单相多功能电能计量芯片

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基于V9811的单相电子式多费率电能表设计方案

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可通过红外和ＲＳ．４８５通讯方式来读取和设置电能表的电
４路独立的过采样， △ＡＤＣ：一路电压、两路电流和一路多功能测量通道
量和参数。与传统电能表相比，智能电能表具有以下几个主要特
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点：
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计量精度：
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满足ＧＢ／Ｔ１７２１５．３２１ — ２００８、ＧＢ／Ｔ１７２１５．３２２－
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通讯电路
本方案的通讯电路主要包括ＲＳ一４８５通讯电路和红外
通讯电路。
集成起振电路和ＰＬＬ，片外仅需一个３２７６８Ｈｚ
晶体，支持晶体停振时的起振复位功能・６４ｋＢＦＬＡＳＨ存储器，具有写保护和加密功能，
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３．３Ｖ或５Ｖ电源供电，宽电压输入范围：２．５Ｖ－５．５Ｖ
基准电压：１．１８５Ｖ（２０ｐｐｍ／ ℃）
脉冲常数为１２００ｉｍｐ／Ｋｗｈ，说明电能表每输出１２００个
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ＣＦ脉冲即代表用户使用了１ｋｗｈ的电量。电能表校正好
４８５电源是单独供应的。变压器的另外一个输出端经过整流后，通过７８Ｌ０５稳压成５Ｖ，为ＲＳ－４８５通讯回路供电。
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其它特点：
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高性能８位８０５２兼容ＭＣＵ内核，工作频率可
编程，运算能力最高可达２６ＭＨｚ／６．５ｍｉｐｓ

德力西电气 DDSF6606vcp单相电子式多费率电能表使用说明书

DDSF6606vcp单相电子式多费率电能表使用说明书2023E817-33符合标准：GB/T17215.321-2021安装、使用产品前，请仔细阅读使用说明书并妥善保管、备用1概述DDSF6606vcp型单相电子式多费率电能表（以下简称"仪表"）是采用先进的控制芯片，应用数字采样处理技术及SMT工艺，根据居民实际用电状况所设计、制造，具有国际先进水平的带有多费率功能的电能仪表。

本仪表实现分时计量，可设定结算日，支持手持终端或PC机编程及抄表，以及LCD显示等功能；可进行4种费率、14个时段、14个时区及12位表号等设置，并具有电能测试脉冲和秒脉冲输出。

本仪表符合标准GB/T 15284-2022《多费率电能表特殊要求》和GB/T 17215.321-2021《交流电测量设备特殊要求第21部分：静止式有功电能表（A 级、B级、C级、D级和E级）》，通讯规约符合DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》及其备案文件。

2工作原理仪表由两个主要功能组成：一是电能采样部分，二是单片机数据处理控制部分。

本仪表的电能计量部分使用大规模专用集成电路，通过对电流电压的信号采样，送至单片机的计量处理模块，然后通过单片机进行电能计量，实现对电能的精确计量，同时通过单片机的各种接口传递数据，实现各种控制功能。

如图1所示。

图1工作原理框图3型号和规格，如表1所示表1电能表规格3.1型号说明：3.2 电流说明：如0.25-0.5(60)A/5(60)A，0.25为最小电流Imin，0.5为转折电流Itr，60为最大电流Imax,5为基本电流Ib。

4主要技术参数4.1 基本误差：最大允许误差如表2所示。

表2 最大允许误差4.2起动在标称电压、额定频率和功率因数为1.0的条件下，有功B级表为0.04Itr，电能表应能起动并连续计量电能。

4.3潜动具有防潜动逻辑设计,电能表电压线路施加110％标称电压，电流线路无电流时，电能表测试输出不产生多于一个的脉冲。

锐能微单相多功能电能计量芯片

号
RN8201 RN8203 RN8205 RN8207 RN8209
有功计量
√ √ √ √ √
无功计量
√ √
锐能微科技单相计量产品列表
电压电流有效
值
两路电过零频率计自动
流及两输出测量度校表
路功率
器
√
通信接口无
√
√√
√
单线（RSIO）
√
√√
√
SPI
√
√√
√ UART/SPI
√
√
√√
√ 单线/SPI
应用领域
计度器表单相多功能表单相多功能表直入式三相表两路防窃电表
锐能微科技电能计量芯片主要特点
精度更准确：1500：1 (15Ib～1%Ib ,400μΩ锰铜) 误差小于 0.1%；设计更快捷：PCB 设计简单，可以大面积铺地；生产更方便：支持软件自动校表、小信号加速校表；产品更可靠：简单的 PCB 设计即可通过严酷的可靠性测试。
深圳市锐能微科技有限公司
2009-6-9
Rev 1.0

