4-20mA电流回路由控制端的电源和电流测量装置以及感应过程可变信息(如温度或压力)并将其转换为电流的现场变送器组成(图1)。大多数4-20mA工业回路由24VDC供电，但电压范围可以从12V到36V。旧系统中的环路电压甚至更高。

许多这样的应用需要限流或故障保护，或两者兼而有之。例如，由单一电源供电的几个回路中的一个短路或其他大电流故障可能产生电源故障，使由该电源供电的所有发射机失效。本质安全回路，另一方面，包括一个屏障模块，限制电流和电压的发射机。故障保护源可以增加另一个级别的系统安全性。在每个回路上设置电流限制可以让您准确地确定电源的大小，而不会过度指定它。

图2显示了4-20mA回路的24VDC电源的一种灵活故障保护形式。还包括用于恢复叠加在该环路上的数字信号的电路。U1(带有比较器和基准的高侧电流检测放大器)将R1中的环路电流检测为8-40mV电压，并将其放大100，产生0.8V至4V的输出电压范围。输出(V(OUT))可以直接驱动外部仪表，条形图记录仪和A/D转换器输入。

所选的故障电流跳闸点(对于U1的内部比较器#1)由R2-R3分压器设置为0.6V。例如，设置50mA故障的跳闸点，在R1和R2之间建立如下关系:

R2/(R1 + R2) = 0.6V/(R1*100*I(FAULT)) =>R1 = 15.67* r2。

当故障发生时，COUT1输出具有高阻抗并被R10拉高。非反相级联晶体管对Q2-Q3为高环路电压提供接口，同时保持适当的逻辑极性以控制Q1的栅极。Q1保持在OFF状态，直到U1的比较器#1通过按钮PB1或其他复位信号复位。(要禁用此比较器的锁存输出，请将RESET#引脚接地。)齐纳二极管ZD1保护Q1的栅源结免受过电压。

U2和相关电路可以通过调制恢复施加在4-20mA环路电流上的任何数字信息。例如，HART协议通常使用1200Hz和2400Hz之间的频移键控(FSK)来调制±0.5mA水平之间的环路电流。(对于该电路，在V(OUT) (U1的引脚2)处的调制信号为±0.1V。)来自U1的V(OUT)电容耦合到U2，并由该设备放大以恢复这些数字信号。

U1包括一个具有反相输入的第二比较器，它可以用来抵消U2的数字信号输出中的反相。虽然不是必需的，但这个比较器输出(COUT2)也可以(如图所示)将恢复的数字信号作为驱动外部电路的干净矩形波形呈现。