大家可能都很熟悉RS232，RS485，CAN工业上常用的总线都是传输数字信号的方式。那么，我们如何传输模拟信号呢？在工业上，一般需要测量各种非电气物理量，如温度、压力、速度、角度等，这些都需要转换为模拟电信号才能传输到数百米外的控制室或显示设备。工业上最广泛使用的是4~20mA电流传输模拟量。
采用电流信号的原因是不容易受干扰，因为工业现场的噪声电压的幅度可能达到数V，但噪声功率很弱，所以噪声电流通常小于nA所以给4-20级mA传输误差很小；电流源的内阻往往无限大，导线电阻串联在电路中不影响精度，因此可以在普通双绞线上传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端，我们只需要在地面上放置250欧姆的电阻就可以获得0-5V低输入阻抗接收器的优点是nA输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。
上限取20mA因为防爆要求:20mA电流通断引起的火花能量不足以点燃瓦斯。下限没有取0mA原因是能够检测断线:正常工作时不低于4mA，当传输线因故障断路时，环路电流降至0。常取2mA作为断线报警值。电流变送器将物理量转换为4~20mA电流输出必须有外部电源供电。最典型的是变送器需要两条电源线，加上两条电流输出线，总共连接四条线，称为四线变送器。当然，电流输出可以与电源公用线(公用线)VCC或者GND），它可以节省一条线，所以现在四线制变送器基本上被称为三线制变送器。其实大家可能都注意到了， 4-20mA电流本身可以为变送器供电。变送器相当于电路中的一个特殊负载。这种变送器只需要外线，因此被称为两线变送器。工业电流环标准下限4mA，因此，在范围内，变送器通常只有24V，4mA供电(因此，在轻负载条件下高效DC/DC电源（TPS54331,TPS54160)、低功耗传感器、信号链产品、低功耗处理器(如MSP430)两线制4-20mA收发很重要)。这使得两线传感器的设计成为可能和具有挑战性的。
一般需要设计一个VI输入0-3的转换器.3v，输出4mA-20mA，可采用运放LM358，供电 12v。
一般仪器的信号电流为4-20mA，最小电流为4mA,最大电流为20mA 。在传输信号时，由于导线上也有电阻，如果电压传输会在导线中产生一定的压降，接收端的信号会产生一定的误差，因此电流信号通常用作变送器的标准传输。
4~20mA.DC（1~5V.DC）信号系统是国际电工委员会（IEC）：模拟信号标准用于过程控制系统。我国从DDZ-Ⅲ这种国际标准信号系统开始用于电动仪表的传输信号4~20mA.DC，1.使用联系信号~5V.DC，即采用电流传输和电压接收的信号系统。
在工业现场，使用仪表放大器完成信号调节和长期传输，会产生以下问题：第一，由于传输信号为电压信号，传输线会受到噪声干扰；第二，传输线的分布电阻会产生电压降；第三，如何在现场提供仪表放大器的工作电压也是一个问题。
为了解决上述问题，避免相关噪声的影响，我们使用电流传输信号，因为电流对噪声不敏感。4~20mA使用4的电流环mA用20表示零信号mA信号的满刻度低于4mA高于20mA各种故障故障的信号。
现场仪表可实现两线系统。所谓两线系统，即电源和负载串联在一起，有一个公共点，而现场变送器和控制室仪表之前的信号联系和电源只使用两根电线。因为信号起点电流是4mA.DC，同时，仪表电气零点为4mA.DC，这种活零点不与机械零点重合，有利于识别断电、断线等故障。而且两线制还便于使用安全栅，利于安全防爆。
控制室仪表采用电压并联信号传输，同一控制系统所属仪表之间有公共端，便于检测仪表、调节仪表、计算机、报警装置，接线方便。
现场仪表与控制室仪表之间的联系信号为4~20mA.DC原因是：由于现场与控制室之间的距离较远，连接电线的电阻较大，如果电压信号远传，优于电线电阻和接收仪器输入电阻，误差较大，恒流源信号作为远传输，只要传输电路没有分支，电路中的电流不会随电线长度而变化，从而保证传输精度。
