仪表接线与差分电路
两线制4-20mA变送器的电路设计
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，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。
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，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，如图1C所示。变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。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，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算，省去2
电工线路 开关 电机 电表 电箱接线图
电工必不可少的线路开关电机电表电箱接线图
收集了一些电工工作中最最常用的电路接线图，包括基本配线、照明、电机、断路器、电度表等常用电器设备的电路图。我把这些电气元件的工作原理图、接线图和实物对照图放在一块，相信大家学习起来会更有效果吧，保证值得每一位电力工作者收藏的文章！
常见电路
一、日光灯类：
二、断路器、接触器控制回路：
三、电动机
延时控制：
四：热电偶
五、电能表
实验报告——设计放大电路
课程名称：电路与电子实验Ⅱ指导老师： yyy 成绩：__________________ 实验名称：集成功放及其应用实验类型：模电同组学生姓名：
一、实验目的二、实验原理
三、实验接线图四、实验设备
五、实验步骤六、实验数据记录
七、实验数据分析八、实验结果或结论
一、实验目的
1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；
2．掌握仪表放大器的电路结构、设计和测试方法；
3．学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容
1 ．用通用运算放大器设计一个仪表放大器
2 ．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器
3 ．仪表放大器应用：实现电子秤量电路功能
三、实验原理
●基本放大器性能比对
●输入电阻Ri：放大电路输入电压与输入电流之比。（输入电阻越大，信号电压损失越小，输入电压越接近信号源电压）
K：差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值。（一般要求：●共模抑制比
CMR
放大差模信号，抑制共模信号，即共模抑制比越大越好）
●电子秤电路
●用单个通用运算放大器设计一个差分放大电路，并与力传感器、零点与增益调节电路、万用
表一起构成电子秤。
表1本实验选择该电路图做实验
差动放大电路放大倍数为200倍，后面增益调节电路放大倍数7.5倍至12.5倍。测量时实验箱上COM1与COM2须连接在一起。
●用单片集成仪表放大器INA128构成放大电路，并与力传感器、零点与增益调节电路、万用
表一起构成电子秤。
INA128放大电路放大倍数为1000倍，后面增益调节电路放大倍数1.5倍至2.5倍。测量时实验箱上COM1与COM2须连接在一起。
差分放大电路
实验六差分放大电路
一、实验目的
通过实验进一步了解差动放大器的工作原理、性能及工作特点。
二、预习要求
1．复习差动放大器的工作原理及放大倍数、共模抑制比的概念及计算方法；
2．熟悉本实验的内容仔细领会测试步骤并设计完整的测试方法；
3．写出预习报告。
三、实验仪器
1．示波器；2．实验仪；3．稳压电源；
4．音频信号发生器；5．毫伏表； 6. 万用表。
四、实验原理和测试方法
恒流原差动放大器，是直接耦合电路中最典型的一种电路，它不仅可以通过双端输出，对负载两端同向的漂移电压相互抵消，同时对单端输出的零漂也有极强的抑制能力。这种电路的共模抑制比在几十到几百分贝。共模抑制比的测试可分为两步。
第一步测差模电压放大倍数
由于测量仪器仪表的限制，在实验时通常以低频正弦信号作为差动输入V id。本实验
