lte测试电路图设计集锦电路图天天读66全文.docx

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lte测试电路图设计集锦电路图天天读66全文

LTE测试电路图设计集锦—电路图天天读（66）-全文

　　LTE是由3GPP组织制定的UMTS，通用移动通信系统）技术标准的长期演进。

LTE系统引入了OFDM（正交频分复用）和MIMO（多输入多输出）等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，并支持多种带宽分配：

1.4MHz，3MHz，5MHz，10MHz，15MHz和20MHz等，且支持全球主流2G/3G频段和一些新增频段，因而频谱分配更加灵活，系统容量和覆盖也显著提升。

LTE系统网络架构更加扁平化简单化，减少了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。

LTE系统支持与其他3GPP系统互操作。

为此，本文介绍一些关于LTE测试电路设计。

　　TOP1实现电压非接触稳定测量电路

　　非接触电压测量原理

　　非接触电压测量的原理类似于磁力仪测量磁场，不需要直接电气连接，通过电容耦合，利用位移电流来测量物体表面或自由空间的电压。

将传感器电极放在电场中，感应电极与信号源之间将形成耦合电容，通过耦合电容信号源经过测量系统与地之间将构成一个分压电路，如图1所示。

　　图1非接触电压铡量原理图

　　当耦合阻抗与系统输入阻抗相比可忽略不计时，系统相当于一个具有理想特性的电压计，可有效测量电压信号。

因此，为了提高系统的灵敏度，在系统设计过程中，应该采用反馈等技术提高系统前端传感器的输入电阻，降低输入电容。

通过测量空中两点电压的大小，根据电压与电场的关系，可以推导出空中电场的情况。

　　揭秘STM32多路电压测量电路

　　ADC控制电路模块

　　为了扩大测量范围和测量精度，本设计在STM32的ADC前加入匹配电路。

在ADC控制电路中，输入信号先经过射极电压跟随电路，然后经过分压电路，使输入信号满足AD603的输入要求。

然后再经过射极电压跟随电路，输入ADC输入端。

AD603的控制输入使用STM32的DAC，可以满足增益的要求。

匹配电路以AD603为核心。

AD603为单通道、低噪声、增益变化范围线性连续可调的可控增益放大器。

带宽90MHz时，其增益变化范围为-10dB~+30dB;带宽为9M时范围为10~50dB.将VOUT与FDBK短路，即为宽频带模式（90MHz宽频带），AD603的增益设置为-11.07dB~+31.07dB.AD603的5、7脚相连，单片AD603的可调范围为-10dB~30dB.AD603的增益与控制电压成线性关系，其增益控制端输入电压范围为±500mv，增益调节范围为40dB，当步进5dB时，控制端电压需增大：

　　ADC匹配电路的电路图如图2所示。

　　SD卡驱动电路

　　本设计中使用的SD卡为MicroSD，也称TF卡。

MicroSD卡是一种极细小的快闪存储器卡，主要应用于移动电话，但因它的体积微小和储存容量的不断提升，现在已经使用于GPS设备、便携式音乐播放器、数码相机和一些快闪存储器盘中。

