如何準(zhǔn)確測量 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。因為最小的通訊網(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。

對于高于48V的電壓可能對人身造成傷害，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電壓只是我國和大部分國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運算放大器離散監(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)/電壓測量集成到單個設(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，準(zhǔn)確性會受到影響。在這些情況下，準(zhǔn)確的測量需要在準(zhǔn)確的時間點對電壓和電流進(jìn)行采樣(不會因多路復(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. 例如，考慮下面的 GSM(全球移動通信系統(tǒng))復(fù)幀，它由 8 個時隙的 26 個幀組成。

每個時隙包括一個稱為訓(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 96 微秒窗口期間準(zhǔn)確測量電壓和電流，操作員可以確定變送器是否正常運行。

LMP92064非常適合這種應(yīng)用。該器件包括一個電流檢測放大器，其輸入?yún)⒖计茷?±15uV，增益誤差 < ±0.75%，用于測量分流電阻器上的負(fù)載電流，以及一個偏移誤差 <2mV 和增益誤差 < ±0.75% 的緩沖電壓通道測量電源電壓。電流和電壓通道由獨立的 125kSps 12 位 ADC 同時采樣，使設(shè)計人員能夠以 12 倍過采樣的 GSM 重復(fù)率捕獲實時數(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，有多種方法可以測量電流和電壓，但結(jié)合快速轉(zhuǎn)換速率、同時采樣和快速接口(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) 包括一個精密電流感測放大器和一個緩沖電壓通道，分別用于測量分流電阻的負(fù)載電流和負(fù)載的供電電壓。 該器件通過獨立的 125kSps、12 位 ADC 轉(zhuǎn)換器對電流和電壓通道進(jìn)行同步采樣，以在單向感測應(yīng)用中實現(xiàn)極為精確的功率計算。

LMP92064 為 ADC 提供了 2.048V 內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，不僅消除了對外部基準(zhǔn)電壓的需求，同時還減少了元件數(shù)量并節(jié)省了電路板空間。

主機可通過四線 SPI 接口以高達(dá)

20MHz 的運行速度與 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。 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 的單電源供電運行，并且具有一個獨立的數(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 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 引腳晶圓級小外形無引線 (WSON) 封裝