電路中,往往用電壓指示或者傳輸0和1,為什麼不用電流信號呢?

2020-12-05 容濟點火器

二進位0和1的可以用各種物質狀態來描述的,比如機械的凸起代表1,平面代表0,早期科學家都成功設計了機械計算器。而磁體的南北極也可以對應這兩種狀態,電流當然也是可以用來傳輸和表示信號的,理論上也可以通過大小電流來指示0或者1,但是沒有電壓方便,主要是電流測量起來麻煩。而有電壓電流的場合,一般都會有電壓存在,既然人們選擇了電壓做為0或者1,已經找到一個基準了,當然就沒有必要折騰電流了,請關注:容濟點火器

實際上,在工業上電流傳輸信號還是得到大規模應用的,而且比電壓傳輸效果還要好,它就是4-20ma的模擬量。很多測量用的傳感器,都是變送輸出4-20ma模擬量,給二次儀表或者控制器使用。比如壓力傳感器測量出來0-10MPA,0MPA對應4ma,10MPA對應20ma,以此類推。

之所以模擬量信號傳輸使用了電流信號,主要是電流信號在傳輸過程中有優點,因為線路上有線阻,而傳感器供應的電源是電壓源,如果使用了1-5VDC的電壓來變送,在線路上會因為線阻產生壓降,比如測量到的信號是10MPA,對應5VDC,因為壓降,傳輸到儀表這頭,可能只有4.8VDC,這樣會造成儀表讀取的數據和實際值有偏差,而且線阻會受到線長度,線的粗細還有溫度等影響,不好補償。

而使用了電流信號來傳輸,線路的電阻變化,並不會影響電流信號的大小。而且一些幹擾信號,只會影響到電壓值,對傳感器的電壓要求比較高,使用電流傳輸可以避免這些問題。為什麼不使用0-20ma,主要是考慮到如果傳輸回來斷線或者短路了,4-20毫安電流會變成0,現場很容易及時發現並解決問題,而0-20毫安,就容易混淆了。

實際上,電流僅僅在模擬信號傳輸上有這個優點,真正到了儀表或者單片機裡邊,往往都要變成電壓信號再處理的,比如加一個250歐姆的電阻,4-20毫安會變成1-5伏信號來處理,最終還是要變成電壓信號的。

電流信號測量時候,往往都要串聯在迴路裡邊來實現,比如你用萬用表測量回來電流,需要斷開線路,把萬用表的兩隻表筆分別串進去才可能測量到。而測量電壓的時候,根本不用動到線路,直接找到要測量的電壓點,並聯兩隻表筆上去就可以測量到了,只要萬用表的阻抗夠大,不會對測量的電路有任何影響。正是因為這個,電壓測量比電流測量簡單很多,而且安全可靠,不會影響到正常工作的線路狀態,因為人們普遍使用了電壓源來做基準,而不是以電流源。

在這個基準上,可以用高電壓和低電壓來表示0和1,在數位化以後的信號傳輸,再也不擔心模擬時代那種傳輸過程中的壓降問題和幹擾問題了。既然電壓信號傳輸得缺點被解決了,而它容易測量的優點又得到了最大發揮,所以市場上就形成了電壓源為核心的產品世界,幾乎所有產品設計都是以電壓來考慮的,電流往往是在電壓滿足前提下的功率和容量問題了,也不會有人單獨設計一套電流大小來判斷0和1的電路體系,否則無法兼容市場上的其他產品。