MicroSD卡与SD卡一样，有SPI和SDIO两种操作时总线。

SPI总线相对于SDIO总线接口简单，但速度较慢。

我们使用SDIO模式。

MicroSD卡在SDIO模式时有4条数据线。

其实，MicroSD在SDIO模式时有1线模式和4线模式，也就是分别使用1根或4根数据线。

当然，4线模式的速度要快于1线模式，但操作却较复杂。

本设计中使用的是SDIO的4线模式。

MicroSD卡的硬件连接图如图3所示。

　　触摸屏电路

　　本设计在测量的通道和显示设置上，除了使用按键设置，还使用触摸屏进行设置。

触摸屏使用芯片TSC2046控制，其硬件连接图如图4所示。

　　在图4中，TSC2046可以采集触摸屏的点坐标，从而确定触摸的位置，进行人机交互。

STM32单片机通过SPI总线与TSC2046通信，可以得到触摸信息。

本设计使用触摸屏进行测量通道数的设置和测量速度的设置。

　　STM32在速度、功耗方面性能都更加优越，并且STM32价格较低，在成本上也有优势。

适合于控制电子设备的设计。

使用12位ADC，能够满足一定的测量精度，对于较高的测量要求，则需要使用更高精确度的ADC。

但是使用高精度ADC和DSP芯片，将很大的增加开发成本。

本设计方案完成了多路电压测量的各项功能，但是还需要在使用中检测其稳定可靠性，以使设计更加完善。

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　　TOP2运用AT89C205l智能检测控制电路

　　采用AT89C205l单片计算机芯片设计制作了一个用于该开水器的“智能检测控制电路”，可实时监控水箱水位和各组电热管的工作状态，一旦水箱水位异常或电热管发生故障，均可自动完成保护动作并给出相应的声、光报警信号，提示维修管理人员及时进行检修。

该电路具有结构简单、制作容易、使用方便等优点。

　　AT89C205l“单片机”芯片IC1做为本电路的核心，C3和R3构成了简易的上电自动复位电路。

JT、C1、C2与IC1的相关引脚构成了“单片机”的时钟电路。

IC1的15个I/0口中仅使用了13个，其中，P1.1一P1.6作为控制面板各指示灯的输出控制口，分别通过一只限流电阻，接至一只LED发光二极管的负极上，低电平有效，直接驱动LED显示。

P1.7为负载（电热管）控制口，通过一只限流电阻接至光电耦合器GO1的2脚，其1脚接至+5V，当P1.7为高电位时，GO1和三相固态继电器均截止，各电热管不加电工作。

当P1.7为低电位时，GO1和三相固态继电器导通，各电热管均加电工作。

P1.0为报警信号控制输出口，接至IC2的15脚。

IC2的10-14脚与外圈元件接成了一个可控式音频振荡器，其15脚为控制端（高电平有效1，9脚为输出端，输出信号经IC3组成的音频小功率放大器放大后驱动扬声器发音。

平时单片机的P1，0在软件控制下输出为低电平，则可控式音频振荡器处于停振状态，故扬声器中无声。

当电路需要发出音频报警信号时，通过软件控制，使单片机的P1.0断续输出高电平信号，则可控式音频振荡器就会断续工作，使扬声器发出嘀、嘀、喃的报警声响。

IC2的1-7脚组成了电热管工作状态监控信号电平转换电路。

电热管工作状态传感器采用TAl420型，这是一种立式、穿芯、并可在印刷线路板上直接焊接安装的小型精密交流电流互感器（HGQ1~HGQ3），具有全封闭，机械和耐环境性能好，电压隔离能力强，外形美观，精度高，采样范围宽，应用灵活等特点。

　　电路中所需元件的规格参数均如下图中所标注。

　　在使用时，要将各组电热管中的一根电源引线从该组对应的电流互感器的穿芯孔中穿过，这样，当各电热管工作正常时，穿过各电流互感器的电热管电源连线中就会有交流电流通过，由于互感作用，在各电流互感器的线圈端就会产生出互感的交流信号，该信号分别经Q1-Q3三组整流桥变换为高电平的直流信号电压，分别接至IC2的2、4、6（7）脚，经IC2将高电平变换为低电平后分别从1、3、5脚输出，接至单片机的P3.4、P3.5、P3.70显然，如果某组电热管不工作，其对应的电流互感器就不会有感　　应信号输出，而IC2与其对应的输出端也不会有低电平信号输出，这样，通过与软件配合，即可对各电热管的工作状态进行准确识别并通过各对应的发光二极管给出相应的指示。

DWI~DW3稳压二极管主要起保护作用，用于防止电流互感器的输出信号超过IC2的VCC工作电压（+5V）而使IC2相关输入端损坏。

水位信号传感器采用一只常通（水位正常时接通）型浮子式液位开关，由其串接在GO2的输入控制回路中，GO2的输出端接成“反相器”电路，从5脚输出并被接至单片机的P3，3，通过与软件配合，即可对水位状态进行准确识别并通过对应的LED给出“缺水”报警的发光信号。

