一种有趣的语言现象是我们经常理解我们无法定义的话。这是我们天然语言教师的一部分，通常不会造成任何问题，特别是在普通谈话中。
然而，在工程领域，我们更加强调精确和清晰度。讨论技术细节，数学关系和性能规范并不总是容易，我们可以通过努力挑战并彻底了解相关术语来使任务更加易于管理和效率。
电气工程师定期面对的一个术语，并且在各种情况下，是“动态范围”。在继续阅读之前，需要一分钟并尝试制定精确，全面的定义。在我看来，这是令人惊讶的困难！在任何情况下，我希望在本文结束时，我们一切都会在街上停止我们并问“嘿，嘿，你能告诉我什么动态范围？”
静态与动态范围
据我所知，“静态范围”这个术语并不存在。但让我们假设它是这样的，并用它来阐明动态范围的本质。
“范围”被定义为两个限制之间的变化区域。从与站立或一动不动的希腊语动词“静态”，表示缺乏运动，行动或改变。因此，静态范围表示一个可能变化的区域，在该区域内，极限不受输入或输出现象在上下限之间积极而不可预测地移动的需要的限制。
“动态” - 与“静态”的相反相反，它是连续移动和变化的“静态”。和动态范围，我们仍然有上限和下限，但这些上限适用于受输入或输出现象连续变化限制的系统，它们捕捉了系统相对于反映相关信号动态性质的运行条件的能力。
有了上述信息，我们可以这样说动态范围在电气工程的背景下，指定动态信号在传送或由给定系统产生时可以假设的可能或可接受的值的范围。
例子:人类的视觉
让我们考虑一个例子。人类视觉系统具有显着容纳输入幅度的变化。我们可以在月光池塘里看到涟漪，在眩目的地中海阳光下闪闪发光。人眼敏感跨度的亮度范围十四数量级：下限约为10-6坎德拉每平方米(cd/m2)，上限约为108.CD / M.2。
这是否意味着人类视觉系统的动态范围是1014.吗?不是，因为上面提到的亮度范围包括锥细胞和杆状细胞的灵敏度，这两种生物光感受器不提供同时操作(系统实际上需要大量的时间从高亮度模式到低亮度模式)。因此，这个范围不适用于输入信号动态在上限和下限之间变化，从而将系统限制为一组操作条件。
为了确定人类光检测的动态范围，我们需要评估我们在一个场景稳定地看一系列亮度的能力。如果我们应用了对动态范围的更严格解释，我们不会允许瞳孔大小的变化，因为这类似于通过增加或降低增益来移动上限或下限。
计算和表达动态范围
动态范围实际上就是一个比率:将最大的信号电平除以最小的信号电平。
电气工程师往往使用分贝表达大的比率（例如诸如一个增益op-amp.），动态范围也不例外。例如，如果电压监测系统例如具有80dB的动态范围，则最大可检测输入电平大于最小可检测输入电平10,000倍。
在光学系统中，动态范围通常用停止来表示。一站是两个因素的增减。如果我们说一个数码相机的动态范围是8档，如果最亮部分的亮度除以最暗部分的亮度小于或等于256(=2)，它就可以真实地再现一个场景8.)。
DB值舍入到一个小数个位置，停止值舍入到最接近的第三站。
电子系统的动态范围
以下小节提供了不同类型电路中的动态范围的示例。
模拟-数字转换器
如果我们在输出方面考虑，ADC的动态范围由分辨率决定。最低的非零输出值为1，最高输出值为（2N-1），其中n是生成的数字字中的位数。因此，14位ADC具有动态输出范围（214.-1）= 16383。这也可以表示为84.3 dB或14秒。
输入信号的动态范围就不那么简单了，因为下限是由模拟波形中的噪声量决定的，而噪声量可能受到环境条件或ADC之前的可变增益放大器的增益设置的影响。如果参考电压施加的上限为2.5 V，噪声下限为1mv，则动态范围为2.5/1×10-3≈68分贝。
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一种称为专用类型的动态范围无杂散的动态范围(SFDR)可以用来量化电路的线性度。
图像传感器
在一个CCD传感器，光探测上限为一个像素内可存储的光产生电子数，下限为与暗噪声和读噪声相关的电子数。假设一个像素可以容纳40000个电子。如果在给定的曝光时间内，该像素产生5个电子的暗噪声，并在读出过程中接收额外的10个电子的噪声，则动态范围为40000 /(5+10)= 68.5 dB或大约三分之一产生三分之一停顿。
射频混合器
混合器执行频率转换，因此在设计中起基本作用射频系统。混频器开始表现出不可接受的非线性的输入功率级称为1db压缩点。这对应于计算动态范围时使用的上限，而下限是混频器的噪声系数。
结论
这篇文章比我预期的更难以写作。我希望我已经完成了真正捕捉动态范围的本质和微妙之处，因为它涉及电气工程，如果您有任何洞察力添加，请随时在评论部分分享。
