这个才是搞工控的朋友需要的实用的4-20ma电路

hzxiaobao · 发表于 2011-7-26 09:17:42

经常看到论坛里很多人在讨论4-20ma电路，但发现所提供的电路图不是很实用，就是有错误，跟本不实用，要不就是动不动用价格昂贵的集成模块，有点误人子弟。做工控这么久，我认为简单可靠，低成本是硬道理，看看RS485及RS232应用这么广泛就是这个道理。废话啰嗦多了，有些人听了可别生气，纯粹是学习交流。上图

将9013更换为场效应管更好，比如西门子的EM235模块 (原文件名:4-20ma.JPG)

zchong · 发表于 2023-3-25 22:00:48

zchong 发表于 2023-2-24 14:44
大哥，这个图是什么出处？
(引用自152楼)

https://www.tinacloud.com/tinade ... cuit%20for%20FB.TSC

zchong · 发表于 2023-2-24 14:44:37

frozenwolf 发表于 2012-1-2 11:21
(原文件名:20ma.png)
这个电路和50楼的电路基本一样，但是多了一个R3的电阻，有点不明白，请高手看下 ...
(引用自95楼)

大哥，这个图是什么出处？

evgstar · 发表于 2023-2-24 13:07:03

先mark，mark!

lirizhi · 发表于 2022-12-23 14:27:05

有啥不一样

advarx21ic · 发表于 2021-8-4 12:14:18

hzxiaobao 发表于 2011-8-6 14:32
建议楼上几位去看下西门子EM235电路图，也许更不靠谱。多说无益，是驴子是马拉出来溜溜。
我发现3楼高手了 ...

图确实是错了吧，我感觉是错了

a673261839 · 发表于 2018-9-19 14:28:34

mark!mark!

小溪 · 发表于 2018-9-17 10:34:09

suncq 发表于 2011-8-8 15:34
EM 235的输出是这样的，但只是个原理图，没有具体的参数！

(原文件名:EM 235.gif) ...

Iout=Uin/100?对于输入0-2V应该可以输出0-20mA，但是-2V-0V时，该电路应该是无输出电流吧？

arndei · 发表于 2018-9-16 19:17:02

这个图能出4-20mA？

822690a · 发表于 2018-9-16 18:16:14

收藏，下面的恒压源也加个三极管提高一下待在能力更好

l.htlht · 发表于 2018-9-16 17:09:35

实用的4-20ma电路

harvardx · 发表于 2018-9-15 23:46:53

john78 发表于 2011-7-26 11:21
(原文件名:0-20MA.JPG)

哎-------------------

哈哈楼主啊

llww30402048 · 发表于 2018-8-23 09:29:23

mark，留着看

dou_yuyu · 发表于 2017-10-6 13:29:25

记号。。4到20ma 电路

gzhmcu · 发表于 2017-10-6 09:42:47

LZ实际实验过吗？

kirttttt · 发表于 2017-10-6 00:47:56

学习看一下

hz_fujian · 发表于 2016-9-21 12:39:19

在实际应用中0-20mA电路，共地的多些！LZ的电路显然是共电源的。

hamxiyue · 发表于 2016-9-21 12:03:24

做个记号。。。。。

翔宇 · 发表于 2016-9-21 11:47:36

谢谢分享，做工控，正好需要！

jianbo513 · 发表于 2016-4-14 17:38:19

多谢分享！

jhjkdz · 发表于 2016-4-14 17:00:45

学习。。。。。。

ljgchina · 发表于 2016-4-14 14:07:13

学习了~~~~~·

shangwang · 发表于 2016-2-23 16:11:37

本帖最后由 shangwang 于 2016-2-23 16:12 编辑

楼主左边方框中不理解，啥意思呢

SONY85 · 发表于 2016-2-23 16:03:42

学习了，谢谢分享

eaglelpx · 发表于 2013-3-11 11:47:31

hzxiaobao 发表于 2011-8-6 14:32
建议楼上几位去看下西门子EM235电路图，也许更不靠谱。多说无益，是驴子是马拉出来溜溜。
我发现3楼高手了 ...

