なぜ4-20mA信号はノイズに強いのか？
その前に4-20mAとは、アナログ信号の一種で、4～20mAの電流範囲を0～100％として表す出力信号です。
計装用機器の標準アナログ出力を中心に、センサの出力や制御信号として幅広く使用されています。
4-20mA出力の特徴としては、空気圧信号に比べて応答遅れがない。
電圧に変換することで、制御機器やレコーダ等の計測器への取り込みも容易であり、
大きなノイズ電圧に対しても、安定した高精度で伝送できるため、ノイズに強く長距離伝送に向いているなどがあります。
また、断線時には0mAになるので異常検知も可能です。
測定値が0の時は4mAを出力し、測定レンジの最大時は20mAを出力します。
例：0-100℃の測定範囲を持つ温度センサを利用する場合の換算値。
0℃⇒4mA
50℃⇒12mA
100℃⇒20mA
断線時⇒0mA
4-20mAのメリットは、
①断線時の出力が0mAになるので、異常が分かる。電流信号は測定値が0の場合でも4mAを出力します。
断線した場合は0mAになるので、電流値を測定すれば断線しているのかどうかを検知することができます。
②長距離の伝送でも減衰しにくい。
電流は水の流量と同じで距離が長くなっても減衰することがありません。
電圧信号を長距離で輸送した場合、回路中の抵抗により減衰していきます。
一方、4-20mAの場合は数百mという長距離の輸送でも減衰することがありません。
③1-5Vの電圧入力に変換が容易（1V ÷ 4mA = 250Ω）
長距離の輸送では4-20mAが利用されますが、複数の機器で測定する場合は1-5Vの電圧入力が利用されます。
4-20mAは抵抗250Ωをつけると1-5Vに簡単に変換することができ、4-20mAと1-5Vを組み合わせることで誤差や断線リスクを減らせます。
さて、本題です。
なぜ4-20mA信号はノイズに強いのか？
電流信号は電圧信号に比べてノイズに強い性質があります。
0-10Vの回路に10Vのノイズ電圧が乗った場合、受信電圧には信号電圧に匹敵するノイズ電圧が現われる結果になります。
一方で電流信号は、4-20mAの回路に10Vのノイズ電圧が乗った場合、通常は受信機側の変換器抵抗は最低でも1MΩ以上はありますので、ノイズ電流はI（A）＝V（V）／R（Ω）により下のようになります。
I＝10（V）／106（Ω）＝0.00001（A）＝0.01（mA）
となります。ノイズは信号 20 mA の1/2,000 以下となり、
なので、ノイズ電圧が10Vあっても測定上まったく問題にはなりません。
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