网上这篇电路分享，并不是鼓励大家直接靠逆向抄板完成研发，而是放出一款从隔离栅设备逆向拆解得到的兼容采集前端，一套电路同时支持 4-20mA 电流信号、0~5V、0~10V 电压信号输入，用模拟开关切换档位，经过采样、RC 滤波之后送给单片机 ADC，适合工业采集板、PLC 前端使用；很多工业硬件研发不会全部从零原创，经常参考成熟商用电路再做修改、加固、适配自己的主控，逆向更多用来学习成熟的信号调理、档位切换、防护思路，直接照搬会有版权、可靠性、适配性风险。这套电路分成电流采样支路、电压分压增益支路、模拟开关切换、RC 滤波、共用参考点 V_COM，电流模式下依靠采样电阻把电流转为电压，电压模式靠两组电阻网络做成高低增益，单片机控制模拟开关选择对应档位，把不同量程信号缩放到后端 ADC 能识别的区间，最后再配合软件做量程换算、零点满量程校准。如果你做 3.3V 供电单片机采集，这套方案刚好可以把 0~10V 高压电压、4-20mA 环路电流，统一转换成适合单端 ADC 的低压信号，同时自带基础抗干扰处理，不过实际落地的时候，还要额外增加防浪涌、TVS、隔离、精密电阻匹配这些环节，才能达到工业现场稳定使用的标准。
4-20mA 电流输入支路
- 信号流向：4~20mA 环路电流依次流过采样电阻、一阶 RC 低通滤波器，送到 4 选 1 模拟开关
- 回路开关：由一路 NMOS 管控制环路通断，单片机通过模拟开关同步控制这个管子
- 参考点特性：电流通路工作时，R4 几乎没有电流，V_COM 近似等于 0V，简化后续采集换算
- 核心逻辑：依靠采样电阻完成 I-V 转换，再滤波消除现场高频噪声，不使用额外运放也能完成基础采集
0~5V / 0~10V 电压输入支路
- 档位划分：设计两组分压，分为高增益档位、低增益档位
- 档位选择：0~5V 优先切高增益，提升小信号采集分辨率；0~10V 切低增益，防止 ADC 超量程
- 分压网络：采用串联精密电阻，模拟开关切换不同分压抽头，输出到后端采样节点
- 计算示例
| 输入信号 | 档位 | 采集后电压 |
|---|---|---|
| 1V | 高增益 | 约 0.2035V |
| 5V | 低增益 | 约 0.0219V |
模拟开关控制逻辑
- 芯片型号：SGM4582 四选一模拟开关
- 控制引脚：A、B 由单片机 IO 控制，用来切换 X 通道
- Y_OUT：固定连接 V_COM，作为采集公共参考
- SW_A：专门控制 4-20mA 环路 NMOS，选中电流通道时导通环路
这套电路的优缺点清单
✅ 优点
- 单路前端兼容三种常用工业模拟量，节省 PCB 面积
- 共用一套滤波和后级采集，主控软件处理逻辑统一
- 结构简洁，不需要多路独立运放，物料成本可控
- 参考成熟隔离栅电路，原生考虑了环路供电采集场景
❌ 短板
- 属于逆向参考电路，没有原厂可靠性报告，不能直接量产
- 缺少隔离，共模干扰、地环路容易造成采集跳变
- 没有集成高压浪涌、ESD、反接防护，需要外部补充
- 电阻精度、温漂会直接影响整体采集误差，必须选用精密电阻
实际落地改造步骤
- 先确认后端 ADC 量程，比如 3.3V，核算分压、采样电阻阻值
- 在输入端子位置增加 TVS、限流电阻、防反接二极管，做一级防护
- 如果现场多个设备共地，额外增加隔离运放或者数字隔离方案
- 全部电阻选用 0.1%、低温漂精密电阻，降低温漂带来漂移
- 固件增加两点校准，分别校准零点和满量程，修正分压偏差
- 增加软件滤波，均值滤波或者滑动窗口滤波，压制工频干扰
【常见问题】
问题 1：这套逆向参考的 4-20mA 和 0~5V/10V 输入电路，能不能直接拿来量产？
回答 1：这套 4-20mA 和 0~5V/10V 输入电路是逆向拆解商用隔离栅得到的参考电路，适合学习原理，不建议直接量产，缺少原厂可靠性、EMC、安规验证，还存在版权风险，必须重新仿真、加固防护、做高低温测试之后再投入产品。
问题 2：这个 4-20mA 和 0~5V/10V 输入电路靠什么区分电流模式和电压模式？
回答 2：这套 4-20mA 和 0~5V/10V 输入电路依靠单片机控制 SGM4582 模拟开关，切换不同信号支路，选中电流通道的时候同步打开环路 NMOS，选中电压通道就切到分压网络，以此区分两种采集模式。
问题 3：做 4-20mA 和 0~5V/10V 输入采集，为什么推荐增加隔离电路？
回答 3：工业现场不同传感器、设备存在地电位差，没有隔离的 4-20mA 和 0~5V/10V 输入电路容易引入共模干扰，出现数值跳变、漂移，增加隔离运放或者隔离采集芯片可以切断地环路，提升稳定性。
问题 4：这套逆向分享的 4-20mA 和 0~5V/10V 输入电路，适合哪些设备使用？
回答 4：这套 4-20mA 和 0~5V/10V 输入电路适合 PLC 采集前端、数据采集模块、工业变送器、环境采集板等设备，用来读取压力、温度、液位这类输出标准模拟量的传感器。
【参考资料】
[2026-11-11]（研发全靠逆向？4-20mA 和 0~5V/10V 输入电路分享）电子工程专辑
[2026-06-16]（Op Amp PLC Input Conditioning: Design & Field Reference）Industrial Monitor Direct
[2026-05-25]（stm32 adc 0-5V）电子发烧友网
[2025-11-28]（4-20mA 转电压转换变送器电路解析）面包板社区
【免责声明】
本内容仅对公开分享的逆向参考电路做原理整理，不提供量产保证，不鼓励未经授权的逆向抄板行为；电路安全、EMC、精度、安规、版权风险需要使用者自行评估验证；所有电路实操前请做好仿真、防护与测试，避免硬件烧毁或者安全事故。