4~20mA電流環的零電平信號采用4mA大小的電流表示，滿量程采用20mA電流表示，因此得名“4mA-20mA電流環(current loop)”。4mA以下的電流輸出用來進行故障診斷功能，20mA以上電流被認為是超量程輸出。不同電流輸出的具體含義如下表所示。

下圖是一個典型的工業控制系統結構圖，CPU通過輸入模塊接收采用4~20mA電流環通信的傳感器信號，經過一定的計算后，控制輸出模塊對執行機構進行控制。

在這里，氣體傳感器和CPU之間的通信采用4~20mA電流環來實現，這部分的實現如下圖所示。整個通信環路有氣體傳感器、發送器、接收器、雙絞線、電源等幾部分構成。

接收器可以是任何能夠檢測流過檢流電阻兩端電壓的器件，器件的輸出即可以是模擬的也可以是數字的。

圖中的檢流電阻一般阻值在100~500 之間，通常認為在這里250 為“標準”的電阻阻值，125 也是一個比較常用的阻值。檢流電阻阻值大小取決于接收器的需要和電路設計，而非唯一的。

發送器用來將傳感器輸出信號轉化為4~20mA電流信號。它的電路實現形式多種多樣，即可以是由分立器件搭建的電流環也可以是專用集成電流環芯片，只要能夠實現電流環的輸出電流大小正比于傳感器輸出信號即可。

當傳感器輸出信號為零或者傳感器輸出信號處于輸出范圍下限，發送器輸出電流為4mA;當傳感器輸出信號位于輸出范圍上限，則發送器輸出電流為20mA。

需要注意的是，雖然420mA電流環以其結構簡單是、可靠性高的特點在各種不同場合得到廣泛應用，但在需要高速通信的場合，一般認為420mA不適合。電流源的高阻特性、

傳輸電纜的寄生參數等因素限制了整個環路的頻率響應。