如何准确测量 GSM 系统中的电流和电压

在许多无线基站应用中，隔离电源转换器的电源是通过 -48 V 电源提供的。通信基站使用-48V电源很大部分有历史原因，历史上，通信行业设备一直使用-48V直流供电。-48V也就是正极接地。因为最小的通讯网和通信工程都是用的电话网，电信局供电电压都是48V的，后期工程和端口通讯设备为了兼容早期设备，降低更换成本，基本都用的-48V的电源。

对于高于48V的电压可能对人身造成伤害，低于48V，相同功率的负载其线路上的电流过大，要选择较粗的电源线，投资大，线路压降损失大。+48V和-48V其电压相等，但电流流向不一样，+48V流向0V，V0流向-48V。通信电源使用-48V电压只是我国和大部分国家所采用的通信电源标准。

电压和电源电流通常由几个运算放大器离散监控，然后馈送到双通道 ADC。它们也可以通过使用将电流感应/电压测量集成到单个设备中的传统功率监视器来进行监视。

虽然在大多数情况下这是一个令人满意的解决方案，但是当基站传输数据突发并且电压值下降并且由于负载增加而导致电流消耗增加时，准确性会受到影响。在这些情况下，准确的测量需要在准确的时间点对电压和电流进行采样(不会因多路复用电压和电流值而产生延迟)以及更高带宽/更快的模数转换器(ADC) 来捕获快速变化的信号. 例如，考虑下面的 GSM(全球移动通信系统)复帧，它由 8 个时隙的 26 个帧组成。

每个时隙包括一个称为训练周期的 96 微秒周期，在该周期中传输控制良好的数据，因此完成自适应均衡(接收器预先知道值)。自适应均衡克服了快速变化的多径衰落和传播效应。通过在这个 96 微秒窗口期间准确测量电压和电流，操作员可以确定变送器是否正常运行。

LMP92064非常适合这种应用。该器件包括一个电流检测放大器，其输入参考偏移为 ±15uV，增益误差 < ±0.75%，用于测量分流电阻器上的负载电流，以及一个偏移误差 <2mV 和增益误差 < ±0.75% 的缓冲电压通道测量电源电压。电流和电压通道由独立的 125kSps 12 位 ADC 同时采样，使设计人员能够以 12 倍过采样的 GSM 重复率捕获实时数据。

LMP92064 通过 4 线 20MHz SPI 接口进行通信，允许用户利用更高带宽的 ADC。

总之，有多种方法可以测量电流和电压，但结合快速转换速率、同时采样和快速接口(如 LMP92064)在准确捕获数据方面非常有效。

LMP92064 是一款具有数字 SPI 接口的精密低侧数字电流传感器和电压监视器。 该模拟前端 (AFE) 包括一个精密电流感测放大器和一个缓冲电压通道，分别用于测量分流电阻的负载电流和负载的供电电压。 该器件通过独立的 125kSps、12 位 ADC 转换器对电流和电压通道进行同步采样，以在单向感测应用中实现极为精确的功率计算。

LMP92064 为 ADC 提供了 2.048V 内部基准电压，不仅消除了对外部基准电压的需求，同时还减少了元件数量并节省了电路板空间。

主机可通过四线 SPI 接口以高达

20MHz 的运行速度与 LMP92064 通信。 凭借这一快速的 SPI 接口，用户能够利用较高带宽 ADC 来捕获快速变化的信号。 此外，该四线接口还具有专用单向输入和输出线，这使得需要隔离的应用能够轻松连接数字隔离器。

LMP92064 由 4.5V 至 5.5V 的单电源供电运行，并且具有一个独立的数字电源引脚。 LMP92064 采用 16 引脚 5mm x 4mm WSON 封装，额定温度范围为 -40°C 至 105°C。

LMP92064 的特性

· 2 个 12 位同步采样模数转换器 (ADC)

o 转换速率：125kSps(最小值)

· 12 位电流感测通道

o 输入引入偏移电压：±15μV

o 共模电压范围：–0.2V 至 2V

o 最大差分输入电压：75mV

o 固定增益：25V/V

o 增益误差：±0.75%(最大值)

o 带宽 (–3dB)：70kHz

o 直流电源抑制比 (PSRR)：100dB

o 直流共模抑制比 (CMRR)：110dB

· 12 位电压通道

o 积分非线性 (INL)：±1 最低有效位 (LSB)

o 偏移误差：±2mV(最大值)

o 增益误差：±0.75%(最大值)

o 最大输入电压：2.048V

o 带宽：100kHz

· 内部基准电压

· 串行外设接口 (SPI) 频率：高达 20MHz

· 温度范围：–40°C 至 105°C

· 16 引脚晶圆级小外形无引线 (WSON) 封装