1. 二根線完成電源的輸入及4~20mA直流電流輸出, 即二根線既是電源線也是4~20mA標準信號輸出線。
2. 由于二線制一體化變送器安裝在傳感器接線盒中,所以必須有良好的可靠性、穩定性及較寬溫度工作范圍(0~85℃)和較小的溫漂，同時要求體積盡可能小。
3. 在熱電偶和熱電阻溫度變送器中采用了線性化電路，從而使變送器的4~20mA 輸出信號和被測溫度呈線性關系。
4. 在熱電偶溫度變送器中，要進行冷端補償，冷補范圍0~100℃。

    變送器在線路結構上分為量程單元和放大單元兩個部分，其中放大單元是通用的，而量程單元，則隨品種、測量范圍的不同而不同。設計電路結構如圖1所示。

熱電阻 Pt100 為例的二線制變送器的設計

1、信號采集電路
    熱電阻是利用導體的電阻隨溫度變化而變化的特性測量溫度, 常用的有鉑電阻Pt100、Pt10 銅電阻Cu50、Cu100 等。 其阻值與溫度關系可通過分度號表查詢。
    圖中是以Pt100 熱電阻為例（在這里，可以采用其他的熱電阻，如Cu50、Cu100 等） ，TL431 是2.5V 穩壓二極管，D2是一個保護二極管，防止輸入電壓反接可能帶來的對電路的影響或者破壞。R1 是限流電阻，R2、R3、R4 與R5(Pt100)配合使用，組成一個電阻測量電橋。由于一體化二線制熱電阻變送器安裝在接線盒內，引線電阻忽略不計。R1、R2、R3、R4 可以確定下來（其值見圖2），其中熱電阻R5 隨著溫度變化而變化。R4 根據采用的熱電阻分度號不同而取不同的值。如Pt100 測量時R4 取100W，Cu50 測量時R4取50W。電橋中間兩點電壓作為后續差動放大器的輸入信號。分別為：
 
因R2=R3>>R4 及R5, 故：

       圖中虛線表示沒有進行線性化調節時輸出電壓隨源溫度變化時的曲線，圖中實曲線則表示進行R6 非線性化調節的具體過程，隨著溫度升高，輸出電壓隨之提高，正反饋影響增強，只要R6 阻值合適可剛好抵消熱電阻本身非線性的影響，使得輸出電壓和溫度為線性關系，即圖3中直線所示。根據線性化調整原理，線性調整電阻R6 的反饋電壓V反為：
 
則實際輸出：
 
    由于熱電阻線性較好, 經計算調校本電路中R6=8.2k，熱電阻非線性修正可以達到千分之二的精度。

3、調零、電源平衡及二級放大電路
    對零點進行調節的電路，實質上就是調節本級放大電壓輸出的大小, 保證在信號源零度（R5=100W, 第一級放大器輸出為零）時整個回路電流I1=4mA。它由R10、R16、R13、W1 組成，實質上就是在本級電壓輸入正端疊加一個調零電壓，使不足4mA 的靜態工作電流達到4mA。此外，在該電路中，還有一個部分，那就是減小電源波動對電路輸出的影響，即電路中的R15,它可以抑制電源波動帶來的影響。當外界電壓源發生較大的波動時(或負載電阻RL 變化)，電路靜態工作電流會發生微小變化,我們可以利用R15 來穩定輸出電流。其工作原理一方面是電源增大帶來靜態電流增加,另一方面電源的增大通過R15 加到本級放大器的負端起到減法作用, 使本級輸出電壓下降, 選擇合適的R15 阻值, 可以保證電源在允許范圍內波動時輸出電流的穩定。R17 決定二級放大倍數。
4、調滿電路和V/I 轉換電路
    調滿電路是由R18、R20、W2組成的對上一級電壓輸出V2 分壓構成。通過對W2 的調節，使得最后輸出（信號源最高輸入時整個電路的輸出）達到要求的輸出結果V(W2 中間抽頭電壓)。R21、R22、R23、R24、R25 及運放組成一個V/I 轉換電路, 由于R22、R23、R24 均為200k的大電阻，R25 為100W的小電阻，整個電路電流輸出I2≈V/R25。R26是一個負載電阻。