单相计量芯片RN8209C用户手册_v1_8

Renergy单相多功能防窃电专用计量芯片RN8209C/RN8209D深圳市锐能微科技有限公司 page 1 of 47 Rev 1.8RN8209C/RN8209D 用户手册Data:2018-9-14Rev:1.8版本更新说明版本号修改时间修改内容V1.0 2014-3-20 创建V1.1 2014-3-29 修改文字错误V1.2 2014-8-26 增加内部未开放功能：电能寄存器2A/2C功能定义更改；扩展频率测量范围，增加35H寄存器；RN8209D的RX引脚也支持复位功能；对RX引脚复位功能做补充说明；修改错误：2.7章节关于Hfconst寄存器地址的描述错误；修改一些文字错误；V1.3 2014-12-22 3.2.2 hfconst 计算公式修改HFConst= INT [14.8528*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]改为：HFConst=INT[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]V1.4 2015-1-7 第18页寄存器列表中2A和2C寄存器说明更改；冻结电能寄存器冻结时间从572.1793ms更改为572.1397ms。

V1.5 2015-1-29 修改电能冻结时间为：2048*1024个晶振周期，V1.4版中为2048个晶振周期。

修改功率寄存器Read 行APA23、22、21、20 角标，使其与BIT31、30、29、28角标对应。

修改手册页脚版本为Rev 1.5。

V1.6 2016-2-15 1)P13,修正2.7 能量计算HFConst地址笔误0X03为0X022)P17,系统控制寄存器SYSCON的bit5：4的“PGAIB”的PGAIB1的第4行第1列，（，1），改为（1,1）3)P23页2.12.3 计量参数寄存器有功电能寄存器溢出标志位POIF修正为PEOIF及无功电能寄存器溢出标志位QOIF修正QEOIF4)P34, 3.3 举例HFConst计算式修正为HFConst=[16.1079*Vu*Vi*10^11/(EC*Un*Ib)]=2818，以及无功校正Qphs计算式的修正V1.7 2017-9-15 1)为2.12.1寄存器列表中采样寄存器，增加更新速率及采样位数说明V1.8 2018-09-14 1) 2.7能量计算中自定义电能，可选择的第二路有功电能符号从DATAPA修改为DATAPB2)SPI通讯字节间隔时间修改为2.5us3)SPI通讯速率放大到1.7M目录1 芯片介绍 (5)1.1 芯片特性 (5)1.2 功能简介 (5)1.3 功能框图 (6)1.4 管脚定义 (6)1.5 典型应用 (9)2 系统功能 (10)2.1 电源监测 (10)2.2 系统复位 (10)2.3 模数转换 (11)2.4 有功功率 (11)2.5 无功功率 (12)2.6 有效值 (13)2.7 能量计算 (13)2.8 通道切换 (14)2.9 频率测量 (14)2.10过零检测 (15)2.11中断 (15)2.12寄存器 (16)3 校表方法 (32)3.1 概述 (32)3.2 校表流程和参数计算 (32)3.3 举例 (35)4 通信接口 (37)4.1 SPI接口 (37)4.2 UART接口 (39)5 电气特性 (44)6 芯片封装 (46)1 芯片介绍1.1 芯片特性✓计量⏹提供三路∑-△ADC⏹有功电能误差在8000:1动态范围内<0.1%，支持IEC62053-22：2003标准要求⏹无功电能误差在8000:1动态范围内<0.1%，支持IEC62053-23：2003 标准要求⏹提供两路电流和一路电压有效值测量，在1000:1动态范围内，有效值误差<0.1%⏹提供一路脉冲频率发生器，可用于对用户自定义功率进行电能量累加积分⏹提供三路ADC的瞬时采样值⏹潜动阈值可调⏹提供反相功率指示⏹提供电压通道频率测量⏹提供电压通道过零检测⏹提供参考基准监测功能✓软件校表⏹电表常数(HFConst)可调⏹提供增益和相位校正⏹提供有功、无功、有效值offset校正⏹提供小信号校表加速功能⏹提供配置参数自动校验功能✓提供SPI/UART接口✓具有电源监控功能✓具备电能寄存器定时冻结功能✓UART的RX输入引脚同时具备管脚复位功能✓RN8209 +5V/3.3V电源供电，功耗典型值为15mW@5V、8mW@3.3V✓内置1.25V±1% 参考电压，温度系数典型值5ppm/℃，最大15ppm/℃✓采用SSOP24（RN8209D）/SOP16L（RN8209C）绿色封装1.2 功能简介RN8209能够测量有功功率、无功功率、有功能量、无功能量，并能同时提供两路独立的有功功率和有效值、电压有效值、线频率、过零中断等，可以实现灵活的防窃电方案。

