Pourquoi utiliser 2.048V et 4.096 comme référence?

Sur de nombreux circuits intégrés de référence de tension (à titre d'exemple, un MAX610x ), il semble qu'il existe différentes tensions de référence disponibles (1,25, 1,8, 2,5, 3,3, etc.).

Ce qui me semble étrange, ce sont les références 2.048V et 4.096V. Pourquoi utilisons-nous des références à ces tensions au lieu de simplement 2V et 4V qui seraient sûrement plus faciles à utiliser mathématiquement?

Lors de la quantification des tensions (c'est-à-dire passant par un ADC), vous convertissez généralement la tension en une représentation entière qui est représentée en utilisant un schéma de puissance de 2.

Cela signifie qu'ils tombent dans le modèle des nombres binaires, par exemple un DAC 8 bits a 256 niveaux individuels. L'utilisation d'une référence ayant une puissance de 2 nombres de millivolts signifie que les valeurs numériques réelles ont des valeurs significatives.

Par exemple, si vous avez un DAC 11 bits avec une référence de 2,048, la valeur numérique est le nombre de millivolts.

Edit : Comme l'a souligné Andrew Morton, cela fournit 2048 niveaux, alors qu'il y a 2049 niveaux de millivolts, y compris 0. Donc, pour représenter correctement chaque bit en millivolt, vous auriez besoin d'un bit supplémentaire. Cependant, si vous arrondissez de manière cohérente, il est toujours possible d'arrondir chaque élément et d'atteindre 0-2047 mV, ou d'arrondir et d'avoir 1-2048 mV. Si vous ajustez 2048 à 2049, vous perdez la belle propriété de correspondre directement au nombre de millivolts.

Les références 4.096V et 2.048V permettent à l'ADC de générer une valeur entière en mV. Cela signifie que chaque étape de l'ADC représente 1 mV ou un multiple entier de 1 mV. 4,096 V = 2 ^ 12 mV

La raison en est qu'ils peuvent être facilement divisés en une base 2. Cela les rend utiles pour des choses comme les ADC où un ADC 12 bits avec un rail entre 0 et 4.096V signifie 1mV par bit, ce qui est beaucoup plus facile. nombre.

Il y a aussi plus de tensions qui font la même chose. Vous pouvez également obtenir des références de tension en 1,024 V, soit 2 ¹⁰ . Différentes références peuvent être utilisées pour différents ADC de bits.

Pourquoi utilisons-nous des références à ces tensions au lieu de simplement 2V et 4V

Cela peut être avantageux dans les bonnes circonstances lorsque le microcontrôleur affiche des valeurs directement à un être humain. Cependant, la plupart du temps, c'est parce qu'il y a beaucoup de gens qui sont mauvais en mathématiques ou qui ne s'arrêtent pas et pensent réellement.

Comme d' autres l' ont déjà montré, 2,048 = 2 ¹¹ /1000 et 4,096 = 2 ¹² / un mille. Si vous utilisez un A / D 12 bits avec une référence de 4,096 V, chaque comptage est de 1 mV.

Cependant, arrêtez-vous et considérez quand cela compte vraiment. Les unités de millivolts n'ont rien de intrinsèquement spécial. En termes de physique, ils sont une unité totalement arbitraire pour mesurer les CEM.

Dans un système de contrôle, par exemple, les unités utilisées pour les différentes quantités mesurées peuvent être ce que vous voulez, tant que vous savez ce qu'elles sont. Si vous utilisez un point fixe, vous souhaitez que la valeur maximale remplisse presque le nombre et utilisez suffisamment de bits pour avoir la résolution nécessaire. La mise à l'échelle des unités doit être dictée par des représentations binaires internes pratiques.

De toute façon, il y aura inévitablement des facteurs de gain réglables plus tard dans le processus. La mise à l'échelle personnalisée de toutes les valeurs d'entrée peut être ajustée en utilisant différentes valeurs de facteurs de gain qui existent déjà et dont le système doit déjà gérer les valeurs arbitraires. Aucun calcul supplémentaire n'est requis, seules des valeurs différentes sont introduites dans les mêmes calculs.

Dans certains cas, ces petits systèmes embarqués doivent afficher des valeurs numériques aux humains. Dans ce cas, les unités de millivolts sont utiles lorsque vous souhaitez afficher une tension avec trois décimales. Cependant, les interfaces humaines par leur nature sont lentes par rapport aux microcontrôleurs. En règle générale, vous ne souhaitez pas mettre à jour un affichage numérique à plus de 2 Hz. La conversion d'un nombre en chiffres décimaux nécessite déjà de toute façon un peu d'arithmétique. La mise à l'échelle d'une valeur interne pour correspondre à la résolution affichée est une étape supplémentaire plutôt mineure par rapport à ce processus.

Tenez également compte de la fréquence à laquelle vous souhaitez réellement mesurer une tension comprise entre 0 et 4,095 V, ou au moins la plupart de cette plage. Si vous voulez mesurer de 0 à 5 V, la référence 4.096 n'aide vraiment pas. Vous devez quand même atténuer le signal dans l'A / D, donc la lecture du signal atténué en unités de millivolts ne confère aucun avantage particulier, même lors de l'affichage de valeurs numériques.

Donc, en bref, dans le monde d'aujourd'hui avec des microcontrôleurs gérant les lectures A / N, les références 2,048 et 4,096 V répondent principalement à un besoin perçu et aux genoux qui ne pensent pas correctement au problème.