　　DSP芯片TMS320F2812泄漏电流测试系统电路设计

　　泄漏电流是指在没有故障施加电压的情况下，电气设备中相互绝缘的金属零件之间，或带电零件与接地零件之间，通过其周围介质或绝缘表面所形成的电流。

也包括当人触及电器设备时，由设备经过人体到达大地的电流或由设备经人体又回到设备的电流。

它是衡量电器绝缘性好坏的重要标志之一，也是产品安全性能的主要指标。

泄漏电流测试系统内部应当根据不同的标准，或者说最符合人体实际阻抗情况，具备一组或者几组由特定阻抗值和满足一定功率要求的电阻和电容组成的电路来模拟人体触电。

通过将人体阻抗网络连接人体可能触电的待测仪器部件，测量流过人体阻抗网络的电流。

测控系统由PC机、DSP芯片TMS320F2812控制系统以及外围扩展功能电路、泄漏电流采集信号调理电路、DSP与PC通信接口电路构成，采集、计算、显示和存储进而分析被测仪器泄漏电流特征值。

　　高度放大与线性隔离电路的设计

　　按照对泄漏电流测试的最新标准要求，要求对50Hz～1MHz的泄漏电流进行检测。

所以对放大器的频带范围要求很高，本文选用低噪声精密运算放大器HA7-5127-5，其通频带宽达8．5MHz，满足大于1MHz的要求。

前级电压跟随电路以及放大电路如图3所示。

　　图中，被测设备泄漏电流经过单一模拟人体阻抗网络，将电流信号转换成电压信号，钳形二极管电路起保护作用，防止正负电压过高。

后加跟随放大器U1匹配阻抗和使信号稳定，放大器U2对微弱泄漏电流信号进行放大，通过RP1调整电路的放大增益，以便于观察和采集。

　　在泄漏电流隔离数据采集电路中，需要隔离的信号有ADC控制信号（直流电平）、ADC工作时钟信号（几兆甚至更高频率的信号），在这样的应用条件下，如果用普通的光耦隔离器件，只能隔离直流或者低频信号，所以采用光耦技术很难满足对泄漏电流隔离的需求。

而磁耦隔离器件不能传输低频信号以及直流信号，且磁耦隔离对数字信号的传输性能较好，即使传输模拟信号，也会引起信号的失真，解决方法就是可以对需要传输的模拟信号进行电平抬高，使得模拟信号的最小电流值可以驱动隔离器件工作，才会保证被传输信号的不失真。

另外一个解决的方法就是如果将需要传输的低频信号调制到高频载波上，再用磁耦合隔离电路隔离传输，在接收端再用解调电路提取出低频信号，可以实现用磁耦合隔离电路传输低频信号的目的。

本文设计的新型磁耦合隔离电路不用调制和解调电路就可以实现低频和直流信号的磁耦合隔离传输，而且电路结构简单、功耗小，信号传输延迟很小。

　　电路说明：

光耦U2用于正极性信号的隔离，光耦U3用于负极性信号的隔离。

在隔离电路中，R2调节初级运放U1输入偏置电流的大小，C3起反馈作用，同时滤除了电路中的毛刺信号，避免HCNR201的铝砷化镓发光二极管LED受到意外冲击。

R1可以控制LED的发光强度，从而对通道增益起一定的控制作用。

HC-NR201是电流驱动，其工作电流要求为1～20mA。

由于是隔离双极性信号，因此采用双电源供电的HA7-5127-5运算放大器，其输出电流可达25mA。

R3是采样电阻，将光耦输出电流转变为电压信号，与运放U1组成电压跟随电路，实现输入输出电路的阻抗匹配。

在图5线性光耦电路中，隔离电路的隔离电压增益，该隔离电路的隔离增益只与电阻值R3，R2有关，与光耦的电流传输特性无关，从而实现了电压隔离。

　　电平抬高电路的设计

　　由于TMS320F2812内部集成的A／D采样范围为0～3V，在采集信号进行光耦隔离之前，可以调节放大器的增益，使被采集的电压信号落到-1．5～+1．5V范围之内，然后设计一个+1．5V的基准电压源将被采集信号进行电平抬高，这样就可以保证采样信号在0～3V的范围内，电路如图6所示。

