Que é exatamente alcance dinâmico?

November 11, 2021

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Que é exatamente alcance dinâmico?

O conceito do alcance dinâmico aparece frequentemente em projetar discussões. Mas o que faz exatamente este termo significam? Como é aplicado aos circuitos eletrônicos e aos sistemas?

No campo de planejamento, nós pusemos mais ênfase na precisão e na claridade. Não é fácil discutir detalhes técnicos, relacionamentos matemáticos, e especificações de rendimento. Nós podemos facilitar tarefas controlar e produzir com o uso cuidadoso e a compreensão completa de termos relacionados.

Um termo encontrado frequentemente por coordenadores elétricos “alcance dinâmico”. Antes que você continue a ler, passe um minuto que tenta dar uma definição precisa e detalhada. Pode ser difícil, mim espera que o seguinte artigo pode o ajudar a compreender esta definição.

Estática e alcance dinâmico

Tanto quanto eu sei, o termo “espaço estático” não existe. Mas nós podemos usá-lo para esclarecer a natureza do alcance dinâmico.

A “escala” refere a área de uma mudança entre dois limites. A “estática” vem de um verbo grego relativo a estar ou a estar ainda. Consequentemente, a escala estática refere uma área da mudança possível em que a limitação não é afetada pela necessidade para o movimento ativo e imprevisível de fenômenos da entrada ou da saída entre os limites superiores e mais baixos.

A “dinâmica” é essencialmente o oposto de “estático” - descrevendo as coisas que constantemente se estão movendo e se estão mudando. Para o alcance dinâmico, nós ainda temos limites superiores e mais baixos, mas estes limites superiores aplicam-se aos sistemas sujeitam às mudanças contínuas em fenômenos da entrada ou da saída, e capturam a capacidade do sistema relativo às condições operacionais que refletem a natureza dinâmica do sinal relevante.

Considerando a informação acima, no campo da engenharia elétrica, o alcance dinâmico especifica a escala de valores possíveis ou aceitáveis que um sinal dinâmico pode supor a quando é entregado ou gerado por um sistema dado.

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Visão exemplo-humana típica

O sistema visual humano tem uma capacidade notável para mudar a quantidade de entrada. Nós podemos ver as ondinhas na lagoa no luar, e as velas brancas que brilham no sol mediterrâneo do brilho. A escala de brilho a que o olho humano é sensível é dividida em 14 ordens de grandeza: o limite mais baixo é aproximadamente 10-6 candelas pelo medidor quadrado (cd/m2), e o limite superior é aproximadamente 108 cd/m2.

Faz este meio que o alcance dinâmico do sistema visual humano é 1014? Não, porque a escala de brilho mencionada acima inclui a sensibilidade de pilhas de cone e de pilhas de haste, e estes dois fotorreceptores biológicos não pode trabalhar ao mesmo tempo (o sistema a precisa realmente toma uns muitos tempos à transição do modo do alto-brilho ao modo do baixo-brilho). Consequentemente, esta escala não é apropriada para os sinais de entrada que mudam dinamicamente entre os limites superiores e mais baixos, desse modo limitando o sistema a um grupo de condições operacionais específico.

A fim determinar o alcance dinâmico da detecção clara humana, nós precisamos de avaliar nossa capacidade para perceber a escala do brilho ao olhar uma cena. Se nós adotamos uma interpretação mais restrita do alcance dinâmico, não estamos permitidos nós mudar o tamanho do aluno, porque este é equivalente a mudar o limite superior ou mais baixo aumentando ou a diminuir o ganho.

Cálculo e expressão do alcance dinâmico

O alcance dinâmico é realmente uma relação: nível de sinal máximo/nível de sinal mínimo.

Os engenheiros eletrotécnicos tendem a usar decibéis para expressar grandes relações (tais como o ganho de um ampère op), e o alcance dinâmico não é nenhuma exceção. Por exemplo, se o alcance dinâmico de um sistema de vigilância da tensão é 80db, o nível de entrada detectável máximo é 10.000 vezes maior do que o nível de entrada detectável mínimo.

Em um sistema ótico, o alcance dinâmico é expressado geralmente como uma parada. Refere o aumento ou a diminuição de dois fatores. Se o alcance dinâmico de uma câmara digital é 8 lentes, a seguir quando o brilho da parte a mais brilhante dividida pelo brilho da parte a mais escura é inferior ou igual a 256 (=28), a cena pode ser reproduzida bem.

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O valor do DB é arredondado a um lugar decimal, e o valor da parada é arredondado ao terceiro ponto o mais próximo da parada.

Alcance dinâmico em sistemas eletrônicos

O seguinte fornece exemplos do alcance dinâmico em tipos diferentes de circuitos.

Conversor numérico-analógico

Se nós consideramos a saída, o alcance dinâmico do CAD está determinado pela definição. O valor diferente de zero o menor da saída é 1, e o valor o maior da saída é (2N-1), onde N é o número de bocados da palavra digital gerada. Consequentemente, a escala da saída dinâmica 14 de um bocado CAD é (214-1) =16383. Isto pode igualmente ser expressado como 84,3 DB ou 14 paradas.

O alcance dinâmico do sinal de entrada não é tão direto, porque o limite mais baixo é determinado pela quantidade de ruído na forma de onda análoga, e o ruído é afetado por circunstâncias ambientais ou o ajuste do ganho do amplificador variável do ganho antes do ADC.When o limite superior da tensão da referência é 2,5 V e o assoalho do ruído é 1 milivolt, o alcance dinâmico é DB 2.5/1×10-3≈68.

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Um tipo especial de alcance dinâmico chamou o alcance dinâmico especulativo-livre (SFDR) pode ser usado para determinar as linearidades de um circuito.

Sensor da imagem

Em um sensor do CCD, o limite superior de detecção ótica é o número de elétrons que podem ser armazenados em um pixel, e o limite mais baixo é o número de elétrons relativos ao ruído escuro e para ler o ruído. Supõe que um pixel pode guardar 40.000 elétrons. Se um pixel escuro do ruído gera 5 elétrons em uma vez de exposição dada e recebe 10 elétrons adicionais no readout, o alcance dinâmico é 40000/(5 + 10) = DB 68,5 ou aproximadamente 11 paradas.

Misturador do RF

O misturador pode executar a conversão de frequência, assim que joga um papel importante no projeto do sistema da radiofrequência. Quando o misturador começa a exibir a não-linearidade inaceitável, o nível de poder da entrada está chamado o ponto da compressão 1db. Isto corresponde ao limite superior usado para calcular o alcance dinâmico, quando o limite mais baixo for a figura de ruído do misturador.