背景知識
對於許多應用而言，監控電力線意味著使用電流互感器和電阻分壓網路，以便感測三相及零序的電流和電壓 ，如圖1所示。AD7606B具有高輸入阻抗，可以直接連接感測器，並且它提供了所需的全部內建輸入模組，從而簡化了資料獲取系統設計。
圖1:典型的電力線監控應用中的AD7606B
AD7606B在晶片內整合8個獨立的訊號鏈，即使採用5 V單電源供電（數位介面電壓Vdrive不計），仍可接受±10 V或±5 V的真正雙極性類比輸入訊號。因此，無需使用外部驅動運算放大器和外部雙極性電源。
每個通道都由21V類比輸入箝位保護電路、具備5MΩ輸入阻抗的電阻可程式設計增益放大器、一階抗混疊濾波器和16位SARADC組成。此外，還可包含一個過取樣速率高達256的數位均值濾波器，以及一個低溫漂2.5 V基準電壓源，用於幫助構建完整的電力線資料獲取系統。
除了提供完整的類比訊號鏈之外，AD7606B還提供許多校準和診斷功能，以提升系統級性能和可靠性。
直接感測器介面
與AD7606不同的是，AD7606B的輸入阻抗已提高到5 MΩ，使其可以直接與多種感測器介面，從而獲得兩個好處：
• 降低外部串聯電阻（例如，濾波或電阻分壓網路）導致的增益誤差。
• 當感測器斷開時，所看到的偏移量會減小，可以輕鬆實現感測器斷開檢測功能。
外部電阻造成的增益誤差
進行工廠修整時，會嚴格控制PGA的RFB和RIN N（一般為5MΩ），確保準確設置AD7606B的增益。但是，如圖1所示，如果在前端放置一個外部電阻，那麼實際增益與理想的修整RFB/RIN值之間會存在偏差。
RFILTER越高，增益誤差越大，這需要從控制器一側補償。但是，RIN越高，相同RFILTER 產生的影響就越小。與AD7606具有1 MΩ輸入阻抗不同，AD7606B具有5 MΩ阻抗，這意味著在沒有任何校準的情況下，相同串聯電阻(RFILTER)的增益誤差會降低到約1/5，如圖2所示。
圖2:串聯電阻導致的增益誤差
但是，透過在軟體模式下使用AD7606B，系統增益誤差可以基於每個通道自動進行晶片內補償，因此完全無需再在控制器一側實施任何增益校準計算。
感測器斷開檢測
傳統上，將下拉電阻(RPD)與感測器（圖1中所示的電流互感器）並聯，使用者可透過監測多個樣本(N)的ADC輸出代碼是否重複小於20 LSBs來檢測感測器何時斷開。
建議採用比感測器的源阻抗大得多的RPD，將該並聯電阻可能產生的誤差減至最小。但是，RPD越大，在感測器斷開時生成的ADC輸出代碼也越大，這並非我們期望的結果。由於AD7606B的RIN比AD7606大，對於給定的RPD，如果感測器斷開，ADC輸出代碼會降低（如圖3所示），從而降低了誤報的風險。
圖3:感測器與ADC的模擬輸入斷開連接時的偏置誤差
進入AD7606B的軟體模式時，可以使用開路檢測功能，從而無需後端軟體來檢測感測器斷開情況。編程設定樣本數量N（在圖4的示例中，N = 3）之後，如果類比輸入保持由幾個樣本報告較 小的直流值，演算法會自動運行，並在類比輸入訊號斷開被判定為開路時，置一個標記位元。
圖4:感測器斷開檢測
系統級性能
系統失調校準
使用一對外部電阻時，如圖1所示，它們之間出現任何不匹配都會導致產生偏移。感測器短接至地時，該偏移可以測量為ADC輸出代碼。之後，可以透過編程設定對應的通道偏移暫存器，在轉換結果中增加或減去–128 LSBs至+127 LSBs偏移，以補償系統偏移。
系統相位校準
CONVST針腳用於管理類比數位轉換啟動，以便同時在所有通道上觸發該流程。但是，對於通過電流互感器(CT)測量電流、同時通過分壓電阻按比例縮小來測量電壓的應用，存在電流和電壓通道之間相位不匹配的情況。為了補償這種不匹配，AD7606B可以延遲任何通道（相對延遲大一點的通道）上的採樣時刻，以便將輸出訊號調整到同相，如圖5所示。
圖5:相位調整
系統可靠性
為了提高系統的可靠性，在片內增加了幾種診斷功能，包括：
• 每個通道上的過壓/欠壓比較器。
• 一種介面檢查，在每個通道上輸出固定的資料，以驗證通信狀態。
• 如果嘗試對無效暫存器實施寫入或讀取，則會發出SPI無效讀取/寫入警報。
• 在轉換開始後，如果BUSY線持續的時間比正常時間長，則會發出BUSY STUCK HIGH警報。
• 如果檢測到對內部LDO穩壓器的完全、部分或上電重定，則發出復位檢測警報。
• 可以對記憶體映射、ROM和每個介面通訊實施CRC校驗，以確保正確初始化和/或操作。
總結
AD7606B為市場帶來了完整的晶片資料獲取系統。其可實現所有的類比前端內建模組，提供了一套完整的高級診斷功能，以及增益、偏移和相位校準。AD7606B透過降低元件成本和系統設計的複雜性簡化了電力線監控應用設計。
