工業上通常用電壓 0…5(10)V 或電流 0(4)…20mA 作為模擬訊號傳輸的方法，也是被程控機經常採用的一種方法。那麼電壓和電流的傳輸方式有什麼不同，什麼時候採用什麼方法，下面將對此進行簡要介紹。

電壓訊號傳輸比如 0…5(10)V如果一個模擬電壓訊號從傳送點透過長的電纜傳輸到接收點，那麼訊號可能很容易失真。原因是電壓訊號經過傳送電路的輸出阻抗，電纜的電阻以及接觸電阻形成了電壓降損失。由此造成的傳輸誤差就是接收電路的輸入偏置電流乘以上述各個電阻的和。 如果訊號接收電路的輸入阻抗是高阻的，那麼由上述的電阻引起的傳輸誤差就足夠小，這些電阻也就可以忽略不計。要求不增加訊號傳送方的費用又要所提及的電阻可忽略，就要求訊號接收電路有一個高的輸入阻抗。

如果用運算放大器 OP 來做接收方的輸入放大器，就要考慮到此類放大器的輸入阻抗通常是小於 電流回路的綜合特性 - 簡單的使用：如果訊號傳送電路和相聯接的其他電路的工作電流保持常數不變，那麼該工作電流和訊號電流就可以透過同一根電纜來傳輸。人們只需用一個負載取樣電阻，而電流在負載電阻上的電壓降就可以作為有用的訊號。當然還應該注意工作電壓要足夠高，以滿足電流回路里所需要的電壓降。 - 低廉的成本：與數字訊號傳輸需要一個 AD 轉換，一個微控制器和一個合適的驅動電路相比，用簡單的電流回路方法，人們只需要一條電纜，一個負載電阻和一個測量電壓表。特別當對測量精度要求高的時候，二者產品成本的差別就更加明顯了。

- 錯誤診斷：4-20mA 電流訊號傳輸的優點除了傳輸距離遠和抗干擾能力強外，還會自動提供出錯資訊。在一個經過校準的系統輸出零訊號時（輸出端為電流 4mA），如果接收到的訊號大於零毫安而小於 4 毫安時，就說明此時系統一定有問題。如果接收到的電流訊號為零，那麼一定是電纜斷了或者訊號接收方面出了問題。如果電流訊號超過 20mA 就意味著輸入端方面的訊號過載或者訊號接收方面有問題。 - 長距離傳輸：傳輸距離與傳送訊號端的驅動能力和電纜的電阻以及接收端的測量電阻（負載電阻）有關。如果在訊號傳輸的電纜中也要安裝測量儀表，那麼負載電阻還應該考慮到測量儀表的輸入阻抗和監測記錄儀表的輸入阻抗。這些儀表常常因為成本低廉和無需外加電源而與積體電路一樣共同連線在電流回路中並從4mA 中直接獲得工作電源。因此在電路設計時要考慮到電流源迴路的帶載能力。

理論上講，內阻抗無窮大，能夠輸出一定電流訊號的電源裝置稱為“電流源”。實際上，當電源內阻大於負載阻抗十倍以上時，即可將其視為電流源。 理論上講，內阻抗等於零，能夠輸出一定電壓訊號的電源裝置稱為“電壓源”。實際中，當電源內阻小於負載阻抗十倍以上時，即可將其視為電壓源。

模擬量中的電流訊號為何要轉變為電壓訊號?電流不能直接作為訊號嗎？

♥模擬量中的訊號透過D/A轉換器可以轉換成電流或電壓訊號，這要看訊號的驅動控制器的輸入形式而定。模擬量的電流訊號可以直接作為訊號，經過放大器放大後輸入給控制器及相應的執行機構來實現控制的目的。

●早期的壓力感測器、溫度感測器大多為電壓輸出型，即將測量訊號轉換為 0-5V 電壓輸出，透過模擬數字轉換電路轉換為數字訊號供微控制器讀取控制，以達到控制的目的。但在訊號需要遠距離傳輸或使用環境中電網干擾較大的場合，電壓輸出型感測器的使用受到了限制，暴露了抗干擾能力較差的弊端，而電流輸出型感測器以其具有較高的抗干擾能力得到了廣泛應用。電流輸出型感測器的輸出範圍常用的有 0~20mA及4~20mA 兩種，感測器輸出最小電流及最大電流時 分別代表感測器所標定的最小及最大額定輸出值。

●模擬量電流訊號為什麼要取 4-20mA呢？

① 電流訊號抗干擾能力好於電壓訊號，它可以傳輸距離比較

遠。雙芯1 平方的導線 100M才 34歐，和負載電阻 250 歐或 500 歐比較可以忽略不記。

②接 250 歐或 500 歐取樣電阻,很容易得到0-5V或 0-10V 訊號電壓。

●模擬量中的訊號較易受干擾，所以對模擬訊號地線的面積、走向、連線有較高的要求。

以上為個人觀點僅供參考。

知足常樂於上海2019.10.9日