RN8205用户手册_v1.0

Renergy单相多功能专用计量芯片RN8205深圳市锐能微科技有限公司page 1 of 26 Rev 1.0RN8205 用户手册Data: 2009-5-13Rev: 1.0目录1 芯片介绍 (3)1.1芯片特性 (3)1.2功能简介 (3)1.3功能框图 (4)1.4管脚说明 (4)1.5典型应用 (6)2 系统功能 (7)2.1 电源监测 (7)2.2 系统复位 (7)2.3 模数转换 (7)2.4 有功功率 (8)2.5 有效值 (8)2.6 能量计算 (9)2.7 频率测量 (9)2.8过零检测 (10)2.9 中断 (10)2.10寄存器 (11)3 校表方法 (18)3.1 校表流程和参数计算 (18)3.2 举例 (21)4 SPI接口 (22)4.1 SPI接口信号说明 (22)4.2 SPI帧格式 (22)4.3 SPI写操作 (23)4.4 SPI读操作 (23)4.5 SPI接口可靠性设计 (24)5 电气特性 (25)6 芯片封装 (26)1 芯片介绍1.1芯片特性9计量有功电能误差在1500:1动态范围内<0.1%，支持IEC62053-22：2003标准要求提供电流和电压有效值测量，在400:1动态范围内，有效值误差<0.5%潜动阈值可调提供反相功率指示提供电压通道频率测量提供电压通道过零检测9软件校表电表常数(HFConst)可调提供增益和相位校正提供有功和有效值offset校正提供小信号校表加速功能提供配置参数自动校验功能9提供SPI接口9具有电源监控功能9单+5V电源供电，功耗典型值为16.5 mW9内置2.5V±3% Reference，温度系数典型值25ppm/℃9采用SSOP24无铅封装1.2功能简介RN8205是一颗带SPI通信接口的高精度单相电能计量芯片，适用于软件校表的单相液晶表应用。

RN8205集成了两路sigma-delta ADC、参考电压以及数字信号处理等电路，能够测量有功功率、有功能量、电流通道有效值、电压通道有效值、电压线频率、电压过零等。

友讯达 DDZY1789-Z 单相费控智能电能表使用说明书

深圳友讯达科技股份有限公司粤制00000923DDZY1789-Z单相费控智能电能表使用说明书深圳友讯达科技股份有限公司Shenzhen Friendcom Technology Development Co.,Ltd.目录1概述 (1)2规格尺寸 (1)3主要技术指标 (1)4 工作原理 (2)5 使用说明 (2)6 基本功能 (4)7 外形尺寸图及接线图 (6)8安装与使用 (8)9运输和贮存 (8)10售后服务 (8)1概述DDZY1789-Z型单相费控智能电能表为本公司依据国网最新技术规范研制生产的电能计量产品。

该款单相电能表采用先进的超低功耗固态集成技术和SMT工艺设计、制造，供计量额定频率为50Hz单相电网中的交流有功电能。

采用了最先进的电能表专用集成电路、永久保存信息的非易失性存贮器、LCD液晶显示器等。

实现了单相电能计量、RS485抄读数据和远红外通讯、电力载波通讯设置、抄读等功能，支持DL/T698.45-2017《面向对象的数据交换协议》及DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》（通信协议可选）。

