ATT7026C：ATT7026A升級版本的技術(shù)解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，芯片的性能和功能升級對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和競爭力至關(guān)重要。今天我們要探討的ATT7026C，就是鉅泉光電科技（上海）有限公司推出的一款升級芯片，它是ATT7026A的升級版本，下面我們就來詳細(xì)了解一下它的特性、功能及相關(guān)操作流程。

文件下載：ATT7026CU.pdf

一、ATT7026C的特性

1. 兼容性

ATT7026C完全兼容ATT7026A，這意味著在原有使用ATT7026A的設(shè)計(jì)中，可以較為方便地替換為ATT7026C，無需對整體設(shè)計(jì)進(jìn)行大規(guī)模修改。

2. ADC采樣數(shù)據(jù)緩存功能

它新增了一個(gè)長度為240的緩存存儲區(qū)，用于實(shí)時(shí)保存原始采樣數(shù)據(jù)。用戶發(fā)送命令（任務(wù)開始 + 預(yù)定channel的數(shù)據(jù)）后，ATT7026C在每個(gè)采樣周期將相應(yīng)的ADC數(shù)據(jù)保存到緩存中，直到緩存滿為止。只要不發(fā)送新的命令，緩存的數(shù)據(jù)會保持上一次的數(shù)據(jù)。這一功能使得用戶不需要頻繁地產(chǎn)生中斷來讀取實(shí)時(shí)的ADC數(shù)據(jù)，大大提高了數(shù)據(jù)處理的效率。

3. 多通道同步采樣支持

支持單通道、雙通道或者三通道的同步采樣，能夠滿足不同應(yīng)用場景下對多通道數(shù)據(jù)采集的需求。

4. 電流有效值小信號精度加強(qiáng)

改善了電流有效值小信號的精度，電流啟動(dòng)閾值0x1F也需要做相應(yīng)的調(diào)整，默認(rèn)值為0x0001F0。當(dāng)額定電流（Ib）對應(yīng)到100mv時(shí)，ATT7026C的起動(dòng)點(diǎn)默認(rèn)設(shè)置為0.1%Ib，能夠確保0.12%Ib上能起動(dòng)，而0.08%Ib下能夠潛住，適合于目前的“潛動(dòng)電流”應(yīng)用。

5. 間接得到高精度的電壓夾角

ATT7026A不能提供電壓夾角，而ATT7026C可以利用電壓電流夾角的原理，得到高精度的電壓夾角（大角度時(shí)優(yōu)于0.5度）。

二、功能說明

1. 采樣數(shù)據(jù)緩存功能實(shí)現(xiàn)

用戶可以隨時(shí)讀取緩存的內(nèi)容。通過C1命令改變gWaveAddress，用戶可以任意指定要讀的緩存的起始地址；每讀一次緩存后，該地址會自加一，大于緩存長度后，會變?yōu)?。讀有效數(shù)據(jù)的方法是，用戶可以等待相應(yīng)采樣間隔以上的時(shí)間后，去讀取緩存的內(nèi)容（比如：單通道時(shí)240個(gè)采樣間隔時(shí)間，雙通道120個(gè)采樣間隔時(shí)間，采樣率為3.2k）。SPI讀取到的數(shù)據(jù)格式為：高2byte為16bit的ADC數(shù)據(jù)，低1byte為緩沖區(qū)指針。多通道時(shí)的數(shù)據(jù)為實(shí)際的存儲順序。

2. 電流有效值小信號精度加強(qiáng)的計(jì)算

電流啟動(dòng)閾值的計(jì)算涉及公式[Istartup = INTleft(G I_{0} 2^{Lambda} 23right)]，其中G為0.648，I0為起動(dòng)點(diǎn)，INT為取整。例如，為保證0.1%Ib起動(dòng)，起動(dòng)點(diǎn)設(shè)置為0.08%Ib，假設(shè)額定電流管腳上為0.1v，則[I 0 = 0.1 0.0008 = 0.00008]，(Istartup = INT (0.648 0.00008 * 2^{Lambda} 23) = 434 = 0 ×0001 ~B 2)。為了同時(shí)滿足潛動(dòng)和起動(dòng)需求，可以將起動(dòng)點(diǎn)設(shè)置在兩個(gè)點(diǎn)的中間。

