在电路设计领域，4 - 20mA 发生电路是一种常用的电路类型，广泛应用于工业现场等场景。目前，网络上存在众多关于 4 - 20mA 发生电路的设计方案，也有现成的芯片可供使用，例如 AD694，笔者曾有过使用这款芯片的经历。然而，大部分的电路或芯片与单片机部分未实现隔离，同时几路 4 - 20mA 电路之间也缺乏隔离措施，这使得其在工业现场的稳定性容易受到影响。
　　通过对他人的隔离卡电路进行深入分析，我们得到了一种性能良好且成本较低的设计方案。该方案旨在提高 4 - 20mA 信号的稳定性，采用光耦实现信号隔离，并借助 PWM 与 RC 滤波来获得稳定的直流输出。
　　核心电路分析　　核心电路如下图所示：

　　在这个电路中，光耦起到了关键的隔离作用，其左侧与右侧实现了有效的电气隔离。光耦左侧一般由单片机、CPLD、DSP 等控制设备连接。光耦 4 脚上的 V_ref 为 5V 的基准源，这里可以选用如 TL431 等常见的基准源芯片。运放 3 脚的电压由两部分组成，一部分是光耦 3 脚输出的 PWM 信号，另一部分是可调电阻 R57 的调节电压。经过后面两组 RC 低通滤波处理后，得到稳定的直流电压，将该直流电压除以电阻 R55 的值，即可得到输出电流。
　　电路设计注意事项
　　可调电阻 R57 的作用：可调电阻 R57 在电路中主要用于提高基准。在一些情况下，原先的电流输出最低可能接近 0mA，通过合理调节 R57，可以将输出电流的下限提高到 4mA 左右。这样的调整方式能够简洁地提高输出精度，使得电路在实际应用中能够更准确地输出所需的电流信号。
　　相邻电路地之间的连接：每组 4 - 20mA 电路都是相互隔离的，但需要注意的是，相邻的 4 - 20mA 电路之间的两个地需要跨接一个压敏电阻。在实际测试过程中发现，如果不进行这样的连接，相邻电路之间会产生干扰。虽然目前具体的干扰原因尚不清楚，但这一现象在实际测试中得到了验证。如果有读者了解其中的原理，希望能够分享交流。
　　电源隔离方案：对于电源隔离，可以直接购买现成的 DCDC 隔离芯片。例如，笔者使用的金升阳 A2412S - 1WR2，功率为 1W，价格大概十几块一片，能够满足一般的使用需求。如果考虑到成本因素，也可以使用变压器来实现电源隔离，并且变压器还可以同时输出多路隔离电源。不过，变压器的设计相对复杂，由于笔者对变压器设计不太熟悉，这里就不详细展开讨论了。