En muchos IC de referencia de voltaje (como ejemplo, un MAX610x ) parece haber varios diferentes voltajes de referencia disponibles (1.25, 1.8, 2.5, 3.3, etc.).
Lo que me parece extraño son las referencias de 2.048V y 4.096V. ¿Por qué usamos referencias a esos voltajes en lugar de simplemente 2V y 4V que seguramente serían más fáciles de usar matemáticamente?
Al cuantificar voltajes (es decir, pasar a través de un ADC), generalmente se convierte el voltaje en una representación entera que se representa usando un esquema de potencia de 2.
Esto significa que caen en el patrón de los números binarios, por ejemplo, un DAC de 8 bits tiene 256 niveles individuales. El uso de una referencia que tiene una potencia de 2 milivoltios significa que los valores digitales reales tienen valores significativos.
Por ejemplo, si tiene un DAC de 11 bits con una referencia de 2.048, entonces el valor digital es el número de milivoltios.
Editar : como lo señaló Andrew Morton, esto proporciona 2048 niveles, mientras que hay 2049 niveles de milivoltios, incluido 0. Por lo tanto, para representar correctamente cada bit como un milivoltio, necesitaría un bit adicional. Sin embargo, si redondea constantemente, todavía es posible redondear cada elemento hacia abajo y lograr 0-2047 mV, o redondear hacia arriba y tener 1-2048 mV. Si encajas entre 2048 y 2049, pierdes la buena propiedad de hacer coincidir directamente el número de milivoltios.
4.096V y 2.048V permiten que el ADC genere un valor entero en mV. Significa que cada paso del ADC representa 1 mV o un múltiplo entero de 1 mV. 4.096V = 2 ^ 12 mV
El motivo de esto es que se pueden dividir fácilmente en una base 2. Esto los hace útiles para cosas como ADCs donde un ADC de 12 bits con un riel entre 0 y 4.096 V significará 1 mV por bit, que un número mucho más fácil.
También hay más voltajes que hacen lo mismo. También puede obtener referencias de voltaje en 1.024V, que es 2 10 . Se pueden usar diferentes referencias para diferentes ADCs de bits.
¿Por qué usamos referencias a esos voltajes en lugar de simplemente 2V y 4V
Esto puede ser ventajoso en las circunstancias adecuadas cuando el microcontrolador muestra los valores directamente a un humano. Sin embargo, la mayoría de las veces es porque hay muchas personas que son malas en matemáticas o que no se detienen y realmente piensan.
Como ya se ha mostrado en otros, 2.048 = 2 11 / 1000 y 4.096 = 2 12 / 1000. Si utiliza una A / D de 12 bits con una referencia de 4.096 V, cada recuento es de 1 mV.
Sin embargo, deténgase y considere cuándo eso realmente importa. No hay nada inherentemente especial acerca de las unidades de milivoltios. En términos de física, son una unidad totalmente arbitraria para medir EMF.
En un sistema de control, por ejemplo, las unidades utilizadas para las distintas cantidades medidas pueden ser lo que desee, siempre que sepa cuáles son. Si está usando un punto fijo, entonces desea que el valor máximo casi llene el número y use suficientes bits para que tenga la resolución necesaria. La escala de las unidades debe ser dictada por representaciones binarias internas convenientes.
De todos modos, inevitablemente habrá factores de ganancia ajustables más adelante en el proceso. La escala personalizada de todos los valores de entrada se puede ajustar mediante el uso de diferentes valores de factores de ganancia que ya existen, y que el sistema ya tiene que manejar valores arbitrarios de. No se requieren cálculos adicionales, solo valores diferentes introducidos en los mismos cálculos.
En algunos casos, estos pequeños sistemas integrados necesitan mostrar valores digitales a los humanos. En ese caso, las unidades de milivoltios son útiles cuando se desea mostrar un voltaje con tres decimales. Sin embargo, las interfaces humanas por su naturaleza son lentas en comparación con los microcontroladores. En general, no desea actualizar una pantalla digital a más de 2 Hz. Convertir un número a dígitos decimales ya requiere algo de aritmética de todos modos. La escala de algún valor interno para que coincida con la resolución mostrada es un paso adicional bastante menor en relación con ese proceso.
Luego, también considere la frecuencia con la que realmente quiere medir un voltaje en el rango de 0 a 4.095 V, o al menos la mayor parte de ese rango. Si desea medir de 0 a 5 V, la referencia de 4.096 realmente no ayuda. De todos modos, debe atenuar la señal en el A / D, por lo que leer la señal atenuada en unidades de milivoltios no ofrece ninguna ventaja especial, incluso cuando se muestran valores digitales.
En resumen, en el mundo de hoy con microcontroladores que manejan lecturas A / D, las referencias de 2.048 y 4.096 V satisfacen principalmente una necesidad percibida y a personas que no se preocupan por el problema correctamente.
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