相關焦點

  • 為什麼採用4~20mA的電流來傳輸模擬量?
    大家可能會非常熟悉RS232,RS485,CAN等工業上常用的總線,他們都是傳輸數位訊號的方式。那麼,我們用什麼方式來傳輸模擬信號呢?傳輸信號時候,因為導線上也有電阻,如果用電壓傳輸則會在導線內產生一定的壓降,那接收端的信號就會產生一定的誤差了,所以一般使用電流信號作為變送器的標準傳輸。 一、什麼是4~20mA.DC(1~5V.DC)信號制?
  • 為什麼採用4—20mA的電流來傳輸模擬量?
    大家可能會非常熟悉RS232,RS485,CAN等工業上常用的總線,他們都是傳輸數位訊號的方式。那麼,我們用什麼方式來傳輸模擬信號呢?工業上普遍需要測量各類非電物理量,例如溫度、壓力、速度、角度等,這些都需要轉換成模擬量電信號才能傳輸到幾百米外的控制室或顯示設備上。工業上最廣泛採用的是用4~20mA電流來傳輸模擬量。
  • 具體的電路來分析電壓、電流和電阻三者之間的關係
    電阻是一個實實在在的物理元器件,通過歐姆定律我們可以知道,電壓、電流和電阻三者之間的關係,U=I*R。我們通過一個具體的電路來分析這三者之間的具體關係,請看下面的一張最簡單的電路圖。這個電路圖只有一個電源一個電阻和一些導線組成。當然這個電阻的阻值也可以通過用萬用表來直接測量。
  • 採用4—20mA的電流來傳輸模擬量的原因
    V,但是噪聲的功率很弱,所以噪聲電流通常小於nA級別,因此給4-20mA傳輸帶來的誤差非常小;電流源內阻趨於無窮大,導線電阻串聯在迴路中不影響精度,因此在普通雙絞線上可以傳輸數百米;由於電流源的大內阻和恆流輸出,在接收端我們只需放置一個250歐姆到地的電阻就可以獲得0-5V的電壓,低輸入阻抗的接收器的好處是nA級的輸入電流噪聲只產生非常微弱的電壓噪聲。
  • 惠科達儀表:為什麼變送器和傳感器要用4~20mA作傳送信號?
    傳輸信號時候,因為導線上也有電阻,如果用電壓傳輸則會在導線內產生一定的壓降,那接收端的信號就會產生一定的誤差了,所以一般使用電流信號作為變送器的標準傳輸。一、什麼是4~20mA.DC(1~5V.DC)信號制?4~20mA.DC(1~5V.DC)信號制是國際電工委員會(IEC):過程控制系統用模擬信號標準。
  • 智能電錶中的電流與電壓採樣電路設計
    打開APP 智能電錶中的電流與電壓採樣電路設計 Dick 發表於 2014-09-25 11:18:45   電流採樣電路使用分流器:其中R57、R56為採樣電阻,C21、C22為採樣電容,他們為採樣通道提供了採樣電壓信號,採樣電壓信號的大小由分流器的阻值和流過其上的電流決定。
  • 標準電壓電流信號
    我們介紹以下信號。0-10V電壓型信號信號直觀,便於檢測。對於設備調試和維護時,測量比較方便,但是模擬量信號輸入設備輸入電阻比較大,因此線路在傳送時受到電磁幹擾,即使產生很小的電流·,也會產生很大的電壓降,因此,電壓信號型模擬量系統的抗幹擾能力差。
  • 基於電流控制電流傳輸器的電流模式積分電路的設計和分析
    在此基礎上,設計了基於電流控制電流傳輸器的電流模式積分電路,並利用Hspice軟體進行輸入為正弦波和方波時的輸出波形的仿真驗證。本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201809/389098.htm在模擬電子電路中,人們長久以來習慣於採用電壓作為信號變量,並通過處理電壓信號來決定電路的功能。
  • 電壓和電流反饋放大電路圖
    打開APP 電壓和電流反饋放大電路圖 機電匠 發表於 2020-05-02 17:06:00   按照輸出端,對輸出量的取樣對象,可以分為電壓和電流反饋。
  • 電壓串聯負反饋電路和電流串聯負反饋電路的區別和特點是什麼?
    最簡單的區分方法是:若輸出端的反饋取樣點跟輸出在同一點的話就是電壓反饋,不在同一點的話就是電流反饋;在輸入端,如果反饋信號和輸入信號接在同一輸入端的話就是以電流的形式參與計算,是電流負反饋,如果反饋信號和輸入信號接在放大電路的不同端子上的話,那麼就是以電壓形式參與運算,是電壓負反饋。
