电位器或电阻由上述剖析可见，输出电流Io 的大小与输入电压Vin 成正比 (偏置电压和反应电阻Rw 为定值时)，而与负载电阻R 的大小没关，说明电路优秀的恒流性能。
4-20mA输出电路讲解
4-20mA输出电路一、4-20mA电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：1.由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；2.传输线的分布电阻会产生电压降；3.在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA高于20mA的信号用于各种故障的报警。
对4－20mA电路的输出要求1）输出电流与输入电压成正比；2）输出电流为恒流源。
即当负载电阻在规定范围内变化时，输出电流保持不变；3）输出电流对电源变化、环境温度等的变化不敏感。
一般地，还要附加一个要求，即输入电压与输出电流共地。
二、4-20mA电路1. 7362405593由图可见，电路中的主要元件为一运算放大器LM324和三极管BG9013及其他辅助元件构成，V0为偏置电压，Vin为输入电压即待转换电压，R 为负载电阻。
其中运算放大器起比较器作用，将正相端电压V+输入信号与反相端电压V-进行比较，经运算放大器放大后再经三极管放大，BG9013的射级电流Ie作用在电位器Rw上。
由运放性质可知：V-= Ie•Rw= (1+ k)Ib•Rw (k为BG9013的放大倍数)，流经负荷R 的电流Io即BG9013的集电极电流等于k•Ib。
令R1=R2，则有V+= V- = V0+Vm= (1+k)Ib•Rw= (1+1/k)Io•Rw，其中k>1所以Io≈ (Vo+Vin)/Rw其中：Io 为输出到负载的电流Vo 为偏置电压Vin为输入电压即待转换电压Rw为反馈电阻即三极管射极电流Ie流经的电位器或电阻由上述分析可见，输出电流Io的大小与输入电压Vin成正比(偏置电压和反馈电阻Rw为定值时)，而与负载电阻R的大小无关，说明电路良好的恒流性能。
4-20ma 电流环工作原理
4-20ma 电流环工作原理在工业现场，用一个仪表放大器来完成信号的调理并进行长线传输，会产生以下问题：第一，由于传输的信号是电压信号，传输线会受到噪声的干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，在现场如何提供仪表放大器的工作电压也是个问题。
为了解决上述问题和避开相关噪声的影响，我们用电流来传输信号，因为电流对噪声并不敏感。
4～20mA的电流环便是用4mA表示零信号，用20mA表示信号的满刻度，而低于4mA 高于20mA的信号用于各种故障的报警。
4～20mA电流环有两种类型：二线制和三线制。
当监控系统需要通过长线驱动现场的驱动器件如阀门等时，一般采用三线制变送器，这里XTR位于监控的系统端，由系统直接向XTR供电，供电电源是二根电流传输线以外的第三根线。
二线系统是XTR和传感器位于现场端，由于现场供电问题的存在，一般是接收端利用4～20mA的电流环向远端的XTR供电，通过4～20mA来反映信号的大小。
4～20mA产品的典型应用是传感和测量应用，见图1。
在工业现场有许多种类的传感器可以被转换成4～20mA的电流信号，TI拥有一些很方便的用于RTD和电桥的变送器芯片。
由于TI的变送器芯片含有通用的功能电路比如电压激励源、电流激励流、稳压电路、仪表放大器等，所以可以很方便地把许多传感器的信号转化为4～20mA的信号。
图1 (略)电桥传感器的大多数应用是用于测量压力。
在一个实际电路中，如果惠斯登电桥每条臂上的电阻为2k ，那么无论从激励电压端或差分输出端看进去，它的等效电阻都是2k 。
在没有压力的时候，它的电桥是平衡的，输出电压为0。
当施加压力时，由于电桥失衡，会产生一个差分电压，差分电压便会反映这个压力的大小。
满度和色调是压力传感器的两个主要技术指标，现实世界里使用着的传感器都存在着一定的非线性，它的输出电压会随着温度的变化而变化。
输出电压随温度的变化不是线性的，满度和色调都具有这种性质。
4～20mA的传感器信号调理解决方案4～20mA电流环在结构上由两部分即变送器和接收器组成，变送器一般位于现场端、传感器端或模块端，而接收器一般在PLC和计算机端，它一般在控制器内。