　　实现了电平抬高的目的，Ui的取值范围是-1．5～+1．5V，Uo的取值范围是0～3V。

此时被采集信号在0～3V输入电压范围之内，满足要求。

　　TOP3智能照明控制环境光测量与计时电路

　　户外照明通常是由人工操作机械开关控制照明系统的打开或关闭。

为了节省能源，您可能不希望整个晚上都在某个区域开启照明系统，这种情况下，如果能够精确地控制照明系统，在必要的时候自动打开或关闭照明系统，将会带来更多的便利条件。

利用控制器可以检测环境光强，天黑时打开照明灯并保持一定的时间间隔，然后在指定时间自动关闭照明灯。

早上，则对该过程进行反向操作。

如果预定时间内环境光强仍低于预设的照明门限，系统将打开照明灯。

环境光足够亮时，系统将关闭照明灯。

利用环境光传感器（ALS）检测、测量环境光强，据此设计智能化照明控制器并不困难。

由于控制器配备实时时钟（RTC），还可在规定的时间打开或关闭照明系统。

本文介绍的管理系统可用于市电照明系统。

　　集成系统组件

　　本设计中的照明控制器利用ALS测量环境光亮度，目前市场上有两种不同的ALS：

一种输出与环境光亮度成比例的模拟电压，另一种提供数字输出。

本系统采用数字输出ALS。

控制器需要知道准确的时间，所以采用实时时钟（RTC）。

考虑到可能发生断电，所以时间信息需要备份电池。

通过用户界面设置时间和其它参数。

这里的用户界面包括两个7段LED显示器和一个按钮。

短按按钮时，系统显示时间和其它参数；长按按钮时，可调整时间和参数。

系统具有自动/手动开关，以使能手动控制照明灯。

系统由市电供电，照明系统通过一个继电器接通/断开电源。

系统的数字信号与市电采用电气隔离。

　　人工操作模式下，自动/手动开关必须切换至手动位置。

手动模式下，继电器保持导通，照明系统由标准的墙上控制开关打开/关闭。

手动/自动开关处于自动模式时，墙上控制开关必须打开，以确保控制器正常工作。

如果墙上开关未打开，控制器将无法控制照明。

照明系统可能包含多盏照明灯。

　　图3系统原理图

　　凭借现代化半导体技术，系统可按照预设方式测量环境光亮度并控制照明系统的开启/关闭。

本文介绍了如何设计可基于环境光和时间信息实现智能化照明管理的控制器方案，该系统理想用于市电照明系统。

　　采用NE555定时器环境湿度测试仪系统电路

　　湿度频率转换电路采用NE555定时器，成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。

本电路其与湿敏电容HS1100和电阻等构成多谐振荡器，通过恰当设置电路中的电阻值，输出方波，实现湿度监测量向频率信号的转换，通过频率信号的高低我们就可以得知环境湿度是否正常。

基准频率振荡器和频率电压转换器都采用十四位串行计数器CC4060，它采用CNOS制作工艺、标准DIP-8封装的14位二进制串行计数／分频器集成电路，振荡器的结构可以是RC或晶振电路。

CC4060复位端为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效；复位端为低电平时，由外接的振荡定时元件控制产生一定频率的信号，并可以输出4分频到10分频，12分频到14分频的脉冲信号。

本电路的基准频率振荡器由CC4060及其定时元件组成，产生的频率信号经12分频后送至D触发器，为D触发器提供时钟脉冲。

频率电压转换器则利用的是CC4060的分频功能，将NE555定时器输出的频率信号送至CC4060，经12分频后输出至D触发器输入端，根据环境是否潮湿产生相应的电平，驱动D触发器工作输出控制电平。

输出控制电路可以根据实际需要采取相应的电路，本电路的输出控制部分由三极管控制继电器实现，D触发器输出的高电平，使三极管导通驱动继电器动作，产生报警信号或驱动干燥电路工作，使环境湿度恢复到正常值范围。

　　湿度监测及湿度频率转换电路

　　C是湿敏电容HS1100，容量会随着环境湿度的变化而改变，使②脚和⑥脚的充放电时间常数发生变化，改变③脚的输出信号的频率，实现环境湿度的变化转换为频率的变化，由非电量转变为电量。

