Навіщо використовувати 2.048V та 4.096 в якості посилання?

У багатьох контрольних ІС напруги (як приклад MAX610x ), здається, існують різні різні опорні напруги (1,25, 1,8, 2,5, 3,3 тощо).

Що мене дивно вражає, це посилання 2.048V та 4.096V. Чому ми використовуємо посилання на цих напругах замість просто 2В і 4В, які, безумовно, було б простіше використовувати математично?

Під час кількісного вимірювання напруг (тобто, проходячи через АЦП), ви зазвичай перетворюєте напругу в ціле подання, яке представлено за допомогою схеми потужності 2.

Це означає, що вони потрапляють у шаблон двійкових чисел, наприклад 8-бітний ЦАП має 256 індивідуальних рівнів. Використання еталонної потужності 2 кількості мілівольт означає, що фактичні цифрові значення мають значні значення.

Наприклад, якщо у вас є 11-розрядний ЦАП з посиланням 2.048, то цифровим значенням є кількість мілівольт.

Редагувати : Як вказував Ендрю Мортон, це забезпечує 2048 рівнів, тоді як є 2049 мінвольт, включаючи 0. Отже, щоб правильно представити кожен біт як мілівольт, вам знадобиться додатковий біт. Однак якщо ви обираєте послідовно, все одно можна закруглити кожен елемент вниз і досягти 0-2047 мВ, або округлити і мати 1-2048 мВ. Якщо вам підходить 2048 до 2049, то ви втрачаєте приємну властивість безпосередньо відповідати кількості мілівольт.

Посилання 4.096V та 2.048V дозволяють АЦП генерувати ціле значення в мВ. Це означає, що кожен крок АЦП являє собою 1мВ або ціле число, кратне 1мВ. 4.096В = 2 ^ 12 мВ

Причиною цього є те, що їх можна легко розділити на базу 2. Це робить їх корисними для таких речей, як АЦП, де 12-бітний АЦП із рейкою між 0 і 4.096В означатиме 1мВ на біт, що набагато простіше число.

Також є більше напруг, які роблять те саме. Ви також можете отримати посилання на напругу в 1,024 В, що становить 2 ¹⁰ . Для різних бітових АЦП можуть використовуватися різні посилання.

Чому ми використовуємо посилання на цих напругах, а не просто 2 В і 4 В

Це може бути вигідним лише за правильних обставин, коли мікроконтролер відображає значення безпосередньо людині. Однак, більшість часу це тому, що там багато людей, які погано підходять до математики або не зупиняються і насправді думають.

Як і інші вже показали, 2,048 = 2 ¹¹ /1000 і 4,096 = 2 ¹² /1000. Якщо ви використовуєте 12-бітний перемикач напруги з посиланням 4.096 В, кожен рахунок становить 1 мВ

Однак зупиніться і подумайте, коли це насправді має значення. В одиницях мілівольт немає нічого особливого. З точки зору фізики, вони є абсолютно довільною одиницею для вимірювання ЕРС.

Наприклад, в системі управління, одиниці, які використовуються для різних виміряних кількостей, можуть бути будь-якими, що вам подобаються, якщо ви знаєте, що вони є. Якщо ви використовуєте фіксовану точку, ви хочете, щоб максимальне значення майже заповнило число, і використовуйте достатню кількість бітів, щоб мати необхідну роздільну здатність. Масштабування одиниць має диктуватися зручними внутрішніми бінарними поданнями.

Пізніше в процесі роботи неминуче будуть коефіцієнти посилення. Налаштування масштабування всіх вхідних значень можна регулювати за допомогою різних значень коефіцієнтів посилення, які вже є, і що система вже має обробляти довільні значення. Ніяких додаткових обчислень не потрібно, лише різні значення, що подаються в одні і ті ж обчислення.

У деяких випадках ці маленькі вбудовані системи потребують відображення цифрових значень людині. У цьому випадку одиниці мілівольт є корисними, коли потрібно показати напругу з трьома знаками після коми. Однак людські інтерфейси за своєю природою повільні порівняно з мікроконтролерами. Як правило, ви не хочете оновлювати цифровий дисплей швидкістю понад 2 Гц. Перетворення числа в десяткові цифри вже так чи інакше вимагає деякої арифметики. Масштабування деякого внутрішнього значення відповідно до відображеної роздільної здатності є досить незначним додатковим кроком щодо цього процесу.

Тоді також врахуйте, як часто ви бажаєте вимірювати напругу в діапазоні від 0 до 4.095 В, або принаймні більшу частину цього діапазону. Якщо ви хочете виміряти від 0 до 5 В, то посилання 4.096 справді не допоможе. У будь-якому випадку вам потрібно послабити сигнал в A / D, тому зчитування ослабленого сигналу в одиницях мілівольт не дає особливої ​​переваги навіть при відображенні цифрових значень.

Отже, коротше кажучи, у сучасному світі з мікроконтролерами, що працюють з показаннями A / D, посилання 2.048 та 4.096 V в основному задовольняють усвідомлювану потребу, а також поштовхи, які не думають про проблему належним чином.