采用10mV 1ｋHz的正弦信号。一般的测量仪器是不能浮地测量的，所以可用毫伏表分别测出两输出端的电压V01、V02，然后用V od= V01-V02的关系求出V od。由于差模输入时V01与V02反相位。所以V od是V01与V02实测值的和，故差模放大倍数为
第二步测共模电压放大倍数
由于恒流源对共模信号有极强的抑制作用，放大倍数很小。所以输出端的信号极小。测量很困难。故要增大输入信号来获得可测到的输出。本实验可加0.1V的有效值正弦电压作为共模输入V ic。然后测出输出电压V oc则共模电压放大倍数为
；这样由式可求得共模抑制比。
五、实验内容和步骤
1．按图1电路要求接线，检查确认无误后接入电源；
2．测静态工作点；用万用表检查V c1与V c2是否相等，如不相等，应调节R W，使之相等，然后测各三极管的静态工作点。
运算放大器的应用实验报告
运算放大器的应用实验报告
仪用运算放大器及其应用实验报告
实验报告
课程名称：电路与模拟电子技术实验指导老师：张冶沁成绩：__________________ 实验名称：仪用运算放大器及其应用实验类型：电路实验同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得
一、实验目的和要求
1．了解仪表放大器与运算放大器的性能区别；2．掌握仪表放大器的电路结构及设计方法；3．掌握仪表放大器的测试方法； 4．学习仪表放大器在电子设计中的应用。
二、实验内容和原理
1．用通用运算放大器设计一个仪表放大器（用LM358芯片）2．用INA128 精密低功耗仪器放大器设计一个仪表放大器
仪表放大器是一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点。仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。标准运算放大器的闭环增益由反馈网络决定；而仪表放大器使用了一个与其信号输入端隔离的内部反馈电阻网络，因此具有很高的共模抑制比KCMR，
在有共模信号的情况下也能放大很微弱的差分信号。当前在数据采集、医疗仪器、信号处理等电子系统设计中普遍采用仪表放大器对弱信号进行高精度处理。常用的仪表放大器可采用由三个运算放大器构成，也可直接选用单片仪表放大器。单片仪表放大器具有高精度、低噪声、设计简单等特点以成为优选器件。
三、主要仪器设备
LM358芯片
INA128 精密低功耗仪器放大器
示波器的差分信号测量
示波器的差分信号测量
初步介绍差分测量、放大器类型、应用及怎样避免常见错误
当存在500 mVp-p、60 Hz 的共模噪声时，使用传统示波器探头不能测量模拟的4 mVp-p 心跳波形（上图）。差分放大器则可以从噪声中提取信号。
引论
所有测量都是两点测量
人们一直在一条电路的两点之间测量电压，不管是使用电压表还是使用示波器。当示波器探头接触电路中的一点时，即使没有连接地线，通常也会在显示器上出现波形。在这种情况下，测量的参考点是经过示波器机箱的安全接地通往电路中的电气地。
数字电压表通过两个探头测量两点之间的电位。由于这两个探头是彼此隔离的，因此这两点可以位于电路中任何地方。但情况并不总是如此。在数字电压表出现前，人们使用VOM（万用表）手持式仪表测量“浮动”电路。由于这些仪表是无源的，因此它们往往会给被测电路带来负荷。使用高阻抗VTVM（真空管电压表），可以执行侵入性较小的测量。VTVM 有一个重大的局限性，即其测量总是以地为参考点。VTVM外壳接地，并连接到参考引线上。由于固态增益电路的问世，高性能电压表可以与地线隔离，从而可以执行浮动测量。
目前的大多数示波器，如老式VTVM，只能测量以大地为参考点的电压，地线则连接到示波器机箱上。这称为“单端”测量，探头地线提供了参考通路。遗憾的是，有时这种局限性会降低测量的完整性，或不可能进行测量。
如果被测电压位于两个电路节点之间而且这两点均未接地，那就不能使用传统的示波器探测技术。常见的实例是测量开关电源中的栅极驱动信号（参见图1）。
像普通电话线路中的那种平衡信号（在两条引线之间，且没有地回路）是不能直接测量的。我们将会看到，甚至某些“以地为参考”的信号也不能如实地使用单端技术来测量。
电子秤电路设计与制作
电子秤电路设计与制作
实
验
报
告
姓名：
学号：
指导老师：