⑤脚外接电阻R3的阻值为910kΩ，与集成电路内接的电阻5kΩ相差很大，所以一般基准电压就可以认为是电源电压VCC，R1的阻值50kΩ，湿敏电容常态下为180pF，R2的阻值一般为576kΩ左右，可根据调试的需要串联电位器，实现最佳的控制精度。

由以上数值可算出③脚常态下输出的脉冲周期T=（R1+2R2）Cln2，为0．15ms左右，则频率在6667Hz左右，当环境湿度增大为90％RH时，频率会减少到6186Hz左右，引起后续电路动作，实现增干和报警。

　　基准频率振荡器

　　基准频率产生电路主要由十四位串行计数器CC4060实现，CC4060⑨⑩脚外接基准频率定时元件，产生信号由脚送入CC4060，本电路C1为0．01ΩF，R4为2．7kΩ，RP1为4．7kΩ电位器，通过调节电位器，可以产生周期为0．0594ms～0．1628ms，频率为16．8kHz～6kHz信号（f=1／2．2（RP1+R4）C1），此信号经12分频后可以得到4Hz～1．5Hz的频率，由①脚输出，进入D触发器CD4013③脚，为频率电平转换提供时钟脉冲。

Q1、Q2两个三极管构成线与电路，正常工作时Q1或Q2有一个导通，则复位端脚为低电平，计数器正常工作，当⑦脚4分频输出和①脚12分频输出同时为高电平时，Q1和Q2同时输出高电平，计数器清零，重新开始计数，这个电路主要保证监测电路工作一段时间（0．33ms～1ms）自动清零一次，避免长时间出现数据错误影响电路正常工作。

R5、R6一般都为10kΩ，R7为47kΩ，D1为1N4148，Q1、Q2为1015。

　　频率电压转换电路

　　频率电压转换电路主要由十四位串行计数器CC4060和四D触发器CD4013组成，由NE555③脚送来的频率信号，由CC4060U2的脚送入计数器，经十二分频后由①脚输出，常态频率为1．6Hz，湿度增大到90％RH时，频率降为1．5Hz，送至D触发器CD4013⑤脚，同时输出高电平使Q3导通，锁存进入的信号电平，阻止后面的脉冲信号再次进入CC4060U2，防止出现干扰，D触发器在CC4060U1的时钟脉冲（频率为4Hz～1．5Hz）控制下，在CD4013①脚输出高电平，控制继电器工作，带动报警或增干电路工作。

D触发器工作与否显然取决于CC4060U1送入的时钟脉冲，U1和U2输出的脉冲下限频率是一样的，这显然无法控制D触发器正常工作，这就需要我们在调试的过程中，轻微调节RP1，使CC4060U1输出的时钟频率稍高于1．5Hz，但低于1．6Hz（对着湿敏电容吹气增回湿度的方法调试），就能保证电路在常态时D触发器不工作，当湿度超过90％RH时，D触发器输出高电平，驱动后面电路工作。

R9为2．2kΩ，R10为10kΩ，R11可以和R7合为一个电阻，Q3为1815。

　　输出控制电路

　　输出控制电路采用三极管驱动继电器实现，将CD4013①脚输出的电平信号送至NPN型三极管1815的基极。

常态时，CD4013①输出低电平，三极管截止，继电器释放；当湿度超过规定量时，CD4013输出高电平，三极管导通，继电器吸合，报警和增干电路工作。

用湿敏电容HS1100、十四位串行计数器CC4060、D触发器CD4013等组成的环境湿度测试仪，具有操作简单，调试方便，体积小，精度高等优点，对于一般的电子爱好者都可以轻松调试成功。

　　TOP4PCI总线集成电路测试仪接口电路

　　目前广泛用于集成电路封装测试的设备是由计算机软件控制，通过接口总线与硬件设备通信，能够代替测试人员的大部分劳动，也称为自动化测试系统（ATE）。

其工作原理是：

在计算机中使用测试软件编写待测芯片的测试程序，编写测试程序的过程就是利用程序语言实现对测试系统硬件资源的调度，将测试图形应用于被测集成电路的管脚；使用测试软件执行测试程序，这个过程需要计算机与测试系统进行通信，调用测试系统硬件电路的驱动函数，将控制命令经计算机的I／O接口发送至测试硬件相应的端口；测试仪硬件接口经过译码电路译码之后驱动硬件动作实现既定的测试功能；测试的数据结果通过计算机的I／O接口返回；计算机对结果数据进行分析处理、按一定的标准进行判别，将测试结果进行显示、控制分选机对被测器件进行分选。

