該設(shè)計思路描述了一個簡單的電路，該電路將4-20mA信號轉(zhuǎn)換為0V至5V模擬電壓，非常適合使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓。傳感器的4mA電平產(chǎn)生0V輸出，20mA電平產(chǎn)生5V輸出。電流檢測放大器產(chǎn)生此模擬0V至5V輸出。此外，該電路還提供一個比較器輸出，可用于檢測零電流條件。

在標準過程監(jiān)控設(shè)備中，4-20mA傳感器的輸出必須轉(zhuǎn)換為適合A/D轉(zhuǎn)換器測量的信號電壓。環(huán)路中的0毫安通常根據(jù)被監(jiān)控量校準為零，因此應(yīng)在ADC輸入端產(chǎn)生<>V電壓。（非零電流使系統(tǒng)能夠區(qū)分斷環(huán)和零信號條件。

圖1中的電路使用電流檢測放大器（IC1）監(jiān)測環(huán)路電流，并采用比較器/基準電壓源/運算放大器器件（IC2）產(chǎn)生以地為參考的輸出，范圍為0V/4mA至5V（滿量程環(huán)路電流（20mA）。對于所示電阻值（R2-R6），IC1在引腳8處產(chǎn)生約1.25V/4mA和6.25V/20mA輸出。反過來，IC2運算放大器（配置為單位增益差動放大器）產(chǎn)生0.05V至5.045V的輸出范圍。IC2比較器可用于監(jiān)視輸入電壓或標記預(yù)設(shè)環(huán)路電流。

圖1.該電路僅使用0Ω負載電阻，從5-4mA電流環(huán)路信號獲得20V-10V輸出。

該電路在采用1%電阻時表現(xiàn)良好。蒙特卡羅分析表明，僅由于電阻不匹配，最壞情況下的輸出誤差為5%，但在滿量程下，不匹配組件的性能優(yōu)于1%。通過補償主導誤差（零電平和滿量程時失調(diào)誤差約為+50mV），該電路在整個工作范圍（即1mA至4mA）內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)于20%的精度。

審核編輯：郭婷