通信与信息工程学院
电子秤电路设计指导书
一、实验目的：
本实验要求学生设计并制作一个电子秤电路，要求能测量重量在0～200g 间的物体，输出为电压信号，通过调节电路使电压值为对应的重量值，电压量纲mv改为重量纲g即成为一台原始电子秤。
二、基本原理：
基本思路
总体设计思路如图1所示，所测重量经过转换元件转换为电阻变化，再经过测量电路转化为电压变化，经过放大电路放大调节后输出显示得到所需信号。
图1 基本设计思路
电阻应变式传感器
本设计主要通过电阻应变式传感器实现。电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻的变化，实现电测非电量的传感器。传感器由在不同的弹性敏感元件上粘贴电阻应变片构成，当被测物理量作用在弹性敏感元件上时，弹性敏感元件产生变形，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再将变形转换为电阻值的变化。应变式电阻传感器是目前在测量力、力矩、压力、加速度、
重量等参数中应用最广泛的传感器之一。
1、弹性敏感元件
物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。
弹性敏感元件是指元件在感受到力、压力、力矩、振动等被测参量时，能将其转换成应变量或位移量，弹性敏感元件可以把被测参数由一种物理状态转换为另一种所需要的物理状态。
2、电阻应变片
对于一段长为L，截面积为S，电阻率为ρ的导体，未受力时电阻为 R = ρ
，在外力的作用下，电阻丝将会被拉伸或压缩，导体的长度L、截面积S以及
示波器差分探头原理
示波器差分探头原理
示波器是测试电路波形的一种重要仪器，在信号测试中扮演着至关重要的角色。而在进行微弱信号测试时，差分探头则是示波器的重要组成部分，因其可以差分信号的测试而而大大提升了信号的测试灵敏度。
差分探头是指两个探头之间存在差分电路的测量探头。一般情况下，差分探头由两个对称的探头组成，一个探头连接被测器件的共地，另一个探头信号端则相应的连接到被测电线的两端，从而构成一个差分电路。在使用差分探头时，可以将一方放在要检测的信号处，将另一方放置在测试仪表的地端上。由于差分电路的特性，可以让我们测量出两个信号之间的差值，因此提高了信号的精确度和稳定性。
差分探头是一种测量微弱信号电压的理想工具，可用于稳压电源测试、开关电源测试、运放电路测试、高压电路测试等多种测试场合，如测量微小电压变化、微弱信号幅度、高精度波形分析等。使用差分探头可以轻松解决脉冲信号、瞬态信号和漂移信号等测量难点，同时还可以消除测量信号中的共模噪声，提升了信号的测试效果。
差分探头的特点如下：
1. 高精度：差分信号的测试可以避免信号共模干扰和电流释放等因素的影响，从而提高信号的测试精度。
2. 安全稳定：差分探头设计合理，能够承受高电压、高频率等
多种测试环境，同时能够保护被测电路不受差分电路干扰。
3. 易于使用：差分探头只需要连接两个探头即可进行测量，不需要使用特殊的测试仪器或接线。
4. 广泛应用：差分探头可以应用在多种测试场合中，包括运放电路测试、开关电源测试、高压电路测试等。
在使用差分探头时，需要注意以下几点：
1. 差分探头的输入阻抗应该与测试的电路保持一致或更高。
ad620用法介绍以及典型电路连接要点
单片仪表放大器
为了满足对更容易应用的仪表放大器的需求，ADI公司研发出单片IC仪表放大器。这些IC包含对如前所述的三运放和双运放仪表放大器电路的改进，同时提供激光微调的电阻器和其它有益於单片IC的技术。由於有源器件和无源器件现在都在同一颗管芯内，所以它们能够精密匹配——这保证了器件提供高CMR。另外，这些器件在整个温度范围内保持匹配，从而保证了在宽温度范围内优良的性能。
IC技术（例如，激光晶圆微调）能够使单片集成电路调整到极高精度并且提供低成本、高量产。单片仪表放大器的另一个优点是它们可以采用尺寸极小、成本极低的SOIC或MSOP封装，适合用於高量产。表1提供一个ADI公司仪表放大器性能快速一览表。
图1. AD8221原理图
一、采用仪表放大器还是差分放大器
尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性，但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。