动车组的一种通信方式——20mA电流环
动车组的一种通信方式——20mA电流环摘要：本文主要是介绍CRH380AL-14M2T的一种通信方式20mA电流环的原理，同时根据全国各动车所由20mA电流环传输异常引起故障的处理案例，对其进行了分析总结，希望该总结会对现场服务人员处理该类故障时起到帮助作用，能“快速、有效、满意”地处理故障。
关键词：CRH380AL；20mA电流环；总结一、引言CRH380AL-14M2T 动车组的车辆内部智能设备与车辆列车网络节点之间采用点对点方式通信，适用多种通信协议，20mA 电流环就是其中一种比较常见的同步通信协议。
在每次发送数据时必须以无电流的起始作为每一个字符的起始位，接收端检测到起始位时便开始接收字符数据。
但是由于它的突出优点是传输距离比较远，所以不仅用于具有电流环的接口设备（如电传打字机等），而且在微机的点对点通信和速率低的数据传输中应用很广。
本文主要是介绍CRH380AL-14M2T的一种通信方式20m电流环的原理，同时根据全国各动车所由20mA电流环传输异常引起故障的处理案例，对其进行了总结，希望该总结会对现场服务人员处理该类故障时起到帮助作用，能“快速、有效、满意”地处理故障。
二、20mA电流环的介绍20mA 电流环标准（其结构简图如上图1所示）是指用于接口或终端和Modem 之间的数据传输。
以20mA 电流通过环路表示数据信号的传号(逻辑“1”)，无电流为空号(逻辑“0”)。
在一个电流环结构中，正在通信的两个设备必须有一个设备作为启动设备，并提供电流源，而另一个设备提供通路。
20mA 电流信号可以通过光电耦合器转换成TTL 电平信号。
当发光二极管导电(有光反射)，然后由光敏三极管对光信号进行放大与转换，转变为20mA电流，在线路上传输；在另一端，再把电流信号通过发光二极管转换为光信号，由光敏三极管接收，产生相应的数字信号。
电流环传输规格：●介质：双绞线●通信方式：4 线式半双工●通信速度：9600bps±0.1％●线路电流：记号（“1”）：17mA～23mA空白（“0”）：0mA～2mA●线路电压：DC24V±5％●同步方式：同步传输●字符格式：起始位：1bit数据位： 8bit奇偶检验位：1bit（偶数同位）终止位：1bitA、传输资料类别三、20mA电流环的相关故障在CRH380AL-14M2T动车组中，很多的设备都是通过双绞线以点对点方式与中央/终端装置连接，采用20mA电流环接口进行通讯的，比如乘客信息显示器、车辆信息显示器、转向架失稳检测装置等，其主要与MON通讯的板子为TRC2-1、TRC2-2、CPU3和CPU6等。
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光电耦合器也常用于较远距离的信号隔离传送。
在传送中光电耦合器可以起到隔离两个系统地线的作用，使两个系统电源相互独立，形成电流环路的传送形式。
由于电流环电路是低阻抗电路，它对噪音的敏感度低，因此提高了通讯系统的抗干扰能力。
常用于有噪音干扰的环境下作远距离的信号传输。
20mA电流环是EIA（电子工业协会）未经正式颁布的一种电流控制的串行通信接口。
其基本思想是要保证发送环路（由两根线组成，一根送出电流，一根返回电流）和接收环路（也由两根线组成）中流过的电流为20mA。
当环路中有20mA电流流过时表示逻辑“1”；无20mA电流时表示逻辑“0”。
图1是用光电耦合器组成的20mA电流环串行通信电路。
当系统传输距离不同时，线路上的等效电阻也不一样，所以每个系统的电流环结构不一定完全相同。
这主要体现为环路电阻的取值。
电流环电路连线的电阻对传输距离影响很大，要针对不同的线路专门计算。
计算方法如下：设两系统之间的通信距离为800m，每200m通信线电阻为1Ω，则通信线总电阻为4Ω。
已知4N25中发光二极管两端导通电压约0.3V，4N25输出的低电平约0.3V，于是R1，R2为：
可以取R1＝R2＝100Ω。
图1 20mA电流环串行通信接口电路
图1是两个单片机系统通过20mA电流环进行串行口连接实现数据通信为例，说明其应用。
电路中的两片80C51串行口均工作在方式1，作为发送方的80C51的输出信号经过SN75452进行功率放大后送到传输线上，经过光电耦合器4N25进行光电隔离转换，由反相器74LS04送入另一80C51的接收端。
软件设计可参照单片机之间的串行通信。