標準的電流信號為什么是4-20mA？

對于這些模擬電路和數(shù)模轉換以及接口電路來說，他們的精度也有不同要求。像我們常用的電流表就只有4-20 mA這一種標準信號，對于這一種標準信號來說可以滿足所有模擬測量要求了。

　　但是我們在做單片機系統(tǒng)設計時，會遇到很多電子元件(如電阻、電容、電感等)和芯片(如 ADC、 DAC等)，這些電子元件和芯片如果直接用模擬量輸出會出現(xiàn)誤差，所以必須要把這些模擬量信號轉化成數(shù)字量輸出才行。這就要求我們必須把模擬量轉換成數(shù)字量輸出才能進行下一步計算。

　　拿我們最常見的交流電來說吧!如果我們在測量一個電路中流過電阻時，那么我們只會關心該電路是否產(chǎn)生了任何有用不大后通過電阻所消耗掉的能量才能確定這個電阻有多大阻抗;但是當我們測量一個直流電時，比如交流電流過電阻時，則完全不會關心這些問題了。因為對于一個直流電路來說，它不會有任何有用或者無用之分。

　　同樣用一個大一點數(shù)來說吧!當你在測量一個電容時所產(chǎn)生現(xiàn)象和從這個電容中所流出了多少電荷沒有任何關系。當你測量一個電感或電阻時也是一樣不會有任何有用或者無用之分。這就是為什么現(xiàn)在很多單片機系統(tǒng)都使用4-20 mA這一種標準信號作為模擬量輸入或輸出信號了!

　　二、為什么現(xiàn)在很多系統(tǒng)要用4-20 mA?

　　因為現(xiàn)在我們對單片機系統(tǒng)要求越來越高，同時單片機系統(tǒng)對模擬量輸出和數(shù)模轉換的精度也越來越高。所以現(xiàn)在很多單片機系統(tǒng)都會用到4-20 mA這一種標準電流信號，而不是我們常用的4-20 mA交流電流信號了。但是這種交流電流信號還是可以滿足所有模擬量測量要求，只是精度沒有那么高而已。

　　所以我們在做單片機系統(tǒng)設計時，只要能滿足模擬量輸入輸出要求就可以了，這樣就不會再需要交流電流信號了。這是因為很多模擬量的輸入輸出對精度都是有要求的，而且還要考慮到控制電路和模擬電路的工作原理，所以這一種標準電流表就不能滿足需求了，因為我們還得使用交流電壓信號才能滿足要求了。

　　模擬量和數(shù)字量的最大區(qū)別，就是模擬量在輸入時是直接送入到模擬電路里面的，而數(shù)字量是先變成數(shù)字再傳到數(shù)據(jù)處理和顯示單元里面。但是我們在進行數(shù)字運算時，所需要的信息必須用到模擬量中，比如我們要進行溫度、濕度、壓力等參量的測量時，就需要用到模擬量。然后我們就把這些模擬量變號成數(shù)字輸出了。

　　例如：4-20 mA這個電流信號是我們常用的模擬量信號，但是在單片機系統(tǒng)中卻不能直接使用這種信號，因為在單片機中需要把4-20 mA轉換成0-10V或者1-5V再去做溫度、濕度和壓力等其它參量的測量。這就導致了單片機系統(tǒng)中很多要使用模擬量的功能沒有辦法實現(xiàn)，所以也就不能直接使用交流電流了。

　　因為我們知道在單片機系統(tǒng)中，要實現(xiàn)多種功能，就必須需要多個不同的模擬量輸入和輸出。為了這些模擬量輸入和輸出的精度要求也不一樣，所以就要設計不同的電流信號，以滿足各種系統(tǒng)設計要求。另外因為現(xiàn)在單片機系統(tǒng)對模擬量精度要求越來越高，所以我們就必須使用交流電流信號來實現(xiàn)這個要求了。但是需要注意的是：即使我們需要使用4-20 mA的電流信號，也不會用到2 mA、1 mA或者更小了。因為我們單片機系統(tǒng)對精度要求不是那么高，一般都是要滿足1 mA、1 mA或者更小一些要求的，所以這也是為什么我們要使用標準4-20 mA電流信號了。