差分放大器本质上是一个运放减法器，通常使用大阻值输入电阻器。电阻器通过限制放大器的输入电流提供保护。它们还将输入共模电压和差分电压减小到可被内部减法放大器处理的范围。总之，差分放大器应当用於共模电压或瞬态电压可能会超过电源电压的应用中。
与差分放大器相比，仪表放大器通常是带有两个输入缓冲放大器的运放减法器。当总输入共模电压加上输入差分电压（包括瞬态电压）小於电源电压时，应当使用仪表放大器。在最高精度、最高信噪比（SNR）和最低输入偏置电流（IB）是至关重要的应用中，也需要使用仪表放大器。
二、单片仪表放大器内部描述
1、高性能仪表放大器
ADI公司於1971年推出了第一款高性能单片仪表放大器AD520，2003年推出AD8221。这款仪表放大器采用超小型MSOP封装并且在高於其它同类仪表放大器的带宽内提供增加的CMR。它还比工业标准AD620系列仪表放大器有很多关键的性能提高。
科瑞达仪表说明书
1 概述
欢迎使用“pH/ORP-4500”智能型工业在线pH（ORP）控制器。本仪器是微电脑控制的精密设备，新一代翠绿色、大型字段式背光液晶屏，具有多种提示符号及状态显示，具有高精度，抗干扰，全数字运行的特点，适用于水处理、电力、电子、化工、制药、冶金、印染、电镀液处理、环保、养殖等行业中pH（ORP）的在线监控。
本仪表有许多用户友好和安全的功能：
●友好的人机交互界面，菜单操作简单、方便。
●采用微芯片作数据处理，读数直接，控制精确。
●具有pH监控和ORP监控双重功能，适配各种类型的pH，ORP电极。
●自动识别pH缓冲溶液，三点校准功能，操作简单易用。
●具有温度测量功能，能自动进行温度补偿，真正实现全自动运行。
●两点式报警设置，双继电器控制输出，可控制蜂鸣报警输出。
●隔离型，可迁移，可反向，可选择有源/无源输出的4～20mA电流环输出。
●抗干扰能力强。硬件电路采用双高阻差分前置放大，并装有电源滤波器和硬件WATCH-DOG
电路，有效抑制电源干扰，保证系统正常运行。
2 主要技术指标
●显示方式：大型字段式背光LCD显示。
●自动温度补偿范围：0～99.9℃。
●稳定性：pH≤0.05PH/24h；ORP≤2mV/24h，T≤0.2℃/24h，≤0.03mA/24h。
●自动识别pH缓冲溶液，自动三点校准功能。（具体请参考第5节-校准）
●pH标准液：4.01，6.86，9.18。
●ORP标准液：任意。
●输入阻抗：大于1.5×1012；
●电极耐压力：0～0.6MPa
●测量距离：不大于20m （电极电缆标准配置10m）。距离太长，请选用pH /ORP变送仪。
SC1000仪表
Ｓ Ｃ － １ ０ ０ ０ 万 分 之 一 级 五 位 数 字 显 示 仪
Ｓ Ｃ － １ ０ ０ ０ 提 供 单 路 输 入 、 双 路 输 入 、 数 据 通 讯 功 能 等 选 项 。
主 要 特 点
★ 万 分 之 一 高 精 度 、 十 万 分 之 三 年 稳 定 性 ★合金铝屏蔽机壳，强力抗干扰设计 ★供电不分正负，供电电压变化对测量零影响 ★ 无 电 位 器 、 全 数 字 化 、 通 讯 功 能 可 选 ★ 响 应 灵 敏 、 高 准 确 度 、５ 位 高 亮 Ｌ Ｅ Ｄ 数 字 显 示 ★提供按键校零、平移与比例因子修正功能 ★ 提 供 ６ ０ 秒 变 化 量 检 测 、 数 字 化 滤 波 功 能
关于准确度的说明：
１、 Ｆ Ｓ 表 示 满 量 程 值 ２、 准 确 度 指 仪 器 测 量 值 与 标 准 值 的 绝 对 误 差 ， 包 括 非 线 性 、 迟 滞 、 非 重 复 性 、 零 位 漂 移 、 灵 敏 度 漂 移 以 及 ２ ０±２℃ 范 围 内 的 温 度 误 差 ３、 标 准 测 试 条 件 ： 温 度 ２ ０±２℃ ， 温 度 波 动 ≤１℃ ： 气 压 ８ ６～１ ０ ６ ｋ Ｐ ａ； 湿 度４ ５ ％ Ｒ Ｈ～７ ５ ％ Ｒ Ｈ ； 无 影 响 测 量 稳 定 性 的 振 动 和 电 磁 干 扰 ； 对 仪 器 的 重 新 标 校 ， 必 须 在 标 准 测 试 条 件 下 ， 恒 温 预 热 ２ 小 时 后 进 行 。 ４、 在１ ５～２ ５℃ 范 围 内 ， 温 度 变 化 的 影 响 不 会 改 变 仪 器 的 准 确 度
