标准的电流信号为什么是4-20mA？

对于这些模拟电路和数模转换以及接口电路来说，他们的精度也有不同要求。像我们常用的电流表就只有4-20 mA这一种标准信号，对于这一种标准信号来说可以满足所有模拟测量要求了。

　　但是我们在做单片机系统设计时，会遇到很多电子元件(如电阻、电容、电感等)和芯片(如 ADC、 DAC等)，这些电子元件和芯片如果直接用模拟量输出会出现误差，所以必须要把这些模拟量信号转化成数字量输出才行。这就要求我们必须把模拟量转换成数字量输出才能进行下一步计算。

　　拿我们最常见的交流电来说吧!如果我们在测量一个电路中流过电阻时，那么我们只会关心该电路是否产生了任何有用不大后通过电阻所消耗掉的能量才能确定这个电阻有多大阻抗;但是当我们测量一个直流电时，比如交流电流过电阻时，则完全不会关心这些问题了。因为对于一个直流电路来说，它不会有任何有用或者无用之分。

　　同样用一个大一点数来说吧!当你在测量一个电容时所产生现象和从这个电容中所流出了多少电荷没有任何关系。当你测量一个电感或电阻时也是一样不会有任何有用或者无用之分。这就是为什么现在很多单片机系统都使用4-20 mA这一种标准信号作为模拟量输入或输出信号了!

　　二、为什么现在很多系统要用4-20 mA?

　　因为现在我们对单片机系统要求越来越高，同时单片机系统对模拟量输出和数模转换的精度也越来越高。所以现在很多单片机系统都会用到4-20 mA这一种标准电流信号，而不是我们常用的4-20 mA交流电流信号了。但是这种交流电流信号还是可以满足所有模拟量测量要求，只是精度没有那么高而已。

　　所以我们在做单片机系统设计时，只要能满足模拟量输入输出要求就可以了，这样就不会再需要交流电流信号了。这是因为很多模拟量的输入输出对精度都是有要求的，而且还要考虑到控制电路和模拟电路的工作原理，所以这一种标准电流表就不能满足需求了，因为我们还得使用交流电压信号才能满足要求了。

　　模拟量和数字量的最大区别，就是模拟量在输入时是直接送入到模拟电路里面的，而数字量是先变成数字再传到数据处理和显示单元里面。但是我们在进行数字运算时，所需要的信息必须用到模拟量中，比如我们要进行温度、湿度、压力等参量的测量时，就需要用到模拟量。然后我们就把这些模拟量变号成数字输出了。

　　例如：4-20 mA这个电流信号是我们常用的模拟量信号，但是在单片机系统中却不能直接使用这种信号，因为在单片机中需要把4-20 mA转换成0-10V或者1-5V再去做温度、湿度和压力等其它参量的测量。这就导致了单片机系统中很多要使用模拟量的功能没有办法实现，所以也就不能直接使用交流电流了。

　　因为我们知道在单片机系统中，要实现多种功能，就必须需要多个不同的模拟量输入和输出。为了这些模拟量输入和输出的精度要求也不一样，所以就要设计不同的电流信号，以满足各种系统设计要求。另外因为现在单片机系统对模拟量精度要求越来越高，所以我们就必须使用交流电流信号来实现这个要求了。但是需要注意的是：即使我们需要使用4-20 mA的电流信号，也不会用到2 mA、1 mA或者更小了。因为我们单片机系统对精度要求不是那么高，一般都是要满足1 mA、1 mA或者更小一些要求的，所以这也是为什么我们要使用标准4-20 mA电流信号了。

　　现在的单片机系统中，很多都需要4-20 mA这个标准电流信号。这种电流信号不但可以满足我们在做单片机系统设计时，测量电路所需的电流，也可以满足我们在做一些接口电路设计时所需的电压信号。

　　实际上，对于不同的系统来说，使用不同标准电流的原因主要是因为他们要满足不同的使用需求。但是如果你在做单片机系统设计时没有使用过这些标准电流的话，那你可能就不太懂了。所以这个问题是很有必要搞清楚的哦!

　　另外，对于很多人来说都会问到为什么那么多单片机系统需要4-20 mA这个标准电流信号呢?其实这个问题很好回答，因为这与单片机设计需求有关。

　　通常情况下，在工业生产控制中，尤其是连续生产时，往往需要对温度、压力等物理量进行控制。这样的物理量是随时间变化的。对于控制域，这些连续变化的物理量叫做模拟量。

　　4-20mA是常用的模拟电流信号，也是标准信号。最低4mA，最高20mA。当传送信号时，由于导线上有电阻，若采用电压传送，导线内会产生一定的压降，接收端的信号会有误差，因此通常用电流信号作为传感的标准传输。

　　目前抗干扰能力强，不容易受外界干扰，在工业传感器中得到了广泛的应用。为适应工业控制行业的不同情况，4-20毫安电流传感器通常采用四线制.三线制和双线制。

　　远距离传送信号的电流源比电压源好。

　　因控制室距控制室距离长，接线电阻大，若采用电压源信号远传，线电阻与接受仪表的输入电阻分压有很大误差，而且在恒流源信号远传时，只要传输回路中没有支路，电路中的电流不随导线长度变化，从而保证了传输精度。

　　为何4-20毫安起始点不在0毫安。

　　由于某种原因，传感器连接时，可能导致接触不良或断开。断线后，接收装置不能采集电流信号，造成实际0mA与断线混淆，无法判断。若起始点是4毫安，断定断线。与此同时，4毫安的设置对双线信号传输具有很大的优势。

　　当前信号(4~20毫安)的优点。

　　1.电流信号适于远距离传送，因为电流信号不受导线电阻的影响，而电压信号则在导线本身有电阻时分压，造成测量误差。对于4~20mA的最远传输距离一般控制在100m以内，对于远距建议采用数字信号(485通信)。2.通常电流信号是两线制的，电压信号通常是三线制。相比较而言，双线系统比三线系统更节省材料和成本。

　　3.电流信号的抗干扰性强于电压信号，比现场条件复杂。如果存在干扰，建议用户选择4~20mA信号。

　　4.电流信号可以适当地超出范围，输出不精确的信号。举例来说，压力变送器在1mA.4~20mA范围内，超过这个范围可以输出24mA。

　　电压信号稍有差异，这取决于电源。比如，测量范围是1mA，输出0~10V的压力变送器，当电源为9V时，不能输出超过9V的信号。

　　5.如果导线是用不同的材料(例如铜的)制成的，通常会产生磁场，电压信号会出现错误，电流信号也不会。