¿Por qué utilizar 2,048V y 4,096 como referencia?

Question

En muchos circuitos integrados de referencia de voltaje (Como ejemplo un MAX610x ) parece que hay diferentes tensiones de referencia disponibles (1,25, 1,8, 2,5, 3,3, etc.).

Lo que me llama la atención de impar 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 sería más fácil de usar matemáticamente?

Answer 1

Cuando se cuantifican los voltajes (es decir, cuando pasan por un ADC), se suele convertir el voltaje en una representación entera que se representa utilizando un esquema de potencia de 2.

Esto significa que entran en el patrón de los números binarios, por ejemplo, un DAC de 8 bits tiene 256 niveles individuales. Utilizar una referencia que tenga un número de milivoltios de potencia 2 significa que los valores digitales reales tienen valores significativos.

Por ejemplo, si tienes un DAC de 11 bits con una referencia de 2,048, entonces el valor digital es el número de milivoltios.

Editar : Como señaló Andrew Morton, esto proporciona 2048 niveles, mientras que hay 2049 niveles de milivoltios, incluyendo el 0. Por lo tanto, para representar adecuadamente cada bit como un milivoltio se necesitaría un bit adicional. Sin embargo, si se redondea de forma consistente, todavía es posible redondear cada elemento hacia abajo y conseguir 0-2047 mV, o redondear hacia arriba y tener 1-2048 mV. Si ajustas 2048 a 2049 entonces pierdes la agradable propiedad de igualar directamente el número de milivoltios.

Answer 2

Las referencias de 4,096V y 2,048V permiten al ADC generar un valor entero en mV. Esto significa que cada paso del ADC representa 1mV o un múltiplo entero de 1mV. 4,096V = 2^12 mV

Answer 3

El motivo es que se pueden dividir fácilmente hasta una base 2. Esto los hace útiles para cosas como los ADCs, donde un ADC de 12 bits con un carril entre 0 y 4,096V significará 1mV por bit, que es un número mucho más fácil.

También hay más tensiones que hacen lo mismo. También puedes conseguir referencias de voltaje en 1.024V, que son 2 10 . Se pueden utilizar diferentes referencias para diferentes ADCs de bits.

Answer 4

Por qué utilizamos referencias a esos voltajes en lugar de simplemente 2V y 4V

Esto puede ser ventajoso en las circunstancias adecuadas cuando el microcontrolador está mostrando los valores directamente a un humano. Sin embargo, la mayoría de las veces se debe a que hay mucha gente por ahí que es mala para las matemáticas o que no se detiene a pensar realmente.

Como ya han demostrado otros, 2,048 = 2 11 /1000 y 4,096 = 2 12 /1000. Si se utiliza un A/D de 12 bits con una referencia de 4,096 V, cada cuenta es de 1 mV.

Sin embargo, hay que pararse a pensar cuándo es realmente importante. No hay nada inherentemente especial en las unidades de milivoltios. En términos de física, son una unidad totalmente arbitraria para medir el CEM.

En un sistema de control, por ejemplo, las unidades utilizadas para las distintas magnitudes medidas pueden ser las que se desee, siempre que se sepa cuáles son. Si se utiliza el punto fijo, entonces se quiere que el valor máximo casi llene el número, y utilizar suficientes bits para que se tenga la resolución necesaria. La escala de las unidades debe ser dictada por las representaciones binarias internas convenientes.

De todos modos, es inevitable que haya factores de ganancia ajustables más adelante en el proceso. La escala personalizada de todos los valores de entrada puede ajustarse utilizando diferentes valores de factores de ganancia que ya están ahí, y que el sistema ya tiene que manejar valores arbitrarios. No se requiere ningún cálculo adicional, sólo diferentes valores introducidos en los mismos cálculos.

En algunos casos, estos pequeños sistemas embebidos necesitan mostrar valores digitales a los humanos. En ese caso, las unidades de milivoltios son útiles cuando se quiere mostrar una tensión con tres decimales. Sin embargo, las interfaces humanas, por su naturaleza, son lentas en comparación con los microcontroladores. Por lo general, no se quiere actualizar una pantalla digital a más de 2 Hz. Convertir un número en dígitos decimales ya requiere algo de aritmética de todos modos. Escalar algún valor interno para que coincida con la resolución mostrada es un paso adicional bastante menor en relación con ese proceso.

A continuación, considere también la frecuencia con la que desea realmente medir una tensión en el rango de 0 a 4,095 V, o al menos la mayor parte de ese rango. Si quieres medir de 0 a 5 V, entonces la referencia de 4,096 realmente no ayuda. De todos modos, es necesario atenuar la señal en el A/D, por lo que la lectura de la señal atenuada en unidades de milivoltios no confiere ninguna ventaja especial, incluso cuando se muestran los valores digitales.

Así que, en resumen, en el mundo actual con microcontroladores que manejan las lecturas A/D, las referencias de 2,048 y 4,096 V se adaptan principalmente a un percibido necesidad, y a los que se dejan llevar por la emoción y no piensan en el problema como es debido.