Tại sao nên sử dụng 2.048V và 4.096 làm tài liệu tham khảo?

Trên nhiều IC tham chiếu điện áp (Ví dụ như MAX610x ) dường như có nhiều điện áp tham chiếu khác nhau có sẵn (1.25, 1.8, 2.5, 3.3, v.v.).

Điều gây ấn tượng với tôi là kỳ quặc là các tài liệu tham khảo 2.048V và 4.096V. Tại sao chúng ta sử dụng tài liệu tham khảo ở các điện áp đó thay vì chỉ đơn giản là 2V và 4V mà chắc chắn sẽ dễ sử dụng hơn về mặt toán học?

Khi định lượng điện áp (tức là đi qua ADC), bạn thường chuyển đổi điện áp thành biểu diễn số nguyên được biểu diễn bằng cách sử dụng công suất 2.

Điều này có nghĩa là chúng rơi vào mô hình của các số nhị phân, ví dụ, một bộ vi xử lý 8 bit có 256 cấp độ riêng lẻ. Sử dụng một tham chiếu có sức mạnh bằng 2 số millivol có nghĩa là các giá trị kỹ thuật số thực tế có các giá trị quan trọng.

Ví dụ: nếu bạn có bộ xử lý 11 bit với tham chiếu 2.048, thì giá trị kỹ thuật số là số millivolts.

Chỉnh sửa : Như Andrew Morton đã chỉ ra, điều này cung cấp 2048 cấp độ, trong khi đó có 2049 mức millivolt bao gồm 0. Do đó, để thể hiện chính xác mỗi bit là một millivolt bạn sẽ cần thêm một bit. Tuy nhiên, nếu bạn làm tròn một cách nhất quán, vẫn có thể làm tròn từng phần tử xuống và đạt được 0-2047 mV, hoặc làm tròn lên và có 1-2048 mV. Nếu bạn phù hợp với 2048 đến 2049 thì bạn sẽ mất đi đặc tính tốt khi kết hợp trực tiếp với số millivolts.

Tham chiếu 4.096V và 2.048V cho phép ADC tạo giá trị nguyên trong mV. Nó có nghĩa là mỗi bước của ADC đại diện cho 1mV hoặc bội số nguyên của 1mV. 4.096V = 2 ^ 12 mV

Lý do cho điều này là vì chúng có thể dễ dàng phân chia thành cơ sở 2. Điều này giúp chúng hữu ích cho những thứ như ADC trong đó ADC 12 bit có đường ray trong khoảng từ 0 đến 4.096V có nghĩa là 1mV mỗi bit, dễ dàng hơn nhiều con số.

Ngoài ra còn có nhiều điện áp làm điều tương tự. Bạn cũng có thể nhận được các tham chiếu Điện áp trong 1.024V, là 2 ¹⁰ . Các tài liệu tham khảo khác nhau có thể được sử dụng cho các ADC bit khác nhau.

Tại sao chúng ta sử dụng tài liệu tham khảo ở các điện áp đó thay vì chỉ đơn giản là 2V và 4V

Điều này có thể thuận lợi trong các trường hợp phù hợp khi vi điều khiển đang hiển thị các giá trị trực tiếp cho con người. Tuy nhiên, hầu hết thời gian là bởi vì có rất nhiều người không giỏi toán hoặc không dừng lại và thực sự nghĩ.

Như những người khác đã cho thấy, 2,048 = 2 ¹¹ /1000 và 4,096 = 2 ¹² /1000. Nếu bạn sử dụng A / D 12 bit với tham chiếu 4.096 V, mỗi lần đếm là 1 mV.

Tuy nhiên, hãy dừng lại và xem xét khi điều đó thực sự quan trọng. Không có gì đặc biệt về các đơn vị millivolts. Về mặt vật lý, chúng là một đơn vị hoàn toàn tùy ý để đo EMF.

Ví dụ, trong một hệ thống điều khiển, các đơn vị được sử dụng cho các đại lượng đo khác nhau có thể là bất cứ thứ gì bạn thích, miễn là bạn biết chúng là gì. Nếu bạn đang sử dụng điểm cố định, thì bạn muốn giá trị tối đa gần như điền vào số và sử dụng đủ bit để bạn có độ phân giải cần thiết. Việc chia tỷ lệ của các đơn vị nên được quyết định bởi các biểu diễn nhị phân nội bộ thuận tiện.

Chắc chắn sẽ có các yếu tố đạt được điều chỉnh sau này trong quá trình. Có thể điều chỉnh tỷ lệ tùy chỉnh của tất cả các giá trị đầu vào bằng cách sử dụng các giá trị khác nhau của các hệ số khuếch đại đã có và hệ thống phải xử lý các giá trị tùy ý. Không yêu cầu tính toán bổ sung, chỉ có các giá trị khác nhau được đưa vào cùng một tính toán.

Trong một số trường hợp, các hệ thống nhúng nhỏ này cần hiển thị các giá trị kỹ thuật số cho con người. Trong trường hợp đó, các đơn vị millivolts rất hữu ích khi bạn muốn hiển thị điện áp có ba chữ số thập phân. Tuy nhiên, giao diện của con người về bản chất là chậm so với vi điều khiển. Nói chung, bạn không muốn cập nhật màn hình kỹ thuật số ở hơn 2 Hz. Chuyển đổi một số thành chữ số thập phân đã yêu cầu một số số học. Chia tỷ lệ một số giá trị nội bộ để phù hợp với độ phân giải được hiển thị là một bước bổ sung khá nhỏ so với quy trình đó.

Sau đó, cũng xem xét tần suất bạn thực sự muốn đo điện áp trong phạm vi từ 0 đến 4.095 V, hoặc ít nhất là trong phạm vi đó. Nếu bạn muốn đo 0 đến 5 V, thì tham chiếu 4.096 thực sự không có ích. Dù sao, bạn cũng cần phải giảm tín hiệu vào A / D, vì vậy việc đọc tín hiệu bị suy giảm theo đơn vị millivolts không có lợi thế đặc biệt, ngay cả khi hiển thị các giá trị kỹ thuật số.

Vì vậy, trong ngắn hạn, trong thế giới ngày nay với các bộ vi điều khiển xử lý các bài đọc A / D, các tài liệu tham khảo 2.048 và 4.096 V chủ yếu phục vụ cho nhu cầu nhận thức và cho những người giật đầu gối không nghĩ về vấn đề này một cách đúng đắn.