Dynamic Range   동적 범위, 동적 측정 범위, 다이내믹 레인지

(2023-01-08)

다이나믹 레인지, 동작 범위


1. Dynamic Range (동적 범위, 다이내믹 레인지)

  ㅇ 통상, 기기를 원하는 상태로 놓는, 사용가능한 동작 범위

  ㅇ 주로, 소자,시스템 등이 정상 동작하는, 입력 또는 출력 신호 (전압,전력 등) 간의 레벨 범위
     - 입력 경우  :  동작 범위 (Operaing Range) or 스팬 (Span) or FSR (Full Scale Range)
        . 최대 입력과 최소 입력 간의 범위  :  xmax - xmin
     - 출력 경우  :  풀 스케일 출력 (Full-scale Output : FSO) 
        . 최대 입력시 출력과 최소 입력시 출력 간의 범위  :  ymax - ymin


2. 동적 범위 및 표시 단위

  ㅇ 입력에서 주어질 수 있는, 가장 큰 신호와 가장 작은 신호와의 레벨 차이
     - 가장 큰 신호를 넘어서면, 포화 또는 파손 되며,
     - 가장 작은 신호에 못미치면, 랜덤 잡음이 우세, 신호가 파묻히며, 이를 바닥 잡음 레벨이라고 함
  
  ㅇ 그 표시는, 주로, dB (상대레벨), dBm (절대레벨) 이 사용됨
     - 절대레벨 : 순수하게 출력되는 실제 값을 표현 [dBm]
     - 상대레벨 : 어떤 값을 기준으로 한 범위(변화량)를 표현 [dB]


3. 동작형태별 동적범위 주요 의미수신기
     - `수신 회로가 허용할 수 있는 최대 입력 레벨`과
       `허용되는 신호대잡음비를 제공할 수 있는 최소 입력 레벨`과의 차이
        . 과 입력 레벨과 최소 감응 레벨 사이의 범위
           .. 최소감응레벨 : 요구 SNR 값을 유지할 수 있는 최소 입력 레벨
     - 쉽게, 감응 레벨 범위를 말함      ☞ 감도(Sensitivity) 참조

  ㅇ 전력증폭기
     - (선형 동작 범위)  충분한 선형성을 갖는 동작 범위
        . (하한 : 잡음전력) ~ (상한 : 1dB 압축점)

  ㅇ 저잡음증폭기, 주파수혼합기
     - (무 불요파 동작 범위)  불요파 응답이 최소가 되는 동작 범위              ☞ 불요 발사 참조
        . (하한 : 잡음전력) ~ (상한 : 상호변조 왜곡을 수용 못하는 최대 전력)

  ㅇ 계측장비
     - 계측장비가 허용 정확도까지 측정 가능한  최대 및 최소 신호 간의 레벨 차이
        . 신뢰적으로 동시 측정 가능한 최대 레벨 신호와 최소 레벨 신호 사이의 범위
           .. 측정기SNR (Signal to Noise Rate) = 1 인 지점까지 측정할 수 있는 범위

  ㅇ 음향기기
     - 마이크로폰 : 가장 작은 소리에서 가장 큰 소리까지 수음 범위 (약 140 [dB])
     - 인간 청각  : 가장 작은 소리에서 가장 큰 소리까지 가청 범위 (약 120 [dB])
     - 스피커     : 가장 작은 소리에서 가장 큰 소리까지 재생 범위

  


4. 계측장비 동적범위

   ㅇ 동적 측정범위 제한 요소
      - 장비의 최대허용입력, 큰 쪽 신호에 의한 왜곡, 장비 내부의 노이즈,
        신호 간 상호 혼변조 등

   ㅇ 광 파워미터 例
     - Dynamic Range 표기 例 :  +10 ~ - 50 dBm (60 dB)
        . 최대 측정 값 : +10 dBm , Dynamic Range : 60 dB 
     - 통상적으로, 스펙에는 최대 측정가능 값 및 Dynamic Range 만이 표시됨

   ㅇ OTDR 例
     - OTDR 처럼 자체 광원을 사용하는 경우에는 절대레벨 dBm 대신 상대레벨 dB 로 만 표현
        . OTDR은 자체 광원 전력에 대한 되돌아오는 전력 손실 정도를 측정하여 거리 및
          기타 손실측정 (상대적인 손실 정도를 표현)

오디오 신호
   1. 오디오 신호   2. 동적 범위   3. 헤드룸  
측정/계측기 성능
   1. 계측기 정밀도 및 재현성 (GR&R)   2. 감도   3. 분해능   4. 동적범위   5. 데드존   6. 측정 불확도  
측정 오차
   1. 측정 오차   2. 유효숫자   3. 정확도,정밀도   4. 허용오차   5. 동적 범위  


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