LM324仪表放大器
LM324仪表放大器电路
摘要：仪表放大器电路以其高输入阻抗、高共模抑制比、低漂移等特点在传感器输出的小信号放大领域中得到了广泛应用。该电路是以一个四运放集成电路LM324为核心实现的仪表放大器电路，它的特点是将4个功能独立的功放集成在同一个集成芯片里，这样大大减少了各运放由于制造工艺不同带来的器件性能差异。
主要芯片LM324参数：
工作温度：0—70℃
增益带宽积：1MHz
仪表放大器电路简介：
仪表放大器电路的典型结构如图1所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其中运放A1、A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模信号只起跟随作用，使得送到后级的的差模信号与共模信号的幅值之比（共模抑制比CMRR）得到提高。这样在以运放A3为核心的部件组成的差分放大电路中，在CMRR要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2,R3=R4,R5=Rf的条件下，图一电路的增益为:G=(1+2R1/Rg)(Rf/R3)，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。
LM324仪表放大器电路：
电路接线图：
电路描述:
一：该电路是在图3由LM324组成的仪表放大器电路的基础上，又增加了一级同相比例放大电路，放大倍数为1+71
R R f （可以通过调节Rf1的阻值，调节放大
倍数），所以整个电路的放大倍数A=(1+2R1/Rg)(Rf/R3)（1+
电子秤电路设计与制作
电子秤电路设计与制作 Final approval draft on November 22, 2020
电子秤电路设计与制作
实
验
报
告
姓名：
学号：
指导老师：
通信与信息工程学院
电子秤电路设计指导书
一、实验目的：
本实验要求学生设计并制作一个电子秤电路，要求能测量重量在0～200g 间的物体，输出为电压信号，通过调节电路使电压值为对应的重量值，电压量纲mv改为重量纲g即成为一台原始电子秤。
二、基本原理：
基本思路
总体设计思路如图1所示，所测重量经过转换元件转换为电阻变化，再经过测量电路转化为电压变化，经过放大电路放大调节后输出显示得到所需信号。
图1 基本设计思路
电阻应变式传感器
本设计主要通过电阻应变式传感器实现。电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻的变化，实现电测非电量的传感器。传感器由在不同的弹性敏感元件上粘贴电阻应变片构成，当被测物理量作用在弹性敏感元件上时，弹性敏感元件产生变形，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再
将变形转换为电阻值的变化。应变式电阻传感器是目前在测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数中应用最广泛的传感器之一。
1、弹性敏感元件
物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。
弹性敏感元件是指元件在感受到力、压力、力矩、振动等被测参量时，能将其转换成应变量或位移量，弹性敏感元件可以把被测参数由一种物理状态转换为另一种所需要的物理状态。
2、电阻应变片
差分电感传感器 PPT课件
6.1 实训的目的要求
6.1.1实训目的 1.通过本次实训，进一步熟悉和掌握差动螺线管电感传感器的结构原理和
特性，并弄清激励频率对这种传感器输出特性的影响； 2.通过实训掌握差动螺线管的性能测试方法，更好地理解它的性能特点，
学会更合理地选用这种传感器； 3.通过本次实训更熟练地掌握移相器的使用方法及其工作原理； 4.通过实训培养同学们仔细、严谨的工作作风和一丝不苟的治学态度；
10
