如何準(zhǔn)確測(cè)量 GSM 系統(tǒng)中的電流和電壓
在許多無線基站應(yīng)用中,隔離電源轉(zhuǎn)換器的電源是通過 -48 V 電源提供的。通信基站使用-48V電源很大部分有歷史原因,歷史上,通信行業(yè)設(shè)備一直使用-48V直流供電。-48V也就是正極接地。因?yàn)樽钚〉耐ㄓ嵕W(wǎng)和通信工程都是用的電話網(wǎng),電信局供電電壓都是48V的,后期工程和端口通訊設(shè)備為了兼容早期設(shè)備,降低更換成本,基本都用的-48V的電源。
對(duì)于高于48V的電壓可能對(duì)人身造成傷害,低于48V,相同功率的負(fù)載其線路上的電流過大,要選擇較粗的電源線,投資大,線路壓降損失大。+48V和-48V其電壓相等,但電流流向不一樣,+48V流向0V,V0流向-48V。通信電源使用-48V電壓只是我國(guó)和大部分國(guó)家所采用的通信電源標(biāo)準(zhǔn)。
電壓和電源電流通常由幾個(gè)運(yùn)算放大器離散監(jiān)控,然后饋送到雙通道 ADC。它們也可以通過使用將電流感應(yīng)/電壓測(cè)量集成到單個(gè)設(shè)備中的傳統(tǒng)功率監(jiān)視器來進(jìn)行監(jiān)視。
雖然在大多數(shù)情況下這是一個(gè)令人滿意的解決方案,但是當(dāng)基站傳輸數(shù)據(jù)突發(fā)并且電壓值下降并且由于負(fù)載增加而導(dǎo)致電流消耗增加時(shí),準(zhǔn)確性會(huì)受到影響。在這些情況下,準(zhǔn)確的測(cè)量需要在準(zhǔn)確的時(shí)間點(diǎn)對(duì)電壓和電流進(jìn)行采樣(不會(huì)因多路復(fù)用電壓和電流值而產(chǎn)生延遲)以及更高帶寬/更快的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 來捕獲快速變化的信號(hào). 例如,考慮下面的 GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))復(fù)幀,它由 8 個(gè)時(shí)隙的 26 個(gè)幀組成。
每個(gè)時(shí)隙包括一個(gè)稱為訓(xùn)練周期的 96 微秒周期,在該周期中傳輸控制良好的數(shù)據(jù),因此完成自適應(yīng)均衡(接收器預(yù)先知道值)。自適應(yīng)均衡克服了快速變化的多徑衰落和傳播效應(yīng)。通過在這個(gè) 96 微秒窗口期間準(zhǔn)確測(cè)量電壓和電流,操作員可以確定變送器是否正常運(yùn)行。
LMP92064非常適合這種應(yīng)用。該器件包括一個(gè)電流檢測(cè)放大器,其輸入?yún)⒖计茷?±15uV,增益誤差 < ±0.75%,用于測(cè)量分流電阻器上的負(fù)載電流,以及一個(gè)偏移誤差 <2mV 和增益誤差 < ±0.75% 的緩沖電壓通道測(cè)量電源電壓。電流和電壓通道由獨(dú)立的 125kSps 12 位 ADC 同時(shí)采樣,使設(shè)計(jì)人員能夠以 12 倍過采樣的 GSM 重復(fù)率捕獲實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
LMP92064 通過 4 線 20MHz SPI 接口進(jìn)行通信,允許用戶利用更高帶寬的 ADC。
總之,有多種方法可以測(cè)量電流和電壓,但結(jié)合快速轉(zhuǎn)換速率、同時(shí)采樣和快速接口(如 LMP92064)在準(zhǔn)確捕獲數(shù)據(jù)方面非常有效。
LMP92064 是一款具有數(shù)字 SPI 接口的精密低側(cè)數(shù)字電流傳感器和電壓監(jiān)視器。 該模擬前端 (AFE) 包括一個(gè)精密電流感測(cè)放大器和一個(gè)緩沖電壓通道,分別用于測(cè)量分流電阻的負(fù)載電流和負(fù)載的供電電壓。 該器件通過獨(dú)立的 125kSps、12 位 ADC 轉(zhuǎn)換器對(duì)電流和電壓通道進(jìn)行同步采樣,以在單向感測(cè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)極為精確的功率計(jì)算。
LMP92064 為 ADC 提供了 2.048V 內(nèi)部基準(zhǔn)電壓,不僅消除了對(duì)外部基準(zhǔn)電壓的需求,同時(shí)還減少了元件數(shù)量并節(jié)省了電路板空間。
主機(jī)可通過四線 SPI 接口以高達(dá)
20MHz 的運(yùn)行速度與 LMP92064 通信。 憑借這一快速的 SPI 接口,用戶能夠利用較高帶寬 ADC 來捕獲快速變化的信號(hào)。 此外,該四線接口還具有專用單向輸入和輸出線,這使得需要隔離的應(yīng)用能夠輕松連接數(shù)字隔離器。
LMP92064 由 4.5V 至 5.5V 的單電源供電運(yùn)行,并且具有一個(gè)獨(dú)立的數(shù)字電源引腳。 LMP92064 采用 16 引腳 5mm x 4mm WSON 封裝,額定溫度范圍為 -40°C 至 105°C。
LMP92064 的特性
· 2 個(gè) 12 位同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)
o 轉(zhuǎn)換速率:125kSps(最小值)
· 12 位電流感測(cè)通道
o 輸入引入偏移電壓:±15μV
o 共模電壓范圍:–0.2V 至 2V
o 最大差分輸入電壓:75mV
o 固定增益:25V/V
o 增益誤差:±0.75%(最大值)
o 帶寬 (–3dB):70kHz
o 直流電源抑制比 (PSRR):100dB
o 直流共模抑制比 (CMRR):110dB
· 12 位電壓通道
o 積分非線性 (INL):±1 最低有效位 (LSB)
o 偏移誤差:±2mV(最大值)
o 增益誤差:±0.75%(最大值)
o 最大輸入電壓:2.048V
o 帶寬:100kHz
· 內(nèi)部基準(zhǔn)電壓
· 串行外設(shè)接口 (SPI) 頻率:高達(dá) 20MHz
· 溫度范圍:–40°C 至 105°C
· 16 引腳晶圓級(jí)小外形無引線 (WSON) 封裝