Что точно динамический диапазон?

Что точно динамический диапазон?

Концепция динамического диапазона часто появляется в проектировать обсуждения. Но чему точно делает эту термину значьте? Как она приложена к радиотехническим схемам и системам?

В проектируя поле, мы положили больше внимания на точности и ясности. Не легко обсудить технические детали, математические отношения, и спецификации представления. Мы можем сделать задачи более легким управлять и производить через осторожную пользу и тщательное понимание родственных термин.

Термина часто сталкиваемая инженер-электриками «динамическим диапазоном». Прежде чем вы продолжаетесь прочитать, потратьте минуту пробуя дать точное и всестороннее определение. Может быть трудно, я надеется что следующая статья может помочь вам понять это определение.

Статический и динамический диапазон

Насколько я знаю, термина «статический объем» не существует. Но мы можем использовать его для того чтобы уточнить природу динамического диапазона.

«Ряд» ссылается на зону изменения между 2 пределами. «Статический» приходит от греческой команды связанной со стоять или стоять все еще. Поэтому, статический ряд ссылается на зону возможного изменения в которой ограничение не повлияно на потребностью для активного и непрогнозируемого движения явлений входного сигнала или выхода между верхними и нижними пределами.

«Динамика» существенно противоположность «статического» - описывающ вещи которые постоянн двигают и изменяют. Для динамического диапазона, мы все еще имеем верхние и нижние пределы, но эти верхние пределы применяются к системам подвергают к непрерывным изменениям в явлениях входного сигнала или выхода, и они захватывают способность системы по отношению к эксплуатационным режимам которые отражают динамическую природу уместного сигнала.

Принимая во внимание вышеуказанная информация, в поле электротехники, динамический диапазон определяет ряд возможных или приемлемых значений что динамический сигнал может принять когда он поставлен к или произведен, который дали системой.

Типичное пример-человеческое зрение

Человеческая визуальная система имеет замечательную способность изменить количество входного сигнала. Мы можем увидеть пульсации на пруде в лунном свете, и белые ветрила поблескивая в ослеплять среднеземноморском солнце. Интервал яркостей что человеческий глаз чувствителен к разделен в 14 порядка величины: нижний предел около 10-6 кандел на квадратный метр (cd/m2), и верхний предел около 108 cd/m2.

Делает эта середина что динамический диапазон человеческой визуальной системы 1014? Нет, потому что интервал яркостей упомянул выше включает чувствительность клеток конуса и клеток штанги, и эти 2 биологических фоторецептора не смогите работать в то же время (системе фактически нужна она принимает долгое время переводить от режима высоко-яркости к режиму низко-яркости). Поэтому, этот ряд не соответствующий для входных сигналов которые динамически изменяют между верхними и нижними пределами, таким образом ограничивающ систему к специфическому набору эксплуатационных режимов.

Для того чтобы определить динамический диапазон человеческого светлого обнаружения, нам нужно оценить нашу способность воспринять ряд яркости смотря сцену. Если мы принимаем более строгое толкование динамического диапазона, то мы не позволены изменить размер зрачка, потому что это соответствующее к изменению верхнего или нижнего предела путем увеличение или уменьшать увеличение.

Вычисление и выражение динамического диапазона

Динамический диапазон фактически коэффициент: максимальный уровень сигнала/минимальный уровень сигнала.

Инженер-электрики клонят использовать децибелы для того чтобы выразить большие коэффициенты (как увеличение op amp), и динамический диапазон никакое исключение. Например, если динамический диапазон системы мониторинга напряжения тока 80db, то максимальный обнаруженный уровень входного сигнала 10 000 раз больше чем минимальный обнаруженный уровень входного сигнала.

В оптической системе, динамический диапазон обычно выражан через стопу. Он ссылается на рост или уменшение 2 факторов. Если динамический диапазон цифровой фотокамеры 8 объективов, то когда яркость самой яркой части разделенной яркостью самой темной части чем или равный до 256 (=28), сцену можно воспроизвести хорошо.

Значение dB округлено до один десятичный разряд, и значение стопа округлено к близко третьему пункту стопа.

Динамический диапазон в электронных системах

Последователи обеспечивают примеры динамического диапазона в разных видах цепей.

Цифров-к-сетноой-аналогов конвертер

Если мы рассматриваем выход, то динамический диапазон ADC определен разрешением. Самое небольшое ненулевое значение выхода 1, и самое большое значение выхода (2N-1), где n число битов произведенного цифрового слова. Поэтому, ряд динамического выхода 14 бита ADC (214-1) =16383. Это можно также выражать через 84,3 dB или 14 стопам.

Динамический диапазон входного сигнала настолько не прямодушен, потому что нижний предел определен количеством шума в сетноой-аналогов форме волны, и шум повлиян на условиями окружающей среды или установка увеличения переменного маломощного усилителя напряжения перед ADC.When верхний предел напряжения тока ссылки 2,5 v и пол шума 1 mV, динамический диапазон dB 2.5/1×10-3≈68.

Особый тип динамического диапазона вызванный свободный от паразитн динамический диапазон (SFDR) можно использовать для того чтобы квантифицировать линеарности цепи.

Датчик изображения

В датчике CCD, верхний предел оптически обнаружения число электронов которые можно хранить в пикселе, и нижний предел число электронов связанных с темным шумом и прочитать шум. Высказывайте предположение о том, что пиксел смогите держать 40 000 электронов. Если темный пиксел шума производит 5 электронов на, который дали выдержке и получает дополнительные 10 электронов в отсчете, то динамический диапазон 40000/(dB 5 + 10) = 68,5 или около 11 стоп.

Смеситель RF

Смеситель может выполнить преобразование частоты, поэтому он играет важную роль в дизайне системы радиочастоты. Когда смеситель начинает показывать неприемлемую нелинейность, уровень силы входного сигнала вызван пункт обжатия 1db. Это соответствует верхнему пределу используемому для того чтобы высчитать динамический диапазон, пока нижний предел диаграмма шума смесителя.