在工業上經常會看到標準的電流采樣會使用4-20mA的電流范圍值。今天就對這個4-20mA的恒流源做一個簡單的仿真及計算。

下面是一個恒流源電路。現在所看到的是VCC為5V，輸出為19.6mA，想要進行4-20mA的變化改變VCC輸出即可實現電流的范圍變化。

電路圖如下：

上圖是在仿真中，R4為100R，現在的IO輸出為19.6mA。

現在是將輸出電阻R4調整為0R，現在的IO輸出為19.6mA。

本電路圖的計算過程如下：

UN/R2=UX/(R6+R2)

UN=UX*R2/(R6+R2)=UP

UP=UIN-(UIN-UO)*R1/(R1+R5)

R1+R5=R6+R2

UIN-((UIN-UO)*R1/(R1+R5))=UX*R2/(R6+R2)

R1=R2 R5=R6

UIN-((UIN-UO)*R1/(R1+R5))=UX*R1/(R1+R5)

UIN(R1+R5)-(UIN-UO)*R1=UX*R1

將上式化簡

UIN*R5+UO*R1=UX*R1

UIN*R5=(UX-UO)R1

UX-UO=UIN*R5/R1

IO=(UX-UO)/R3=UIN*R5/R1/R3=UIN*R5/(R1*R3)

帶入圖上所示參數進行計算即為：

Io=5*20k/(100k*51R)

Io=1V/51R

Io=19.6mA

綜上：仿真結果及計算過程完全吻合。