采用多种软件、硬件抗干扰措施，保证电表可靠运行，方便电力部门营业自动化管理，是目前国内居民、商业复费率计量的最佳实现方案。

引用标准：JJG 596-2012《电子式电能表》GB/T 15284-2002《多费率电能表特殊要求》GB/T 15464-1995《仪器仪表包装用通用技术条件》GB/T 17215.211-2006《交流电测量设备-通用要求试验和试验条件》第11部分：测量设备GB/T 17215.301-2007《多功能电能表特殊要求》GB/T17215.321-2008《交流电测试设备特殊要求第21部分静止式有功电能表(1级2级)》DL/T698.45-2017《电能信息采集与管理系统第4-5部分：通信协议—面向对象的数据交换协议》DL/T 645-2007《多功能电能表通信协议》《多功能电能表通信协议》备案文件2规格尺寸● 160（长）*112（宽）*71（厚）(单位：mm，适用于其它类型的单相电能表)。

电能计量芯片汇总

电能计量SA9904B,1引言新型集成芯片不仅精确度高，而且硬件软件设计简单性价比高1引言新型集成芯片不仅精确度高，而且硬件软件设计简单、性价比高。

着重介绍SA9904B，ATT7026A及CS54633种三相电能计量芯片的工作原理，比较其性能指标，为合理选择电能芯片提供了有力的帮助。

2电能计量芯片SA9904B是南非微电子系统有限公司设计开发的一种电能计量芯片，ATY7026A是珠海炬力集成电路设计有限公司开发的电能计量芯片，CS5463是美国CRYSTAL公司推出的带有串行接口的单相双向功率／电能计量集成电路芯片。

这三者都用于三相多功能电能计量，均适用于三相三线制的具有50Hz 或60Hz标准频率的电网，支持电阻网络校表和软件校表两种方式。

由于电能计量、参数测量和数据读取是电能芯片的核心部分。

下面主要从有功计量、无功计量、视在功率／电能计量、有效值测量、中断和SPI接口6个方面介绍芯片原理。

2．1SA9904B简介SA9904B有20个引脚，PDIP封装，12个元暂存器。

SA9904B包含9个代表各相的有功电能、无功电能与电源电压的24位元暂存器。

第10个24位元暂存器代表任何有效相位的市频，包含3个位址以保存与SA9604A的兼容性。

3个位址的任何其一可用于存取频率暂存器。

每相位的有功与无功功率被积存于24位元暂存器。

被测电路的电能或功率不直接提供给用户，但是可以通过公式计算。

计算每相的有功或无功电能：电能每计数=(VRATED×IRATED)／320 000；计算每相的有功或无功功率：功率=VRATED×IRATED×N／INTTIME／320 000。

其中：VRATED为电表的额定电源电压，IRATED为电表的额定电源电流，N=相继读数间的暂存器数值差数(△值)，INTTIME为相继读数间的时间差值(单位为秒)。

若要求合相有功电能，只能通过程序对三相有功电能求和，或通过有功功率脉冲输出F50计数。

预付费单相多功能电能表设计

１产品功能设计
本文设计的单相多功能电表采用了美国德州仪器公司（Ｉ新推出的单相防窃电Ｔ）多功能电能表专用芯片，是德州仪器它ＭＳ４０列产品的成员，一款超低功耗Ｐ３系是的１位单片机ＭＳ４０Ｅ２芯片，６Ｐ３Ｆ４ｘ内部包含了单相防窃电多功能电能表计量模块ＥＰ３Ｃｌ提供有功功率、功功率、Ｓ４０Ｅ，无电压、电流、率、时电流采样值，率因数频瞬功等电参数，芯片功能强大，电能计量行该在业居于世界领先水平。单相多功能电表该
工程技术
预付费单相多功能电能表设计
张荷涛（郑州广播电视学校郑州４００）５０２摘要：本文介绍了一款预付费单相多功能电能表，电能表主要采用ＭＰ３计量芯片来设计。中详细阐述了该电能表各种功能的设该Ｓ４０文计及其特点，分析了产品的社会价值及市场前景。并关键词：多功能电能表电力载波软件校表中图分类号：Ｐ９Ｔ３１文献标识码：Ａ文章编号：６２３９（ｏＯ０（）０７一ｌ１７－７ｉ２ｉ要定期派专人上门抄表催收电费，工作量大，给供电管理部门集中管理带来很多的不便。将众多的电表如集中安放到一个专门的房间要占用很大的空间，外，工程的复杂性及后续结构、此其电器的配置等费用也比较昂贵，时仍需同派专人催收电费。有的预付费电表，电现供企业不能及时掌握用户用电信息；Ｒ４５而Ｓ８联网的电表要铺设通讯线，增加施工成本也影响美观；上述电表都不能可靠防止且用户窃电。针对以上问题，者设计了单相多功作能电表。电表管理系统满足了电力部门本对用电管理改革的需求，决了偷电、解漏电、理混乱、工抄表、止窃电等诸多管人防问题，管理和自动控制为一体。电预付集用费，量准确，断可靠，有效提高用电计切能管理效率，足小区、寓、体宿舍用电满公集管理需求。

