なぜ2.048Vと4.096をリファレンスとして使用するのですか？

多くの電圧リファレンスIC（例としてMAX610x）では、さまざまな異なるリファレンス電圧（1.25、1.8、2.5、3.3など）が利用できるようです。

奇妙に思えるのは、2.048Vと4.096Vのリファレンスです。数学的に簡単に使用できる2Vと4Vだけではなく、これらの電圧でリファレンスを使用するのはなぜですか？

電圧を量子化する（つまり、ADCを通過する）場合、通常、電圧を2の累乗スキームを使用して表される整数表現に変換します。

これは、2進数のパターンに該当することを意味します。たとえば、8ビットDACには256個のレベルがあります。2の累乗数ミリボルトのリファレンスを使用することは、実際のデジタル値に重要な値があることを意味します。

たとえば、2.048のリファレンスを持つ11ビットDACがある場合、デジタル値はミリボルト数です。

編集：アンドリュー・モートンが指摘したように、これは2048レベルを提供しますが、0を含む2049ミリボルトレベルがあります。したがって、各ビットをミリボルトとして適切に表すには、余分なビットが必要です。ただし、一貫して丸める場合、各要素を切り捨てて0〜2047 mVにするか、切り上げて1〜2048 mVにすることができます。2048から2049に収まると、ミリボルト数に直接一致するという素晴らしい特性が失われます。

4.096Vおよび2.048Vのリファレンスにより、ADCはmVの整数値を生成できます。これは、ADCの各ステップが1mVまたは1mVの整数倍を表すことを意味します。4.096V = 2 ^ 12 mV

これらの理由は、ベース2に簡単に分割できるためです。これにより、0〜4.096Vのレールを持つ12ビットADCがビットあたり1mVを意味するADCなどの場合に便利になります。数。

同じことをするより多くの電圧もあります。また、1.024Vで2 ^10の電圧基準を取得することもできます。ビットADCごとに異なるリファレンスを使用できます。

なぜ単に2Vと4Vの代わりにそれらの電圧でリファレンスを使用するのですか

これは、マイクロコントローラーが値を人間に直接表示している適切な状況で有利です。ただし、ほとんどの場合、数学が苦手な人や、止まって実際に考えない人がたくさんいるからです。

他人が既に示されているように、2 = 2.048 ¹¹ /1000 = 4.096 2 ¹² /1000 4.096 Vリファレンスで12ビットA / Dを使用する場合、各カウントは1 mVです。

ただし、実際に問題になる場合は停止してください。ミリボルトの単位について本質的に特別なものはありません。物理学の観点では、EMFを測定するための完全に任意の単位です。

たとえば、制御システムでは、さまざまな測定量に使用される単位は、それらが何であるかを知っている限り、好きなものを使用できます。固定小数点を使用している場合、最大値でほぼ数値を埋め、必要な解像度を得るために十分なビットを使用します。単位のスケーリングは、便利な内部バイナリ表現によって決定される必要があります。

とにかく、プロセスの後半で調整可能なゲイン係数が必然的にあります。すべての入力値のカスタムスケーリングは、既に存在し、システムが既に任意の値を処理する必要があるゲインファクターのさまざまな値を使用して調整できます。追加の計算は不要であり、異なる値のみが同じ計算に入力されます。

場合によっては、これらの小さな組み込みシステムはデジタル値を人間に表示する必要があります。その場合、電圧を小数点以下3桁で表示する場合は、ミリボルトの単位が役立ちます。ただし、ヒューマンインターフェイスは、その性質上、マイクロコントローラーに比べて低速です。一般に、2 Hz以上でデジタルディスプレイを更新することは望ましくありません。とにかく、数値を10進数に変換するには、すでに何らかの計算が必要です。表示された解像度に一致するように内部値をスケーリングすることは、そのプロセスに関連する比較的小さな追加手順です。

次に、0〜4.095 Vの範囲、または少なくともその範囲のほとんどで電圧を実際に測定する頻度を検討します。0〜5 Vを測定する場合、4.096リファレンスは実際には役に立ちません。とにかくA / Dへの信号を減衰させる必要があるため、減衰した信号をミリボルト単位で読み取っても、デジタル値を表示する場合でも特別な利点はありません。

つまり、A / D読み取り値を処理するマイクロコントローラーを備えた今日の世界では、2.048および4.096 Vリファレンスは、認識されたニーズと、問題を適切に考えていないニージャーにほとんど対応しています。