Che cosa è esattamente gamma dinamica?

Che cosa è esattamente gamma dinamica?

Il concetto di gamma dinamica compare spesso nell'organizzazione delle discussioni. Ma che cosa esattamente fa questo termine significano? Come è applicato ai circuiti elettronici ed ai sistemi?

Nel campo d'organizzazione, abbiamo messo più enfasi su accuratezza e su chiarezza. Non è facile da discutere i dettagli tecnici, le relazioni matematiche e le specifiche di prestazione. Possiamo rendere le mansioni più facili dirigere e produrre con uso attento e comprensione accurata dei termini relativi.

Un termine incontrato spesso dagli elettrotecnici «gamma dinamica». Prima che continuiate a leggere, passi un minuto che prova a dare una definizione precisa e completa. Può essere difficile, io spera che il seguente articolo possa aiutarvi a capire questa definizione.

Elettricità statica e gamma dinamica

Per quanto so, il termine «portata statica» non esiste. Ma possiamo usarlo per chiarire la natura di gamma dinamica.

«La gamma» si riferisce all'area di cambiamento fra due limiti. «L'elettricità statica» viene da un verbo greco relativo allo stare o a stare fermo. Di conseguenza, la gamma statica si riferisce ad un'area di cambiamento possibile in cui la restrizione non è colpita dall'esigenza di movimento attivo ed imprevedibile dei fenomeni dell'uscita o dell'input fra la tomaia ed i limiti inferiori.

«La dinamica» è essenzialmente l'opposto «di statico» - descrivendo le cose che costantemente stanno muovendo e cambiando. Per gamma dinamica, ancora abbiamo la tomaia e limiti inferiori, ma questi limiti superiori si applicano ai sistemi conforme ai cambiamenti continui nei fenomeni dell'uscita o dell'input e catturano l'abilità del sistema riguardante le condizioni di gestione che riflettono la natura dinamica del segnale pertinente.

Tenendo conto delle informazioni di cui sopra, nel campo di elettrotecnico, la gamma dinamica specifica la gamma di valori possibili o accettabili che un segnale dinamico può presupporre a quando è consegnato o è generato da un sistema dato.

Visione esempio-umana tipica

Il sistema visivo umano ha una capacità notevole di cambiare la quantità di input. Possiamo vedere le ondulazioni sullo stagno nella luce della luna e le vele bianche che brillano nel sole Mediterraneo dell'abbagliamento. La gamma di luminosità a cui l'occhio umano è sensibile è divisa in 14 ordini di grandezza: il limite inferiore è di circa 10-6 candela per metro quadro (cd/m2) ed il limite superiore è circa 108 cd/m2.

Fa questa media che la gamma dinamica del sistema visivo umano è 1014? No, perché la gamma di luminosità detta precedentemente comprende la sensibilità delle cellule e dei bastoncelli di cono e questi due fotoricettori biologici non può lavorare allo stesso tempo (il sistema realmente la ha bisogno richiede molto tempo alla transizione dal modo di alto-luminosità al modo di basso luminosità). Di conseguenza, questa gamma non è adatta a segnali in ingresso che cambiano dinamicamente fra la tomaia ed i limiti inferiori, quindi limitando il sistema ad un insieme specifico delle condizioni di gestione.

Per determinare la gamma dinamica di rilevazione leggera umana, dobbiamo valutare la nostra capacità di percepire la gamma di luminosità quando esamina una scena. Se adottiamo un'interpretazione più rigorosa della gamma dinamica, non siamo permessi cambiare la dimensione dell'allievo, perché questa è equivalente al cambiamento la tomaia o del limite inferiore aumentando o a fare diminuire il guadagno.

Calcolo ed espressione di gamma dinamica

La gamma dinamica è realmente un rapporto: carico massimo del segnale/livello di segnale minimo.

Gli elettrotecnici tendono ad usare i decibel per esprimere i grandi rapporti (quale il guadagno di un amp op) e la gamma dinamica non fa eccezione. Per esempio, se la gamma dinamica di un sistema di controllo di tensione è 80db, il livello di ingresso rilevabile è 10.000 volte più grande del livello di ingresso rilevabile minimo.

In un sistema ottico, la gamma dinamica è espressa solitamente come fermata. Si riferisce all'aumento o alla diminuzione di due fattori. Se la gamma dinamica di una macchina fotografica digitale è 8 lenti, quindi quando la luminosità della parte più luminosa divisa dalla luminosità della parte più scura è inferiore o uguale a 256 (=28), la scena può essere riprodotta bene.

Il valore di dB è arrotondato ad un posto decimale ed il valore finale è arrotondato al terzo punto più vicino di arresto.

Gamma dinamica nei sistemi elettronici

Seguire fornisce gli esempi di gamma dinamica nei tipi differenti di circuiti.

Convertitore digitale-analogico

Se consideriamo l'uscita, la gamma dinamica dell'ADC è determinata dalla risoluzione. Il valore diverso da zero più poco elevato dell'uscita è 1 ed il più grande valore dell'uscita è (2N-1), dove la N è il numero dei pezzi della parola digitale generata. Di conseguenza, la gamma dell'uscita dinamica 14 di bit ADC è (214-1) =16383. Ciò può anche essere espressa come 84,3 dB o 14 fermate.

La gamma dinamica del segnale in ingresso non è così diretta, perché il limite inferiore è determinato dalla quantità di rumore nella forma d'onda analogica ed il rumore è colpito dalle condizioni ambientali o la regolazione di guadagno dell'amplificatore variabile di guadagno prima del ADC.When il limite superiore della tensione di riferimento è 2,5 V ed il rumore di fondo è di 1 sistema MV, la gamma dinamica è dB 2.5/1×10-3≈68.

Un tipo speciale di gamma dinamica ha chiamato la gamma dinamica senza spuria (SFDR) può essere usato per quantificare le linearità di un circuito.

Sensore di immagine

In un sensore del CCD, il limite superiore di rilevazione ottica è il numero di elettroni che può essere immagazzinato in un pixel ed il limite inferiore è il numero di elettroni relativo a rumore scuro e leggere il rumore. Supponga che un pixel può tenere 40.000 elettroni. Se un pixel scuro di rumore genera 5 elettroni ad una volta tanto di esposizione data e riceve i 10 elettroni supplementari nella lettura, la gamma dinamica è 40000/(dB 5 + 10) = 68,5 o circa 11 fermata.

Miscelatore di rf

Il miscelatore può eseguire la conversione di frequenza, in modo da svolge un ruolo importante nella progettazione del sistema di radiofrequenza. Quando il miscelatore comincia ad esibire la non linearità inaccettabile, il livello di alimentazione in ingresso di entrata è chiamato il punto di compressione 1db. Ciò corrisponde al limite superiore usato per calcolare la gamma dinamica, mentre il limite inferiore è la figura di rumore del miscelatore.