　　PCI总线的信号定义

　　PCI总线的信号主要包括PCI总线信号、E2PROM接口信号和局部总线信号。

主要信号的电路连接图如图所示。

　　E2PROM的控制信号

　　PCI总线接口芯片的配置信息需要通过E2PROM存储并在没备复位时加载。

PCI9030的信号线EECS，EESK，EEDI和EEDO是专门用于E2PROM的连接，本没计选用的E2PROM是NM93CS66L，该芯片拥有一个4KB容量的低电平串行存储器，在对芯片PCI9030执行复佗操作时加载存储信息，从而使PCI接口卡实现即插即用的功能。

PCI9030与NM93CS66L的电路连接如图所示。

　　利用PCI专用接口芯片与FPGA结合可以实现PCI接口电路的简化设计，缩短开发周期；SDK软件开发包可以很轻松地完成PCI芯片的配置和调试，在WindowsXP操作系统中利用VC6．0软件开发工具加载SDK中的API函数库可以实现用于集成电路测试的PCI驱动程序的设计。

通过该接口电路实现了利用PC软件控制硬件电路完成IC测试的功能。

　　智能型电缆测试系统电路设计

　　智能型电缆测试系统采用单片机和工控机相结合的方案实现了，经实际测试。

详细说明了基于单片机的硬件电路设计原理和工程应用方案。

绝缘关系的测试电缆测试系统达到了设计要求，大幅度提高了洲试的效率和准确性。

随着航空设备自动化程度的不断提高，也很大程度地影响着设备的正常工作。

由于多芯电缆芯数增多，其互联关系也变得更复杂已，这就要求电缆测试设备具备更多的测试点数。

传统的手动测试方法费时费力，准确性差，本文提出了一种针对航空多芯电缆故障检测的新方案。

批量生产的需要，经不能满足工程化并阐述了系统构成和测试原理。

　　导通测试电路

　　由于导通电阻很小，一般为欧姆级，容易受到外界干扰的影响，惠斯登电桥的两臂同时对电源的微小变化做出反应，将输出信号送入差分放大器，从而消除了共模干扰，可以提高测试的准确性。

其原理如图3所示。

　　在图3中：

R1，R2和R3组成基准电路;R4，R5和Rx串联起来组成主测试回路。

当待测电阻Rx为零时，调整R1使电桥处于平衡状态，即U1=U2，电路输出约为零，同时产生基准比较电压U1。

在电路正常工作情况下，Rx串联进入电路后，电桥的平衡被打破，U2变小，U1和U2经过运放OP497的隔离后送入差分放大器INA145进行放大，放大后的电压信号送入12位精度的MAX197进行采样。

　　绝缘测试电路

　　对于绝缘测试电路而言，由于输入测试电压为500～1000V，对干扰不太敏感，所以绝缘测试电路采用相对简单的电阻分压法来实现。

　　在图4中：

Rx为被测两根导线间的绝缘电阻;Kat，Kab分别是Rx的输入控制继电器和输出控制继电器，由译码电路选通，二极管D1保护电源;R1，R2和R3组成分压测试电路，R4为限流电阻，C1为了滤除杂波的干扰，测试回路的分压值经运放后输入放大电路;MAX6176为高精度低噪声基准电源，经过分压电路和跟随器后为放大电路INA145提供基准比较电压，INA145把放大后的信号送给MAX197进行采样。

　　TOP5智能化频率特性测试仪系统电路

　　继电器译码电路的作用是在单片机的控制下将1536个测试点中的某两个测试点接入相应的测试电路。

比如译码电路选中测试点1的输入继电器Kat和测试点2的输出继电器Kab，外部的被测电缆通过这两个测试点接入相应的测试电路，从而实现了导通或者绝缘测试。

为了实现这样的功能译码电路可以分为地址锁存电路，输入继电器译码电路和输出继电器译码电路。

以输入地址锁存电路为例，其原理如图5，图6所示。

　　单