控制室仪表之间的联系信号为1~5V.DC原因是：为了方便多个仪器共同接收相同的信号，并有利于接线和形成各种复杂的控制系统。如果使用电流源作为联系信号，当多个仪器共同接收相同的信号时，其输入电阻必须串联，使最大负载电阻超过变送仪器的负载能力，接收仪器的信号负电位不同，会引起干扰，不能实现单一的集中电源。
使用电压源信号连接，与现场仪器连接的电流信号必须转换为电压信号，最简单的方法是在电流传输电路中串联250Ω4.标准电阻~20mA.DC转换为1~5V.DC，这项任务通常由配电器完成。
安全重点是考虑防爆安全火花仪表，在控制仪表能量的前提下，尽量减少维持仪表正常工作的静态和动态功耗。输出4~20mA.DC标准信号变送器的电源电压通常为24V.DC，直流电压的主要原因是不需要大容量的电容器和电感器，只需要考虑变送器和控制室仪表连接线的分布电容器和电感，如2mm2 导线的分布电容为0.05μ/km左右；单线电感为0.4mH/km左右；大大低于引爆氢的值，显然，这对防爆非常有益。
由于现场与控制室的距离较远，连接电线的电阻较大，如果电压源信号远传，由于电线电阻和接收仪器输入电阻的分压，会产生较大的误差，如果电流源信号远传，只要传输电路没有分支，电路中的电流就不会随电线的长度而变化，从而保证传输的精度。
最大电流20mA选择是基于安全、实用、功耗和成本。安全火花仪表只能使用低压、低电流~20mA电流和24V.DC对易燃氢也是安全的，对于24V.DC氢的引爆电流为200mA，远在20mA以上，此外还要综合考虑生产现场仪表之间的连接距离，所带负载等因素；还有功耗及成本问题，对电子元件的要求，供电功率的要求等因素。
输出为4~20mA大多数变送器是两线系统，两线系统是电源和负载串联在一起，有一个公共点，而现场变送器和控制室仪器之间的信号连接和电源只使用两根电线。为什么起点信号不是0mA？这是基于两点是变送器电路无静态工作电流无法工作，信号起点电流4mA.DC，这种活零点不与机械零点重合，有利于识别断电、断线等故障。
使用电流信号的原因是不易干扰，电流源内阻无限大。导线电阻串联在电路中不影响精度，可在普通双绞线上传输数百米。
由于工业现场的噪声电压容易受到干扰，因为工业现场的噪声电压范围可能达到数V，但噪声功率很弱，所以噪声电流通常小于nA所以给4-20级mA传输误差很小；电流源的内阻往往无限大，导线电阻串联在电路中不影响精度，因此可以在普通双绞线上传输数百米；由于电流源的大内阻和恒流输出，在接收端，我们只需要在地面上放置250欧姆的电阻就可以获得0-5V低输入阻抗接收器的优点是nA输入电流噪声只产生非常微弱的电压噪声。
上限取20mA因为防爆要求:20mA电流通断引起的火花能量不足以点燃瓦斯。下限没有取0mA原因是能够检测断线:正常工作时不低于4mA，当传输线因故障断路时，环路电流降至0。常取2mA作为断线报警值。电流变送器将物理量转换为4~20mA电流输出必须有外部电源供电。最典型的是变送器需要两根电源线，加上两根电流输出线，总共要接4根线，称之为四线制变送器。当然，电流输出可以与电源公用线公用VCC或者GND，可节省一条线，称为三线制变送器。事实上，你可能会注意到4-20mA电流本身可以为变送器供电。变送器在电路中相当于一个特殊的负载，特殊的是变送器的耗电电流是4~20mA根据传感器输出之间的变化。只需将显示仪器串在电路中即可。这种变送器只需要外接两根线，所以被称为两线制变器。工业电流环标准下限为4mA，因此只要在量程范围内，变送器至少有4mA供电。
因此、4-20mA的信号输出一般不容易受干扰而且安全可靠、所以工业上普遍使用的都是二线制4-20mA的电源输出信号。但为了能更好的处理传感器的信号、目前还有更多其它形式的输出信号：3.33MV/V；2MV/V；0-5V; 0-10V等。
这张图使用一个250欧姆的电阻将4到20mA的电流信号转换成1到5V的电压信号，然后使用一个RC滤波加一个二极管（原谅我模拟电路不好，并不知道是什么意思）接到单片机的AD转换引脚。