2．垂直方向部分 (30) 通道1输入端[CH1 INPUT (X)]：该输入端用于垂直方向的输入。在X－Y 方式时输入端的信号成为X轴信号。 (24)通道1输入端[CH2 INPUT (Y)]：和通道1一样，但在X－Y方式时输入端的 信号仍为Y轴信号。 (22)、(29)交流－接地－直流耦合选择开关(AC－GND－DC)：选择垂直放大器 的耦合方式；交流( AC）：垂直输入端由电容器来耦合；接地(GND)：放大器 的输入端接地；直流( DC）垂直放大器输入端与信号直接耦合。 (26)、(33) 衰减器快关(VOLT / DIV)：用于旋转垂直偏转灵敏度的调节。如果 使用的是10∶1的探头，计算时将幅度×10。 (25)、(32) 垂直微调旋钮(VARIBLE)：垂直微调用于连接改变电压偏转灵敏度。 此旋钮在正常情况下应位于顺时针方向旋到底的位置。将旋钮逆时针方向旋到 底，垂直方向的灵敏度下降到2.5倍以上。 (20)、(36) CH1×5扩展、CH2×5扩展(CH1×5MAG、CH2×5MAG)：按下×5 扩展按键，垂直方向的信号扩大5倍，最高灵敏度变为1mV / div (23)、(35) 垂直移位(POSITION)：调节光迹在屏幕中的垂直位置。垂直方式工 作按钮：(VERTICAL MODE)；旋转垂直方向的工作方式 （34）通道1选择(CH1)：屏幕上仅显示CH1的信号。 （28）通道2选择(CH2)：屏幕上仅显示CH2的信号。 (34)、(28) 双踪选择(DUAL)：同时按下CH1和CH2按钮，屏幕上会出现双踪并 自动以断续或交替方式同时显示CH1和CH2上的信号。 (31) 叠加(ADD)：显示CH1和CH2输入电压的代数和。
4到20mA变送器的电路设计
基于两线制的4/20mA变送器的电路设计
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，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。
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，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，如图1C所示。变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊之处在于变送器的耗电电流在4~20mA之间根据传感器输出而变化。显示仪表只需要串在电路中即可。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，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。这使得两线制传感器的设计成为可能。
在工业应用中，测量点一般在现场，而显示设备或者控制设备一般都在控制室或控制柜上。两者之间距离可能数十至数百米。按一百米距离计算，省去2根导线意味着成本降低近百元！因此在应用中两
三极管常用应用电路
如上图为三极管常用电路中的固定偏置电路:Rb 的作用是用来控制晶体管的基极电路 Ib,Ib 称为偏流,Rb 称为偏流 或偏置电阻.改变Rb 的值，就可以改变Ib 的大小.图中Rb 固定,称为固定偏置电阻.
这种电路简单，使用元件少，但是由于晶体管的热稳定性差,尽管偏置电阻Rb 固定,当温度 升高时，晶体管的Iceo 急剧增加，使Ie 也增加，导致晶体管工作点发生变化.所以只有在温 度变化不大,温度稳定性不高的场合才用固定偏置电路
如上图为三极管常用电路中的电压负反馈偏置电路:晶体管的基极偏置电阻接于集电极. 这个电路好象与固定偏置电路在形式上没有多大差别，然而正是这一点，恰恰起到了自动 补偿工作点漂移的效果.从图中可见，当温度升高时,Ic 增大，那么Ic 上的压降也要增大，使 得Uce 下降，通过Rb,必然Ib 也随之减小,Ib 的减小导致Ic 的减小，从而稳定了 Ic,保证了
1. 三极管常用电路 卬m 疵m 用
三极管偏置电路—固定偏置电路 VCC C2 十
2.三极管偏置电路—电压负反馈偏置电
Uce基本不变.
这个过程，称为负反馈过程，这个电路就是电压负反馈偏置电路.
2.三极管偏置电路一分压式电流负反馈偏置电路
如上图为三极管常用电路中的分压式电流负反馈偏置电路:这个电路通过发射极回路串入电阻Re和基极回路由电阻R1,R2的分压关系固定基极电位以稳定工作点，称为分压式电流负反馈偏置电路.下面分析工作点稳定过程.