LZ你那里4～20mA输出确实要接个电压

luvemcu · 发表于 2013-3-11 11:02:55

究竟哪个是最好的i？

adspbf531 · 发表于 2013-3-11 09:25:11

标识标识

chdzhang · 发表于 2013-3-7 15:11:49

lylatyou 发表于 2011-8-12 19:26
(原文件名:420.jpg)

看看我的图，0~5V直转0~20毫安，有人问为什么不是0~5V转4~20毫安，我想说的是0~5V ...

仿真结果约20mA。

但是那个地方接负载啊？应该是5v那端接输入，有二极管那端接输出？

john_8 · 发表于 2013-3-7 00:03:25

mark 实用的4-20ma电路

yat · 发表于 2012-12-3 11:58:33

mark 实用的4-20ma电路

shouqiang_zhang · 发表于 2012-12-1 22:37:37

thanks you very much.

gxy508 · 发表于 2012-12-1 21:00:06

留个记号

propor123 · 发表于 2012-11-17 21:13:01

学习一下！

changxiaoqing11 · 发表于 2012-11-17 20:55:30

mark 有空再看

475627406 · 发表于 2012-8-27 09:03:11

工业上使用4-20MA电流时，用2MA表示故障，
怎么还老有人揪住别人输出是0-20MA输出不放

475627406 · 发表于 2012-8-27 08:59:42

frozenwolf 发表于 2012-1-2 11:21
(原文件名:20ma.png)
这个电路和50楼的电路基本一样，但是多了一个R3的电阻，有点不明白，请高手看下 ...

R3抵消R4？

lpdpzc · 发表于 2012-8-26 21:13:39

zhaozhaosheng 发表于 2011-8-6 14:24
来一个非常成熟的实用性变送原理图。

(原文件名:实用性变送原理图.JPG)

楼主，你的这个图不是很明白，能帮忙讲下吗？

GuDaoFan · 发表于 2012-5-24 02:43:02

先顶住再看，估计有大牛出现

guowei681 · 发表于 2012-5-24 01:08:02

好帖，留名

waterloo100 · 发表于 2012-5-24 00:46:33

mark 谢谢

wangze · 发表于 2012-5-23 09:42:47

0-5V是到不了的吧，运放失调电压也有几十毫伏了，1-5V差不多

pcwhy · 发表于 2012-1-3 01:40:07

MARK

suncq · 发表于 2012-1-2 23:07:32

98楼的电路，运放用的是单电源吗？Vcc是多少伏？负载最大多少欧？

rafd · 发表于 2012-1-2 22:21:13

谢谢,记号

fjfhss135790 · 发表于 2012-1-2 22:09:10

mark

Notes · 发表于 2012-1-2 21:54:24

这个图要着火哈哈~

lylatyou · 发表于 2012-1-2 19:42:46

回复【104楼】eblc1388
回复【98楼】frozenwolf
仿真的电路，似乎比不加运放跟随精度要高，不知道跟随方向对不对。
-----------------------------------------------------------------------
跟随方向正确, 但你做的仿真不正确或仿真软件计算本身有问题。
我【89楼】的电路加了运放跟随後, 误差比不用运放减小了十倍多。

-----------------------------------------------------------------------

加了跟随器后，输出1毫安一下的小电流，精度会变差。

回复【94楼】frozenwolf

(原文件名:20ma.png)
引用图片
这个电路和50楼的电路基本一样，但是多了一个r3的电阻，有点不明白，请高手看下
-----------------------------------------------------------------------

加入了与你的图中R4阻值相同的R3后，能够显著提高负载调解率（不同的RL情况下的输出准确度），因为运放两个输入是镜像电流源的缘故，两边反馈要均衡，线性度才好。

cjc2010 · 发表于 2012-1-2 18:03:21

eblc1388 · 发表于 2012-1-2 18:01:35

回复【98楼】frozenwolf
仿真的电路，似乎比不加运放跟随精度要高，不知道跟随方向对不对。
-----------------------------------------------------------------------
跟随方向正确, 但你做的仿真不正确或仿真软件计算本身有问题。