  • 淺析串聯電路和並聯電路中的電流、電壓的規律與特性
    串並聯電路中電流的規律與特性   串聯電路特點:   串聯電路中,電流處處相等,即I=I1=I2=…=In。在串聯電路中只要測出任何一個位置的電流,就知道了其他位置的電流。   並聯電路電流規律:   在並聯電路中,幹路電流等於各支路電流的和,即I=I1+I2+…+In。式中I表示幹路中的電流,I1到In分別表示各支路中的電流。   實驗探究串聯電路的電流規律:   1.
  • 用高壓I2C電流和電壓監視器進行測量
    從工業和電信應用到汽車和消費電子產品的所有產品中,準確的電源電壓和電流監視對節省功率和保證可靠性都是至關重要的。  監視至一個系統的電源輸入需要多種組件。為了測量電流,需要一個檢測電阻和放大器,而且如果放大器共模範圍擴展到正的電源軌並將其輸出轉換到地是最方便的。需要精確電阻分壓器來測量電壓,而且如果有多於 1 個電壓要監視,那麼還必須給這個組件表增加一個多路復用器。
  • 為什麼變送器常用4-20mA電流而不用電壓信號?
    科技引領生活,愛科技的小青年帶你在科技的海洋裡無限衝浪……首先要知道,變送器信號和模擬量4-20mA這應該是兩個概念,變送器信號一般情況下都是模擬量信號,而模擬量信號可以是4-20mA電流,也可以是1-5V的電壓。
  • 差分信號共模電壓ADC輸入電路設計
    混頻器輸出的是差分信號,其共模電壓誤差往往比較大,在送到ADC輸入端之前需要進行濾波並且要把直流電平轉換到ADC輸入所需的電平上。這樣的設計就比較有挑戰性。  在放大器輸出端和ADC輸入端之間,往往需要二階濾波電路。
  • 電壓/電流與電壓/頻率轉換電路(V/I、V/F電路)
    令R1=R2,則有  V0+Vm=V+=V-=(1+k)Ib·Rw=(1+1/k)Io·Rw  其中k》1,所以Io≈(Vo+Vin)/Rw。  由上述分析可見,輸出電流Io的大小在偏置電壓和反饋電阻Rw為定值時,與輸入電壓Vin成正比,而與負載電阻R的大小無關,說明了電路良好的恆流性能。改變V0的大小,可在Vin=0時改變Io的輸出。
  • 差分信號共模電壓ADC輸入電路設計及分析
    在放大器輸出端和ADC輸入端之間,往往需要二階濾波電路。一方面,需要在ADC輸入管腳前面放置電容來吸收ADC內採樣保持電路的開關幹擾。另一方面,需要在放大器輸出端放置電阻或電感來隔離這個容性負載,從而確保放大器的輸出穩定。設計二階濾波的目的是獲得更好的濾波特性和截至頻率。
  • 電路基礎知識——電流和電壓
    電流和電壓:一、電路如圖1——1a所示,用開關和導線將乾電池和小燈泡連接起來,只要合上開關,有電流流過,小燈泡就會亮起來。與此相似,將電風扇接上電源,只要合上開關,有電流流過,電風扇就會轉起來(圖1——1b)。像這樣電流流通的路徑稱為電路。
  • 為什麼4-20mA直流電流是標準信號?
    ,那為什麼不選擇其它的輸出數值呢?我國從DDZ-Ⅲ型電動儀表開始採用這一國際標準信號制,儀表傳輸信號採用4-20mA.DC,聯絡信號採用1-5V.DC,即採用電流傳輸、電壓接收的信號系統。一、為何遠傳信號要用電流源?
  • 數字電路中上拉電阻和下拉電阻作用和選用選擇
    COMS門的可參考74HC系列  設計時管子的漏電流不可忽略,IO口實際電流在不同電平下也是不同的,上述僅僅是原理,一句話概括為:輸出高電平時要餵飽後面的輸入口,輸出低電平不要把輸出口餵撐了(否則多餘的電流餵給了級聯的輸入口,高於低電平門限值就不可靠了)  在數字電路中不用的輸入腳都要接固定電平,通過1k電阻接高電平或接地。  1.
  • 高速電路設計和信號完整性分析
    隨著技術的進步,目前高速集成電路的信號切拘時間已經達到幾百ps,時鐘頻率也可達到幾百MHz如此高的邊沿速率導致印刷電路板上的大量互連線產生低速電路中所沒有的傳輸線效應,使信號產生失真,嚴重影響信號的正確傳輸。若在電路板設計時不考慮其影響,邏輯功能正確的電路在調試時往往會無法正常工作。