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两线制4~20mA电流转换器在电信号转换传输中起着重要作用,它能将输入的电压信号转换成电流信号输出。微弱的电压信号在传输过程中很容易受到干扰,而毫安级电流信号在传输过程中受到的干扰影响就比较小,而且电压信号会因为传输线的分布电阻产生压降而有所衰减,并且环境温度变化时传输线电阻还会改变,所以电流信号比电压信号更加稳定,更适合作为传输信号。而一般的工业现场所采集的数据信号都是电压信号,需要电流转换器转换成电流信号后才能精准地远距离传输给控制室,所以电流转换器在电信号转换传输过程中起着重要的作用,能够应用于各种工业领域比如:远程压力&温度传感器、远程数据采集等,因此对电流转换器的研究具有非常重要的意义。本文对电流转换器芯片进行了深入研究,基于2μm+40V的Bipolar双极工艺,设计了一款用于远距离信号传输的两线制4~20mA电流转换器。基于设计目标及常规电流转换器电路结构,制定了主要参数的预期设计指标,完成了两线制4~20mA电流转换器的电路系统架构设计,并划分了各个子模块,并明确了各个子模块在两线制电流转换器电路系统中的作用。在此基础上完成了共基极运放、低输出阻抗运放、高摆幅运放、电流源电路、偏置电路、稳压电路以及ESD保护电路模块的晶体管级电路设计,利用Spectre仿真工具对电流转换器各个模块电路以及系统电路进行仿真和优化,确定各个模块电路中三极管、二极管、电阻、电容等器件的参数,以得到满足预期设计指标的电流转换器电路。利用Virtuoso Layout Editor工具完成电流转换器版图设计,然后用Calibre完成了版图的DRC、LVS、ERC等检查,并进行PEX版图寄生参数提取,利用ocean脚本完成电路后仿真验证并优化版图,最后设计出满足要求的4~20mA电流转换器。仿真结果表明,电流转换器在供给电压15V~36V、环境温度-40~85℃条件下能够稳定地将输入信号转换为4~20mA的电流,并且可以通过调节外电阻R_G来调节需要转换的输入电压信号范围;零输出最大误差为32.99μA,输出范围误差最大为99μA;各项参数均满足预期设计目标。