一、高精度数据采集板设计
1.1 4-20mA电流环设计
常见的标准模拟量信号有：0-5V、0-10V、±5V、±10V、4-20mA、0-20mA或4-24mA。常见的变送器或传感器采用上述一种或多种制式输出标准信号。
常见二次仪表或采集卡一般可接受上述一种或多种制式的输入信号。
当变送器或传感器的输出信号与二次仪表或采集卡输入信号制式不同时，我们需要在它们之间增加一个转换器。
由于4-20mA标准信号具有抗干扰能力强，传输过程无衰减等优点，在测控领域得到了广泛的应用。
经常为了实现接口兼容或提升电磁兼容性，需要将0-5V、0-10V等标准电压信号转变为4-20mA标准电流信号，或者需要将4-20mA电流信号转变为适合采集卡输入的0-5V或0-10V标准电压信号。
上述转变通常通过一运算放大器为核心的模拟电路实现，也有采用如AD693、AD694、AM462、XTR105等专用4-20mA转换或隔离IC。图1为0-5V电压输入转换为4-20mA电流输出的典型电路原理图：
图1 0-5V转换为4-20mA电路原理图
各种转换电路具有成本低，体积小等优点，适合在专用量产的产品中应用，由于受通用性差、制作周期，产品调试，电磁兼容等等问题的影响和约束，不适合用于解决工业现场临时遇到的转换问题。
第二节的图1中所示电路可以较好的满足0-5V至4-20mA的转换，适当变换电路，也可实现0-5V至0-20mA的转换。
当输入和输出固定时，可以采用专用电路实现转换。当希望转换电路较通用时，比如说，输出可以是0-5V、0-10V、±5V、±10V、4-20mA、0-20mA或4-24mA等7种制式时，要考虑7种电路的组合。而当输入也要在7中制式中中选择时，根据排列组合原理，需要7×6=42种电路的组合，电路将过于复杂而变得不实用。
实时上，在计算机技术高速发展和广泛应用的今天，这种排列组合类的问题，完全可以交给各类微处理器通过软件实现，输入只需实现0-24mA电流和±10V电压的测量，输入电路匹配一个250Ω的高精度采样电阻，将20mA电流信号变换为5V电压信号，再经过放大变换为10V标准电压信号，之所以不采用500Ω电阻，是为了降低前端变送器的输出负荷，同时，也降低了对前端变送器的最大顺从电压的要求。电压信号可直接输入。若电压输出的前端变送器不能驱动250Ω，可通过拨码开关切除采样电阻，降低变送器的二次负荷。
不论是电压信号还是电流信号，经过上述调理电路之后，均变为AD可接受的标准±10V电压信号。AD转换器输出数字信号经过并/串转换电路变换为串行数据输出。
为了兼容4-24mA电流信号或测量更宽的电压、电流范围，以便与各种电量或非电量传感器、变送器输出兼容，调整电路参数可允许电路输入500mA、30V的峰值电压和峰值电流信号。湖南银河电气有限公司研制的OPC420/A光纤转换器就是这样的测量装置。 同时，变送器输入采用多量程自动量程转换电路，可精确测量1mA～500mA、60mV～30V以内的各种电流和电压信号。为了提高信号传输的电磁兼容性和延长无损传输距离，输出数字信号采用光纤传输。OPC420/B光纤转换器为将上述数字信号转变为各种标准模拟量输出的转换装置。其输出可兼容0-5V、0-10V、±5V、±10V、4-20mA、0-20mA或4-24mA等7中标准模拟量传输制式。通过拨码开关可方便的切换输出制式。
图2 OPC420/A和OPC420/B组合使用实现4-20mA等各种标准或非标准模拟http://www.stmcu.org/module/forum/thread-565462-1-1.html 精密电阻分压采集>10V电压输入信号http://www.reader8.cn/jiaocheng/20131120/2038792.html 4-20mA输入 ADC采样处理思路http://www.amobbs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=3826105&highlight=AD%E8%BE%93%E5%85%A5&_dsign=65671cb9 电阻分压解决输入
1.2 数字输出输入光耦隔离
二、教学视频
2.1 模拟比例积分控制PID电路
2.2 宽带直流放大器电路
2.3 波形采集存储与回放