　　現(xiàn)在的單片機系統(tǒng)中，很多都需要4-20 mA這個標準電流信號。這種電流信號不但可以滿足我們在做單片機系統(tǒng)設計時，測量電路所需的電流，也可以滿足我們在做一些接口電路設計時所需的電壓信號。

　　實際上，對于不同的系統(tǒng)來說，使用不同標準電流的原因主要是因為他們要滿足不同的使用需求。但是如果你在做單片機系統(tǒng)設計時沒有使用過這些標準電流的話，那你可能就不太懂了。所以這個問題是很有必要搞清楚的哦!

　　另外，對于很多人來說都會問到為什么那么多單片機系統(tǒng)需要4-20 mA這個標準電流信號呢?其實這個問題很好回答，因為這與單片機設計需求有關。

　　通常情況下，在工業(yè)生產(chǎn)控制中，尤其是連續(xù)生產(chǎn)時，往往需要對溫度、壓力等物理量進行控制。這樣的物理量是隨時間變化的。對于控制域，這些連續(xù)變化的物理量叫做模擬量。

　　4-20mA是常用的模擬電流信號，也是標準信號。最低4mA，最高20mA。當傳送信號時，由于導線上有電阻，若采用電壓傳送，導線內會產(chǎn)生一定的壓降，接收端的信號會有誤差，因此通常用電流信號作為傳感的標準傳輸。

　　目前抗干擾能力強，不容易受外界干擾，在工業(yè)傳感器中得到了廣泛的應用。為適應工業(yè)控制行業(yè)的不同情況，4-20毫安電流傳感器通常采用四線制.三線制和雙線制。

　　遠距離傳送信號的電流源比電壓源好。

　　因控制室距控制室距離長，接線電阻大，若采用電壓源信號遠傳，線電阻與接受儀表的輸入電阻分壓有很大誤差，而且在恒流源信號遠傳時，只要傳輸回路中沒有支路，電路中的電流不隨導線長度變化，從而保證了傳輸精度。

　　為何4-20毫安起始點不在0毫安。

　　由于某種原因，傳感器連接時，可能導致接觸不良或斷開。斷線后，接收裝置不能采集電流信號，造成實際0mA與斷線混淆，無法判斷。若起始點是4毫安，斷定斷線。與此同時，4毫安的設置對雙線信號傳輸具有很大的優(yōu)勢。

　　當前信號(4~20毫安)的優(yōu)點。

　　1.電流信號適于遠距離傳送，因為電流信號不受導線電阻的影響，而電壓信號則在導線本身有電阻時分壓，造成測量誤差。對于4~20mA的最遠傳輸距離一般控制在100m以內，對于遠距建議采用數(shù)字信號(485通信)。2.通常電流信號是兩線制的，電壓信號通常是三線制。相比較而言，雙線系統(tǒng)比三線系統(tǒng)更節(jié)省材料和成本。

　　3.電流信號的抗干擾性強于電壓信號，比現(xiàn)場條件復雜。如果存在干擾，建議用戶選擇4~20mA信號。

　　4.電流信號可以適當?shù)爻龇秶?，輸出不精確的信號。舉例來說，壓力變送器在1mA.4~20mA范圍內，超過這個范圍可以輸出24mA。

　　電壓信號稍有差異，這取決于電源。比如，測量范圍是1mA，輸出0~10V的壓力變送器，當電源為9V時，不能輸出超過9V的信號。

　　5.如果導線是用不同的材料(例如銅的)制成的，通常會產(chǎn)生磁場，電壓信號會出現(xiàn)錯誤，電流信號也不會。