当温度升高,Iceo增大使Ic增加.Ie也随之增加.这时发射极电阻Re上的压降Ue=Ie*Re 也随之升高.由于基极电位Ub是固定的,晶体管发射结Ube=Ub-Ue,所以Ube必然减小, 从而使Ib减小,Ic和Ie也就减小了.
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一、差分信号
差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。即两个电压之间的差。例如，301V和300V之间的差分电压，就是1V。
当'地'当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端信号。
使用差分信号的好处
一、因为你在控制'基准'电压，所以能够很容易地识别信号。在一个地做基准，单端信号方案的系统里，测量信号的精确值依赖系统内'地'的一致性。如果’地’受到了干扰，单端系统就会受到影响，如果是采用差分系统，无论地是否一致，所采集的信号’浮’在空中，不受地的影响，所以可以降低干扰，提升系统信号采集的准确。具有优异的抑制零点漂移的特性
二、差分信号对外部电磁干扰（EMI）是高度免疫的。一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。两端同时受到干扰，但两端之间的差确保持着相对稳定。干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。
三、在一个单电源系统，能够从容精确地处理'双极'信号。为了处理单端，单电源系统的双极信号，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处（通常是中点）建立一个虚地。用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号。接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。
差分放大电路的差模工作状态分为四种:
1. 双端输入、双端输出（双----双）
2. 双端输入、单端输出（双----单）
3. 单端输入、双端输出（单----双）
4. 单端输入、单端输出（单----单）
二、仪表接线
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。
电流输出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，称之为三线制变送器。
所谓两线制仪表是指仪表与外界的联系只需两根导线。多数情况下，其中一根为+24V电源线，另一根既作为电源负极引线，又作为信号传输线。在信号传输线的末端通过一只标准负载电阻（也称取样电阻）接地（也就是电源负极），将电流信号转变成电压信号。两线制仪表接线方法如右图所示。两线制仪表的另一好处是：可以在仪表内部，通过隔直、通交电容，在电流信号传输线上叠加数字脉冲信号，作为一次仪表的串行控制信号和数字输出信号，以便远程读取，成为网络化仪表。
两线制变送器如图一所示，其供电为24V.DC，输出信号为4-20mA.DC，负载电阻为250Ω，24V电源的负线电位最低，它就是信号公共线，对于智能变送器还可在4-20mA.DC信号上加载HART协议的FSK键控信号。
图一两线制变送器接线示意图
4~20mA两线制压力表连线图
两线制的优点是：
1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用；
2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰；两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。
3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远；
4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等而造成精度的差异，实现分散采集，分散式采集的好处就是：分散采集，集中控制....
5、将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。
6、在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。
由于4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制的普及和应用，在控制系统应用中为了便于连接，就要求信号制的统一，为此要求一些非电动单元组合的仪表，如在线分析、机械量、电量等仪表，能采用输出为4-20mA.DC信号制，但是由于其转换电路复杂、功耗大等原因，难于全部满足上述的三个条件，而无法做到两线制，就只能采用外接电源的方法来做输出为4-20mA.DC的四线制变送器了。
四线制变送器如图二所示，其供电大多为220V.AC，也有供电为24V.DC 的。输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250Ω，或者0-10mA.DC，负载电阻为0-1.5KΩ；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路形式不同而数值有所不同。
图二四线制变送器接线示意图
有的仪表厂为了减小变送器的体积和重量、并提高抗干扰性能、减化
接线，而把变送器的供电由220V.AC改为低压直流供电，如电源从24V.DC 电源箱取用，由于低压供电就为负线共用创造了条件，这样就有了三线制
的变送器产品。
三线制变送器如图三所示，所谓三线制就是电源正端用一根线，信号
输出正端用一根线，电源负端和信号负端共用一根线。其供电大多为24V.DC，输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250Ω或者0-10mA.DC，负载电阻为
0-1.5KΩ；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路
形式不同而数值有所不同。
图三三线制变送器接线示意图