我【89楼】的电路加了运放跟随後, 误差比不用运放减小了十倍多。

jishanlaike · 发表于 2012-1-2 18:01:27

mark

LSZD · 发表于 2012-1-2 17:42:27

回复【73楼】bluehans
mark
-----------------------------------------------------------------------

phone · 发表于 2012-1-2 17:29:34

mark

tangwei039 · 发表于 2012-1-2 17:24:57

记号

xrwf_2009 · 发表于 2012-1-2 15:59:51

记号

frozenwolf · 发表于 2012-1-2 15:22:53

(原文件名:0-20ma.jpg)
网上找的电路，说是再加个运放跟随

(原文件名:fz20ma.JPG)
仿真的电路，似乎比不加运放跟随精度要高，不知道跟随方向对不对。

jack_yu · 发表于 2012-1-2 14:57:12

mark!

yujintian · 发表于 2012-1-2 14:11:04

学习！

sunhot · 发表于 2012-1-2 13:18:57

mark!

frozenwolf · 发表于 2012-1-2 11:21:12

(原文件名:20ma.png)
这个电路和50楼的电路基本一样，但是多了一个R3的电阻，有点不明白，请高手看下

frozenwolf · 发表于 2012-1-1 23:41:25

mark

perfei89 · 发表于 2011-10-24 17:29:15

呵呵...根据具体工作环境来使用吧！
LM224在我们的产品上是不能正常工作的！
零漂过大！

suncq · 发表于 2011-10-22 23:04:19

50楼的单路应该能用，有空搭硬件试一下

trent5145 · 发表于 2011-10-22 22:36:19

学习了~

eblc1388 · 发表于 2011-10-22 19:58:51

给楼主的电路做了仿真, 在 20mA 输出时, 负载改变由 1欧至 800欧, 电流相差了 80uA, 是 20mA 的 0.4%。

负载在300-400欧时全段输出误差比较小。

(原文件名:0_20mA_5V.gif)

hero245 · 发表于 2011-10-22 18:54:31

输入的前级就是一个电压跟随器。输入的地与转换的地接在一起了。
我用的运放是LM2904，不知有没有影响呢？
谢谢了。我基础比较差，请指教。

lylatyou · 发表于 2011-10-22 17:44:51

输入端的上级最好是低阻抗的，比如运放缓冲。不要用电阻分压，另外上级电路与本电路应严格共GND。

做这个电路运放自身也要能够承受24V电压。用LM358可以，要精度高点的就用我图中那种。

hero245 · 发表于 2011-10-22 15:58:12

是的，是用12V。谢谢。
刚才我用了24V试了一下，三极管还是用9013，用24V后，会将输入拉低。
下周换个三极管试一下。

我再用BCX54代替9013，测试，上24V电源时还是会将输出拉低。
譬如：上电前输入是3.00V的，但转换电路接上24V电源时，输入就变成了2.88V。
用12V供电时不会有这种情况。

lylatyou · 发表于 2011-10-22 15:29:01

LS的，你电源电压是12V吧？

你算算啊，（250欧 + 470欧） * 20毫安就是 14.4V了，再算上二极管、三极管压降，电源至少得有17V才能拉得动470欧负载，其他阻值的负载同样办法计算。

如果你用24V电源，必须把三极管换成VCEO在40V左右的中功率管子才行，届时带470欧电阻负载无问题。

781905891 · 发表于 2011-10-22 15:28:15

mark

hero245 · 发表于 2011-10-22 15:03:50

回复【81楼】anlianxjl
50l的电路能用吗，我仿真怎么得不到正确结果呢
-----------------------------------------------------------------------

可以能用，我今天才试过。我按上面的电路搭了硬件电路，试了一下。Q1我用的是9013，结果是：负载只能在200欧以下，超过了200欧，到顶端时就上不去了。不知是什么原因？

负载：电流输出mA
1V 2V 3V 4V 4.9V
205欧 4 7.9 11.9 15.9 19.5
250欧 4 7.9 11.9 15.9 18.3
330欧 4 7.9 11.9 15.8 15.8
470欧 4 7.9 11.9 12.8 12.8

