如何準確測量 GSM 系統(tǒng)中的電流和電壓
在許多無線****應用中,隔離電源轉換器的電源是通過 -48 V 電源提供的。通信****使用-48V電源很大部分有歷史原因,歷史上,通信行業(yè)設備一直使用-48V直流供電。-48V也就是正極接地。因為最小的通訊網和通信工程都是用的電話網,電信局供電電壓都是48V的,后期工程和端口通訊設備為了兼容早期設備,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準。
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/電壓測量集成到單個設備中的傳統(tǒng)功率監(jiān)視器來進行監(jiān)視。
雖然在大多數情況下這是一個令人滿意的解決方案,但是當****傳輸數據突發(fā)并且電壓值下降并且由于負載增加而導致電流消耗增加時,準確性會受到影響。在這些情況下,準確的測量需要在準確的時間點對電壓和電流進行采樣(不會因多路復用電壓和電流值而產生延遲)以及更高帶寬/更快的模數轉換器(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))復幀,它由 8 個時隙的 26 個幀組成。
每個時隙包括一個稱為訓練周期的 96 微秒周期,在該周期中傳輸控制良好的數據,因此完成自適應均衡(接收器預先知道值)。自適應均衡克服了快速變化的多徑衰落和傳播效應。通過在這個 96 微秒窗口期間準確測量電壓和電流,操作員可以確定變送器是否正常運行。
LMP92064非常適合這種應用。該器件包括一個電流檢測放大器,其輸入參考偏移為 ±15uV,增益誤差 < ±0.75%,用于測量分流電阻器上的負載電流,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,使設計人員能夠以 12 倍過采樣的 GSM 重復率捕獲實時數據。
LMP92064 通過 4 線 20MHz SPI 接口進行通信,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,但結合快速轉換速率、同時采樣和快速接口(如 LMP92064)在準確捕獲數據方面非常有效。
LMP92064 是一款具有數字 SPI 接口的精密低側數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載電流和負載的供電電壓。 該器件通過獨立的 125kSps、12 位 ADC 轉換器對電流和電壓通道進行同步采樣,以在單向感測應用中實現極為精確的功率計算。
LMP92064 為 ADC 提供了 2.048V 內部基準電壓,不僅消除了對外部基準電壓的需求,同時還減少了元件數量并節(jié)省了電路板空間。
主機可通過四線 SPI 接口以高達
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用能夠輕松連接數字隔離器。
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 位同步采樣模數轉換器 (ADC)
o 轉換速率: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
· 內部基準電壓
· 串行外設接口 (SPI) 頻率:高達 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
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