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Reபைடு நூலகம்0.7
单相多功能电能计量芯片 FAQ——ATT7051/ATT7053(370-CS-001)
图2
4 5VDC 工作系统中如何与 ATT7051/53 的 3.3V 工作电压进行电平转换
当 ATT7051/53 Vcc 受到干扰时，芯片内部的 BOR/LBOR 功能（0x43H BOREN）能较好的保证芯片被复位住；同时可采用 ATT7051/53 内部的软件复位功能（33H）SRSTREG=0x55；
2. IRQ：ATT7051/53 中断输出 PIN，可用作过零中断输出 PIN。
2010-08-02
修改内容初始版本勘误；增加 FAQ1 和 3，以及顺序调整勘误；增加 FAQ2，以及顺序调整增加 FAQ 15、16、17、18 增加 FAQ19；修改措辞。题目修改为 ATT705x ，即 ATT7051/53/59；修改 SPI，增加例程；修改自动防窃电方式；增加 FAQ20：7059vs7053 去掉原 FAQ4：E 版以后 VDD1P8 和 VREF 管脚外接滤波电容 10uF 经过验证可以不加。
单相多功能电能计量芯片 FAQ——ATT7051/ATT7053(370-CS-001)
钜泉单相多功能电能计量芯片 FAQ ——ATT705x V0.7
版本号 V0.1 V0.2 V0.3 V0.4 V0.5 V0.6
V0.7
修改时间 2010-01-25 2010-01-26 2010-01-26 2010-02-23 2010-03-11 2010-07-08

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单相多功能电能计量芯片 FAQ——ATT7051/ATT7053(370-CS-001)
图4
图5
5 ATT7051/53 工作晶振的选择与应用以及晶振布线原则
A：ATT7051/53 以 5.5296MHz 作为芯片的系统时钟进行设计的，系统启动后 EMU（计量单元）时钟为 900kHz，ADC 时钟为 900kHz。 ¾ 5.5296MHz 外部晶振：
¾ ATT7051/53 和 MCU 连接的 4 个口线：SPI_CLK/ SPI_DIN/ SPI_DOUT/ SPI_CS SPI_CS 必需连接，以保证 CLK 时序的正确，CS 每次拉低后 SPI 操作 4 个字节，不足 4 个字节的部分
补充 0 或 0xFF；
¾ ATT7053 可以选择连接的口线： 1. /RST：ATT7051/53 硬件复位 PIN，可以实现 MCU 对 ATT7051/53 的硬件复位功能。 /RST 如果不连接 MCU，应该外接 RC 电路（如图 2），10Kohm 上拉到 3.3Vcc，0.1uF 滤波电容接地；
5V 转 3.3V 可以通过电阻分压方式实现（如图 3）；
图3 3.3V 转 5V 可利用三极管反相器电路实现（如图 4），考虑到 SPI 的数据反相问题，需要在软件中
进行取反操作； 3.3V 转 5V 也可采用两级三极管反相电路（如图 5）而不用软件取反。
注：图中三极管可取 2N2904 或 9014 等高速小功率管，β>100 为佳。RC 数值视应用需要可调整，下图取值支持信号频率上限<1MHz，扇出能力>10CMOS gate.
A:电压通道推荐输入为 200mV 有效值。电压信号太大，会导致串扰，以及量程溢出；太小会影响内部精度。可选择的范围 143mV～350mV，此推荐的电压范围可以保证 70%Un 以及 60%Un 输入时的精度符合国标。
3 ATT7051/53 和 MCU 的 IO 口线连接
A：ATT7051/53 和 MCU 连接的口线有 4 个； ATT7053 可选择连接 MCU 的口线有 2 个； ATT7051 可选择连接 MCU 的口线有 6 个；
当用户重新配置 EMU 时钟（FrqCFG 0x41H），EMU 时钟和 ADC 时钟还可以选择同时为 1.8MHz 或同时为 450kHz，这时 P-offset 计算结果需要相应减半或加倍； ¾ 如果选择 5.5296MHz 以外的晶振： 6MHz：可以替换 5.5296MHz 外部晶振，需要如下修改：
¾ 相对于 ATT7053，ATT7051 增加的 4 个 PIN 为： 1．SLEEP：睡眠模式控制 PIN，可直接控制计量芯片进入睡眠状态，以降低功耗。 SLEEP 如果不连接 MCU，应作外部上拉处理。ATT7053 没有 SLEEP 模式。 2．VDCIN/ADCIN：外部电压检测 PIN； 3．STATUS：可以配置为输出 ATT7051 的状态 PIN，或保持默认 I/O 输出功能(GICFG=0 0x45H)； 4．PWM：可以输出系统分频的方波；

