該設(shè)計(jì)思路描述了一個(gè)簡(jiǎn)單的電路，該電路將4-20mA信號(hào)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(cè)放大器產(chǎn)生此模擬0V至5V輸出。此外，該電路還提供一個(gè)比較器輸出，可用于檢測(cè)零電流條件。

在標(biāo)準(zhǔn)過(guò)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(cè)量的信號(hào)電壓。環(huán)路中的0毫安通常根據(jù)被監(jiān)控量校準(zhǔn)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?jǐn)喹h(huán)和零信號(hào)條件。

圖1中的電路使用電流檢測(cè)放大器（IC1）監(jiān)測(cè)環(huán)路電流，并采用比較器/基準(zhǔn)電壓源/運(yùn)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(duì)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(guò)來(lái)，IC2運(yùn)算放大器（配置為單位增益差動(dòng)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(biāo)記預(yù)設(shè)環(huán)路電流。

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

該電路在采用1%電阻時(shí)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(guò)補(bǔ)償主導(dǎo)誤差（零電平和滿量程時(shí)失調(diào)誤差約為+50mV），該電路在整個(gè)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