4-20mA兩線制解決方案常作為信號輸出接口，為了實現高精度（0.1%/0.01%）的4-20mA輸出，本方案使用了DAC芯片（PAC）GP8102SL和GP8212SL，可以將PWM信號和I2C信號轉換成4-20mA電流輸出。

此方案有三部分電路組成，穩壓電路、GP8102SL芯片、4-20mA電流采樣反饋電路。穩壓電路保證不同的輸入電壓（24V）條件下輸出4-20mA電流保持穩定，輸入的供電電源范圍14V-32V；GP8102SL內置12BIT DAC可以將PWM信號轉換成電流輸出；電流采樣反饋電路采集輸出電流進行反饋，從而實現穩定的4-20mA電流兩線制輸出。

圖一是傳感器應用中，GP8102SL實現4-20mA輸出，并且輸出5V給前級MCU供電。保證整體靜態功耗小于4mA。

方案特點：

供電電壓范圍寬：14V-32V

內置DAC高精度輸出：0.1%

低溫漂：50ppm/℃

圖一

圖二是基于I2C接口DAC芯片GP8212SL的4-20mA兩線制解決方案。由于其內置了15bit的DAC，其精度可以實現0.01%線性度。

圖二

圖三是一般的設備使用的隔離型二線制4-20mA接口，前級只需要將PWM通過光耦隔離后送到后級，后級的電路直接實現4-20mA電流輸出，此方案通過隔離的方式，可以確保主系統的安全，不受到后級電路所面臨的各種干擾與損壞。

圖三

圖四原理說明：

首先系統的輸出總電流為I_total=I5+I6，由于R1=100Ω，R4=750KΩ，即I5是I6的7500倍，所以I6可以忽略。即輸出電流就等于經過電阻R1的電流I5。而I5等于各路內部浮地電流的匯總，I5=I1+I2+I3+I4。在4-20mA調節過程中，I1、I3、I4電流基本不變，主要通過I2來調節。I2的電流最大時接近20mA，所以串接R0電阻330Ω進行散熱，此電阻上最大承受的功率是0.132W，所以R0必須選擇1206以上的封裝，此電阻的精度要求±10%即可。

運放LM321的作用是將流過R1的電流所產生的壓降放大2倍后反饋到GP8102SL的第六腳FB，進行反饋，保證閉環的穩定性。

穩壓電路的作用是在內部浮地和VDD之間產生10V左右的電壓，保證芯片工作在穩定的電壓條件下。在24V供電條件下，作為驅動的NMOS Q1功率最大時會承受約0.24W，如果電壓越高則功率越大，推薦選擇SOT223以上的封裝，并且NMOS的閾值選在2V~3V。

由于電阻、運放等參數上的誤差，為了獲得高精度的輸出，一般需要單片機對PWM做4mA和20mA兩點校準，經過校準后可以達到0.1%的精度。如果需要獲得0.01%精度的產品，可以選擇客益電子GP8212SL芯片實現，內置15bit DAC。

電容C0和C1為兩個電容器，其中C0為瓷片電容，C1為電解電容。均選擇22uF以上。

圖四