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单相多功能电能计量芯片 FAQ——ATT7051/ATT7053(370-CS-001)
1 外部晶振必须增加 10Mohm 偏置电阻
A：如图 1，
图1
2 推荐的电压输入信号。（电流信号幅度根据实际情况定）
1，EMU 时钟和 ADC 时钟需要相应乘以系数 6M/5.5M； 2，电压频率测量需乘上系数 6M/5.5M； 3，有功、无功相位校正计算公式中 1.732 需乘上系数 6M/5.5M（包括移采样点方式和 PQ 方式）； 4，CF 脉宽减小为 80ms 左右。 ¾ 晶振布线原则：时钟信号走线长度尽可能短，线宽尽可能大，与其它印制线间距尽可能大，紧靠器件布局布线，必要时可以走内层，以及用地线包围。
A：在 5V 系统中，除了需要增加稳定的 3.3V 的电压输出给 ATT7053 工作外，SPI（和/RST）和 MCU 通信也需要进行电平转换，根据电表的不同需求分两种情况 ¾ 第一种情况：带有 CPU 卡的隔离系统，可直接通过光藕隔离实现电平转换； ¾ 第二种情况：非隔离系统，ATT7051/53 和 MCU 直接连接。

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单相多功能电能计量芯片 FAQ——ATT7051/ATT7053(370-CS-001)
目录
1 外部晶振必须增加 10Mohm 偏置电阻...................................................................................................3 2 推荐的电压输入信号。（电流信号幅度根据实际情况定）..................................................................3 3 ATT7051/53 和 MCU 的 IO 口线连接.....................................................................................................3 4 5VDC 工作系统中如何与 ATT7051/53 的 3.3V 工作电压进行电平转换 ............................................4 5 ATT7051/53 工作晶振的选择与应用以及晶振布线原则 ......................................................................5 6 ATT7051/53 上电后多久会出脉冲 ..........................................................................................................6 7 ATT7051/53 适用的计量交流电频率范围是多少 ..................................................................................6 8 P-offset 和 RMS-offset 应用以及对视在功率的影响 .............................................................................6 9 如何使用第二路电流通道设计防窃电功能 ...........................................................................................6 10 断相防窃电功能设计 ...............................................................................................................................7 11 SPI 通讯设计 ............................................................................................................................................7 12 能否选用第二路电流通道作为当前的计量通道....................................................................................8 13 功率及有效值(RMS) 折计算公式 ..........................................................................................................9 14 如果只使用 2 路 ADC，第二路电流通道怎样处理最好？ ................................................................10 15 考虑到 P-offset 和使用第二路电流通道的校表流程 ...........................................................................10 16 AUTODC 可以长期打开吗？................................................................................................................10 17 如何通过射频辐射抗扰度试验？ .........................................................................................................10 18 如何解决脉冲群试验中 IRMS 不为零的现象？.................................................................................. 11 19 ATT7053 VS ATT7059............................................................................................................................ 11