昨天，我发了一篇微头条，文中先容了一个这两天设计的多路4-20mA旗子暗记检测模块。
网友反应强烈，不少网友表示，这是一个不实用的电路，没有考虑可靠性、抗滋扰、精度等成分。
为了避免误导网友，我特意再发一条文章对一些问题做一些澄清。
关于电路事理
４-20mA电流检测电路
4-20mA电流旗子暗记通过0.1%精度的采样电阻R31得到0.4V-2.0V的电压。
该电压由R27、C31组成的低通滤波器滤除滋扰旗子暗记之后送到运放LM224的同相输入端。
D12、D16二极管实现对运放的输入限幅保护，选择正引导通电压低至0.3V旁边的肖特基二极管1N5819。
(更正：肖特基二极管的泄电流太大，会对检测精度产生巨大的影响，该当选择开关二极管1N4148，而且电阻R27、R36该当减小至1K，拜会微头条https://www.toutiao.com/a1697844511183875)
当输入电压低于-0.3V时，二极管D16导通，输入被钳位至-0.3V。
当输入电压高于+5.0v+3.0V时，二极管D12导通，输入被钳位于5.3V。
从而，通过这两个二极管，输入电压被限定在-0.3V-5.3V的范围内。
由于LM224并非轨对轨的运放，其输出最高电压大概为事情电压VCC-1.5V。
当输入最高为5.3v时，输出最高电压约为5.3V-1.5V=3.6V。
根据STM32F103x处理器的规格书，其仿照输入口为非5V容忍的端口，最高输入电压为4.0Ｖ，考虑偏差，仍能知足规格哀求。
STM32F103x的最大规格哀求
所检测的物理量(压力、温度等)并不会在ms级以下剧烈变革，目前考虑100ms的变革频率，掌握器按照100ms/次的频率刷新数据；
因此，选择10K的电阻以及 0.1uF的电容组成低通滤波网络滤除滋扰，其时间常数为1ms。
-3dB的截止频率为159Hz，不会影响变革频率为10Hz旁边的物理量的检测。
关于输入保护
这个模块只是掌握系统中的一个设备，在4-20mA旗子暗记的前级还有4-20mA的旗子暗记隔离器、浪涌保护器等器件。
4-20mA旗子暗记隔离器
因此，雷击、浪涌等的输入保护由这些器件实现。由于体积限定，没有在旗子暗记输入端增加TVS进行保护；
关于抗滋扰
远处的4-20mA旗子暗记经由正、负两根导线传到掌握器端。
4-20mA电流为差分旗子暗记，转成电压之后其幅度相同，相位相差180度;
假设正极旗子暗记为Vs，则负极旗子暗记为-Vs；
由于两根导线长度相同，经由的区域相同。
而且一样平常建议用双绞线传输，因此耦合在两根导线上的滋扰旗子暗记幅度相同，相位相同，
即为共模旗子暗记，假设都是Vn，导线上的电阻为r，旗子暗记正极的输入电阻为R+，旗子暗记负极的输入电阻为R-，
当把正极的旗子暗记输入到同相端，同相放大倍数为a1,
把负极的旗子暗记输入到反相端，反相放大倍数为a2，
则共模的滋扰旗子暗记在运放输出端得到的电压为：
当旗子暗记正极的输入电阻与旗子暗记负极的输入电极相同，以及同相端放大倍数与反向端放大倍数相同时，经由运放之后，共模滋扰旗子暗记的输出幅度为０。
在本电路图中，旗子暗记正极相对地的输入电阻为R31，旗子暗记负极相对地的输入电阻为0Ω。
而且，旗子暗记输入到LM224为单端输入而非差分输入，
从而正极耦合的滋扰旗子暗记与负极耦合到的滋扰旗子暗记无法通过运放相互抵消。
以是该电路的抗滋扰能力差，考虑到旗子暗记隔离器支持4-20mA的差分输入，而且到掌握器的间隔近、连线短，引入的滋扰旗子暗记也小。
在这种情形下，本电路仍旧可以利用。
关于运放的输入偏置电压和温度稳定性
在25°C时，LM224的输入失落调电压的范例型为2mV，最大值为9mV。
而当输入电流为4mA时，其对丈量精度的影响最大为9mV/400mV=2.25%。
如果输入失落调电压对不同器件、不同温度都是一样，而且不存器件老化而改变。
则可以通过软件标定的方法肃清其对精度的影响。
但是该失落调电压可能每一个器件都不一样，而且随温度变革而变革...
其输入失落调电压的温漂为7uV-30uV/°C。
当事情温度达到85°C时，其输入失落调电压将增加至2mV-9mV+(7uV-30uV)60=2.42mV-10.8mV。
综合考虑，在全温度范围内，仅仅输入失落调电压就会造成2.7%的精度丢失。
因此，须要选择低输入失落调电压，高温度可靠性的器件。
处理器A/Ｄ检测的参考电压对精度的影响
处理器以A/D转换的参考电压为基准，采取逐次逼近的方法对仿照旗子暗记进行数字转换。
假设参考电压为Vref，输入电压为Vin，对付12位的A/D转换模块。
其得到的AD值为：
Vref的精度将会影响检测的精度。
在本电路中，直策应用场置器的3.3V的事情电源作为参考电源。
该事情电源由LDO芯片LM1117-3.3产生，其同等性、温度稳定性都比较差。
因此，须要将一个精密电压源产生的精密电压进行A/D转换，利用得到的数值对其它通道的A/D数值进行改动。
另一个严重的隐患
当输入电压超过了5.3V之后，二极管D12导通，高电压注意灌输到5.0V的电源，能量无法被花费，全部被5.0V的电源接管，可能导致5.0V的电源瞬间被抬升而无法稳压至5.0V。
导致运放输出电压超过4.0V，造成处理器破坏。
可能导致由5.0V供电的设备破坏，乃至直接导致5.0V的稳压电源破坏。
空想的做法是在输入端接上TVS管，碰到高压时，TVS管导通可以花费能量，避免能量通过D12导入到5.0V的电源。