下面是protues7.5 的仿真文件
点击此处下载 ourdev_687346S6PWD8.rar(文件大小:23K) (原文件名:电压转电流2.rar)

qwerttt · 发表于 2011-10-21 17:15:32

先mark

anlianxjl · 发表于 2011-10-21 15:18:33

50L的电路能用吗，我仿真怎么得不到正确结果呢

huaxin · 发表于 2011-10-21 11:08:48

http://hi.baidu.com/solank/blog/item/1e12cacb775e248ac91768d5.html

4-20mA电流环，0-5V转4-20mA转换(2010－5－16更新)
2010-04-28 16:30
分立零件+运算放大器兜0～5V转0～20mA

采用双Op，双电源之电流环线路（Op在选用的时候需要输出比较大的电流）
线路没有做过流保护回路，可自行串入过流保护，和接反保护

INA133 组成之0～10V转4～20mA，电流环。然亦可改为0～5V只需修改其求和运算之电阻

0～5V转4～20mA之电流环，下面线路图纸中线路仿真因为修改图片中的数据，故而采用之前0～10之数据，仅仅修改电阻与参考电压之值而已。

～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
转换芯片使用
带有多种保护的V-I转换专用芯片[AM462]
基本功能特点
基本功能特点
单端接地电压信号转换成电流0/4-20mA 输出
集成了多种电路保护功能
集成了可调的恒流源/恒压源

典型应用
• 可调的电压转换电流电路(U/I)
• 可调的恒压/恒流源 (可对外提供)
• 带有保护的电压调整电路
• 对微处理器具有保护功能的输出级 (框架集成电路方案 [1])
• 微处理器的周边电路（供电、保护、工业标准模拟输出）
AM463规格书下载地址
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/197542/AME/AM462.html
4-20mA工业控制应用（视频）
http://focus.ti.com/download/trng/webcasts-cn/TI_Mirror_050607/presentation.htm
RCV420规格书下载地址
http://datasheet.eeworld.com.cn/pdf/96277_BURR-BROWN_RCV420.pdf
XTR101规格书下载地址
http://datasheet.eeworld.com.cn/pdf/69214_BURR-BROWN_XTR101.pdf

、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、

yuexian85 · 发表于 2011-10-21 11:07:09

做个记号学习了

wwqq · 发表于 2011-10-21 10:59:47

mark

zzz1367 · 发表于 2011-10-21 10:33:13

mark，留着用

fulitun · 发表于 2011-10-21 10:26:49

mark

ls81250 · 发表于 2011-10-21 10:15:07

标记。

zhoupxa · 发表于 2011-10-21 09:06:49

楼主的图不靠谱...

bluehans · 发表于 2011-10-21 08:54:00

mark

bg6agf · 发表于 2011-10-21 08:33:31

也做一会MARk 党。。。

r166 · 发表于 2011-10-21 08:23:51

标记。。。

lihuyong · 发表于 2011-10-21 08:05:04

手机上马克一下再看

tttt_cn · 发表于 2011-10-21 01:47:27

mark！！

hzxiaobao · 发表于 2011-10-20 21:42:34

本来工业上用，对4-20ma精度要求不是很高，因为我们都用该电流信号输出给变频器或者电动阀，或者风门驱动器，最主要的是一般我们都是用PID去控制，这更加降低了要求，工业上简单可靠实用，因为我不是搞仪表的,搞工控。如对精度有要求，大家帮我看看这个有没有问题

编辑删图

jeasen · 发表于 2011-8-14 15:22:22

可以试一试

lylatyou · 发表于 2011-8-14 13:23:28

可以用，温度范围窄些、精度差些就是了

suncq · 发表于 2011-8-14 00:22:18

运放能用lm358替代吗？lm358比OPA2237UA的最高电源电压低些。

lylatyou · 发表于 2011-8-13 15:12:14

55楼，9013不行的，9013的VCEO貌似是20V，这种电路通常要求不小于40V的，另外不能用S0T-23的封装，THETA(J2A)有300多°C/W，你算算就知道会产生多大发热了。我用SOT-89封装的贴片管子，输出上到20毫安，负载阻值较低的时候，感觉管子有点小热。

