一、差分信号
差分信号是用一个数值来表示两个物理量之间的差异。

电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。

从严格意义上来讲，所有电压信号都是差分的，因为一个电压只能是相对于另一个电压而言的。

即两个电压之间的差。

例如，301V和300V之间的差分电压，就是1V。

当'地'当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端信号。

使用差分信号的好处
一、因为你在控制'基准'电压，所以能够很容易地识别信号。

在一个地做基准，单端信号方案的系统里，测量信号的精确值依赖系统内'地'的一致性。

如果’地’受到了干扰，单端系统就会受到影响，如果是采用差分系统，无论地是否一致，所采集的信号’浮’在空中，不受地的影响，所以可以降低干扰，提升系统信号采集的准确。

具有优异的抑制零点漂移的特性
二、差分信号对外部电磁干扰（EMI）是高度免疫的。

一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。

既然电压差异决定信号值，这样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰。

两端同时受到干扰，但两端之间的差确保持着相对稳定。

干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。

三、在一个单电源系统，能够从容精确地处理'双极'信号。

为了处理单端，单电源系统的双极信号，我们必须在地和电源干线之间某任意电压处（通常是中点）建立一个虚地。

用高于虚地的电压来表示正极信号，低于虚地的电压来表示负极信号。

接下来，必须把虚地正确地分布到整个系统里。

而对于差分信号，不需要这样一个虚地，这就使我们处理和传播双极信号有一个高真度，而无须依赖虚地的稳定性。

差分放大电路的差模工作状态分为四种:
1. 双端输入、双端输出（双----双）
2. 双端输入、单端输出（双----单）
3. 单端输入、双端输出（单----双）
4. 单端输入、单端输出（单----单）
二、仪表接线
工业上最广泛采用的标准模拟量电信号是用4~20mA直流电流来传输模拟量。

采用电流信号的原因是不容易受干扰。

并且电流源内阻无穷大，导线电阻串联在回路中不影响精度，在普通双绞线上可以传输数百米。

上限取20mA是因为防爆的要求：20mA的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯。

下限没有取0mA的原因是为了能检测断线：正常工作时不会低于4mA，当传输线因故障断路，环路电流降为0。

常取2mA作为断线报警值。

电流输出型变送器将物理量转换成4~20mA电流输出，必然要有外电源为其供电。

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一根线（公用VCC或者GND），可节
省一根线，称之为三线制变送器。

所谓两线制仪表是指仪表与外界的联系只需两根导线。

多数情况下，其中一根为+24V电源线，另一根既作为电源负极引线，又作为信号传输线。

在信号传输线的末端通过一只标准负载电阻（也称取样电阻）接地（也就是电源负极），将电流信号转变成电压信号。

两线制仪表接线方法如右图所示。

两线制仪表的另一好处是：可以在仪表内部，通过隔直、通交电容，在电流信号传输线上叠加数字脉冲信号，作为一次仪表的串行控制信号和数字输出信号，以便远程读取，成为网络化仪表。

两线制变送器如图一所示，其供电为24V.DC，输出信号为4-20mA.DC，负载电阻为250Ω，24V电源的负线电位最低，它就是信号公共线，对于智能变送器还可在4-20mA.DC信号上加载HART协议的FSK键控信号。

图一两线制变送器接线示意图
4~20mA两线制压力表连线图
两线制的优点是：
1、不易受寄生热电偶和沿电线电阻压降和温漂的影响，可用非常便宜的更细的导线；可节省大量电缆线和安装费用；
2、在电流源输出电阻足够大时，经磁场耦合感应到导线环路内的电压，不会产生显著影响，因为干扰源引起的电流极小，一般利用双绞线就能降低干扰；两线制与三线制必须用屏蔽线,屏蔽线的屏蔽层要妥善接地。

3、电容性干扰会导致接收器电阻有关误差，对于4～20mA两线制环路，接收器电阻通常为250Ω（取样Uout=1～5V）这个电阻小到不足以产生显著误差，因此，可以允许的电线长度比电压遥测系统更长更远；
4、各个单台示读装置或记录装置可以在电线长度不等的不同通道间进行换接，不因电线长度的不等而造成精度的差异，实现分散采集，分散式采集的好处就是：分散采集，集中控制....
5、将4mA用于零电平，使判断开路与短路或传感器损坏（0mA状态）十分方便。

6、在两线输出口非常容易增设一两只防雷防浪涌器件,有利于安全防雷防爆。

由于4-20mA.DC(1-5V.DC)信号制的普及和应用，在控制系统应用中为了便于连接，就要求信号制的统一，为此要求一些非电动单元组合的仪表，如在线分析、机械量、电量等仪表，能采用输出为4-20mA.DC信号制，但是由于其转换电路复杂、功耗大等原因，难于全部满足上述的三个条件，而无法做到两线制，就只能采用外接电源的方法来做输出为4-20mA.DC的四线制变送器了。

四线制变送器如图二所示，其供电大多为220V.AC，也有供电为24V.DC 的。

输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250Ω，或者0-10mA.DC，负载电阻为0-1.5KΩ；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路形式不同而数值有所不同。

图二四线制变送器接线示意图
有的仪表厂为了减小变送器的体积和重量、并提高抗干扰性能、减化
接线，而把变送器的供电由220V.AC改为低压直流供电，如电源从24V.DC 电源箱取用，由于低压供电就为负线共用创造了条件，这样就有了三线制
的变送器产品。

三线制变送器如图三所示，所谓三线制就是电源正端用一根线，信号
输出正端用一根线，电源负端和信号负端共用一根线。

其供电大多为24V.DC，输出信号有4-20mA.DC，负载电阻为250Ω或者0-10mA.DC，负载电阻为
0-1.5KΩ；有的还有mA和mV信号，但负载电阻或输入电阻，因输出电路
形式不同而数值有所不同。

图三三线制变送器接线示意图。