3. 間接得到高精度的電壓夾角的計(jì)算

電壓u電流i夾角原理為[varphi = a cos (p f) = a cos (P / S) = a cos left(frac{sum{k=1}^{N} u(k) i(k) / N}{u r m s i r m s}right)]，對應(yīng)于電壓夾角，比如Ua Ub，則[varphi U{a b} = a cos left(frac{sum_{k=1}^{N} U a(k) U b(k) / N}{Uarms U b r m s}right)]。其中，Uarms和Ubrms可以直接從寄存器得到，N可以從頻率寄存器得到，Ua(k)，Ub(k)可以從同步采樣（UaUbUc）模式的緩存中得到。經(jīng)過實(shí)際測試，夾角10度以上，誤差在0.5度以內(nèi)。需要注意的是，原始的ADC數(shù)據(jù)未經(jīng)過增益補(bǔ)償，實(shí)際計(jì)算時(shí)在最后的總和上需要乘上相應(yīng)的增益。

三、寄存器說明

1. 采樣數(shù)據(jù)功能相關(guān)寄存器

命令0xC0、0xC1參數(shù)寄存器0x7E、0x7F為采樣數(shù)據(jù)功能相關(guān)寄存器。

2. 校表寄存器

校表寄存器0x1F因?yàn)殡娏餍⌒盘柧燃訌?qiáng)，修改其默認(rèn)值，同時(shí)導(dǎo)致參數(shù)寄存器0x3E、0x5F的默認(rèn)值變化。

3. 具體寄存器功能

• gWaveCommand（0xC0）：如果為0xCCCCCY，則啟動(dòng)波形數(shù)據(jù)緩存；其他格式無效。這里Y代表需要保存數(shù)據(jù)的通道號，0~0x0B有效。
• gWaveAddress（0xC1）：用戶指定讀取的位置，數(shù)值取0~239范圍內(nèi)有效，超過邊界時(shí)自動(dòng)歸零處理。
• W_Istartup（0x1F）：起動(dòng)電流閾值設(shè)置，修改其默認(rèn)值。
• *ptrWaveFormRd（0x7E）**：下一個(gè)寫數(shù)據(jù)的位置，有效范圍0~240，數(shù)據(jù)更新完畢后數(shù)值停在240。
• mWaveDatatmp（0x7F）：用戶反復(fù)讀取數(shù)據(jù)，內(nèi)部指針自動(dòng)增1，遇到邊界時(shí)，用戶讀指針gWaveAddress清0，循環(huán)讀取。
• *R_checksum（0x3E or 0x5F）*：三相四線模式為0x043C73，三相三線模式為0x16BC73。注：ATT7026C不提供0x7E和0x5F*寄存器。

四、從采樣數(shù)據(jù)得到FFT的推薦流程

1. 開啟采樣功能

使用0xC0命令進(jìn)行通道選擇并啟動(dòng)采樣功能。

2. 等待采樣數(shù)據(jù)完成

等待采樣數(shù)據(jù)采集完成。

3. 設(shè)置用戶讀指針的起始地址

通過0xC1命令設(shè)置用戶讀指針的起始地址，然后讀取采樣數(shù)據(jù)。

4. 數(shù)據(jù)預(yù)處理

對讀取到的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

5. FFT變換

對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換。

6. 循環(huán)操作

如需下一次操作，則重復(fù)執(zhí)行上述步驟。

需要注意的是，采樣數(shù)據(jù)為原始的ADC數(shù)據(jù)，未做offset校正和增益校正，增益校正時(shí)，系數(shù)與有效值的校正系數(shù)一致。通過SPI讀取的數(shù)據(jù)為3字節(jié)，高2字節(jié)為ADC數(shù)據(jù)，高位在前；低字節(jié)無效，為內(nèi)部的寫指針。采樣數(shù)據(jù)為固定采樣率，因而做64點(diǎn)FFT時(shí)，如果頻率偏離50Hz，則會發(fā)生頻譜泄漏，對精度要求高時(shí)，需要對數(shù)據(jù)做相應(yīng)的處理。

ATT7026C在保留ATT7026A所有功能的基礎(chǔ)上，增加了ADC采樣數(shù)據(jù)緩存開放功能，加強(qiáng)了電流有效值小信號的精度，還能間接得到高精度的電壓夾角，為電子工程師在設(shè)計(jì)相關(guān)產(chǎn)品時(shí)提供了更多的選擇和更好的性能保障。各位工程師在實(shí)際應(yīng)用中，不妨深入研究其特性和功能，充分發(fā)揮其優(yōu)勢。你在使用類似芯片時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。