推荐的管子是 BCX54 中等功率三极管 SOT89贴片

ledatou · 发表于 2011-8-13 09:40:21

还是菜鸟的我只能仰望各位大神的讨论~~~

shunda · 发表于 2011-8-13 09:26:38

标记下

myhonour · 发表于 2011-8-13 09:11:55

mark

Sullivan · 发表于 2011-8-13 08:50:47

lz的图确实不怎么靠谱。
扩流BJT的基极起码要有个电阻吧，你现在实际上使用的是运放的输出电阻。BJT的跨导，也就是△Vbe/△Ic是巨大的，这样直驱不稳定。另外恒流电路要适应多种负载，要有补偿电路。这只能是最基本得原理图，照着实用还差得远。

Tomas_Yung · 发表于 2011-8-13 08:37:10

习惯用0-10v的！

xizi · 发表于 2011-8-13 02:00:16

回复【19楼】wwwjjjwww
回复【16楼】suncq
-----------------------------------------------------------------------
牛谈不上。呵呵，首先这个是高端输出地，需要隔离电源。然后就是
不隔离。这些问题大家都能看懂的。至于实地的成熟电路，还是要靠自己来做的。
-----------------------------------------------------------------------

该电路除了这两点问题之外，还有一个缺点：精度不高。
因为基极电流的影响没有消除。由于是射极反馈，所以该电路保证的是射极电流为0--20mA，而实际输出电流=射极电流-基极电流。
假设三极管放大倍数100倍，那么该电路的误差为1%。

suncq · 发表于 2011-8-13 00:15:52

另外，Q1用9013行吗？

suncq · 发表于 2011-8-13 00:14:38

有250 0.1%精度的啊

lylatyou · 发表于 2011-8-12 23:27:47

D1和R13是负载，LS的250欧的电阻是没有的，于是用200欧+49.9欧串联，这样才都是标准阻值，电阻的精度等级和运放选择由你自己的精度要求决定，可以是1%的，也可以是0.1%的。

suncq · 发表于 2011-8-12 23:18:30

回复【50楼】lylatyou 张伯伦
-----------------------------------------------------------------------

负载接在哪里？是R13吗？R6=249.9 有这个阻值的电阻吗？另外这些电阻都需要多高精度的？

jcxyx2011 · 发表于 2011-8-12 22:18:13

很好的贴子，学习了

lylatyou · 发表于 2011-8-12 19:26:46

(原文件名:420.jpg)

看看我的图，0~5V直转0~20毫安，有人问为什么不是0~5V转4~20毫安，我想说的是0~5V通常由DAC给出，假如说码字0000~3999表示输出0~5V，也就是0~20毫安，那么要转为4~20毫安的时候，我让码字在799~3999范围内不就行了？如果你硬件设计就是0~5V转4~20毫安，那你的产品面临需要0~20毫安输入的客户的时候，你就只有哭了，而我可以通过设置一个参数就能兼容两种需求，何乐而不为？

PS：
说下电路原理吧，运放会不遗余力使+端和-端电压相同对吧，于是有(Vin+VR6(2))/2=VQ1(E)/2，可得VQ1(E)-VR6(2)=Vin，于是流过流过R6的电流I=(VQ1(E)-VR6(2))/R6=Vin/R6，R6约=250欧，于是电路功能当然就是0~5V转0~20毫安啦。

至于电路带载能力，也就是R13的最大值，这样推导的，不考虑D1压降，设定三极管基极电压VQ1(E)，运放-端电压=VQ1(E)/2，而运放+端电压=(Vin+(Vin*R13)/(250+R13))/2，由于两端电压近似相等，可以推出如下关系：VQ1(E)=Vin+R/50；我们不难得到VQ1(E)的上限值=VCC-VQ1(CE-SAT)；"VQ1(CE-SAT)为调整三极管Q1的CE饱和压降"，约22.5V，那么可以算出当输入Vin=5V的时候，最大负载电阻R13为875欧（再大一点就上不到20毫安啦）。

如果你想提高准确度和抗干扰能力，可以用一个运放缓冲级去替代R7，同时R3可以改小，但是带来的问题就是这样的电路就只能做4~20毫安输出了，因为运放的最小输出电压只能接近VEE（0V），这样当Vin接近0V的时候，也会有一点电流输出，造成明显的误差。

这个才是搞工控的朋友需要的实用的4-20ma电路

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