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Verstärkungsrechner für Leistungsverstärker

Berechnen Sie die Verstärkung des Verstärkers in dB anhand der Eingangs- und Ausgangsspannung oder -leistung. Holen Sie sich die Spannungsverstärkung (V/V und dB) und die Leistungsverstärkung (W/W und dB) — nützlich für die Einstellung der Verstärkungsstärke, die Anpassung der Pegel und das Systemdesign.

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Formel

Av_dB = 20·log₁₀(V_out/V_in)

Av— Spannungsverstärkung (V/V or dB)

Ap— Leistungsverstärkung (W/W or dB)

Wie es funktioniert

Der Verstärkungsrechner für Leistungsverstärker berechnet die Spannungsverstärkung (Av), die Leistungsverstärkung (Ap) und die Empfindlichkeit in linearen und dB-Einheiten. Toningenieure, Live-Soundtechniker und Studiodesigner verwenden diese Metriken, um die Vorverstärkerausgänge mit den Leistungsverstärkereingängen abzugleichen. Die Spannungsverstärkung (Av) ist das Verhältnis von Ausgangsspannung zu Eingangsspannung: Av = V_out / V_in. In Dezibel: Av_dB = 20·log₁₀(Av). Leistungsverstärkung (Ap) ist das Verhältnis von Ausgangsleistung zu Eingangsleistung: Ap = P_out / P_in. In Dezibel: Ap_dB = 10·log₁₀(Ap). Bei einem Leistungsverstärker bezieht sich die Eingangsleistung auf die von der Verstärker-Eingangsstufe verbrauchte Leistung (eine kleine Signalleistung), während die Ausgangsleistung die an die Lautsprecherlast abgegebene Schallleistung ist. Leistungsverstärker zeichnen sich durch ihre Empfindlichkeit (die Eingangsspannung, die zur Erzeugung der Nennausgangsleistung erforderlich ist) aus, typischerweise 0,775 V (0 dBu) oder 1,0 V für professionelle Geräte. Die Spannungsverstärkung professioneller Leistungsverstärker beträgt in der Regel 20—40 dB (10× bis 100× Spannungsverstärkung), während die Leistungsverstärkung 60—80 dB oder mehr betragen kann.

Rechenbeispiel

Leistungsverstärker: 1 V RMS-Eingang, 28 V RMS-Ausgang, Eingangsleistung = 0,1 mW, Ausgangsleistung = 100 W.

Spannungsverstärkung: Av = 28/1 = 28 V/V Av_dB = 20·log₁₀(28) = 28.9 db

Leistungsverstärkung: Ap = 100 W/(0,1 × 10⁻³ W) = 1.000.000 W/W Ap_dB = 10·log₁₀(1,000,000) = 60 dB

Überprüfung der Empfindlichkeit des Verstärkers: Bei 1 V RMS-Eingang → 28 V RMS-Ausgang → P = 28²/8 = 98 W in 8 Ω ≈ 100 W Nennleistung Empfindlichkeit = 1,0 V (der Eingangspegel für die Nennleistung) — Standard für professionelle Leistungsverstärker.

Für einen Eingangsstandard von 0,775 V (0 dBu): Erforderlicher Av = 28/0,775 = 36,1 V/V = 31,2 dB

Praktische Tipps

✓Wenn Sie Verstärkerstufen kaskadieren, fügen Sie Spannungsverstärkungen in dB hinzu: Ein Vorverstärker mit +20 dB gefolgt von einem Leistungsverstärker mit +29 dB ergibt eine Gesamtspannungsverstärkung von +49 dB. Für V/V-Verhältnisse multiplizieren Sie: 10 × 28 = 280 V/V insgesamt.
✓In den Datenblättern von Leistungsverstärkern kann die „Empfindlichkeit“ (Eingangspegel für die Nennausgangsleistung) und nicht die Verstärkung angegeben werden. Umrechnen: Av_dB = 20·log₁₀(V_rated_output / V_sensitivity). Für einen Verstärker mit einer Empfindlichkeit von 1 V und einer Ausgangsspannung von 100 V in 8 Ω: Av_dB = 20·log₁₀(100) = 40 dB.
✓Die tatsächliche Verstärkung des Verstärkers ist über die gesamte Frequenz hinweg nicht perfekt konstant. Sehen Sie sich die Frequenzganggrafik im Datenblatt an — die meisten Audioleistungsverstärker haben einen gleichbleibenden Wert von ±0,1 dB zwischen 20 Hz und 20 kHz, aber einige preisgünstige Designs zeigen an den Extremfrequenzen einen Rolloff, der die Verstärkung um 1—3 dB reduziert.

Häufige Fehler

✗Verwendung der Spannungsverstärkung in dB für Leistungsberechnungen — die Spannungsverstärkung verwendet den Faktor 20·log₁₀, , während die Leistungsverstärkung verwendet 10·log₁₀. 28 dB Die Spannungsverstärkung entspricht nicht der Leistungsverstärkung von 28 dB. Der Unterschied zwischen 10 und 20 ist der häufigste Dezibel-Berechnungsfehler.
✗Vergleich der Verstärkungsspezifikationen des Verstärkers ohne Berücksichtigung der Eingangsimpedanz — die vom Eingang verbrauchte Leistung hängt sowohl von der Eingangsspannung als auch von der Eingangsimpedanz ab. Ein Verstärker mit 10 kΩ -Eingang bei 1 V verbraucht P = 1²/10000 = 0.1 mW. Ein Verstärker mit 600 Ω Eingang bei 1 V verbraucht P = 1²/600 = 1.67 mW. Gleiche Spannung, sehr unterschiedliche Werte für die Leistungsverstärkung.
✗Verwechslung von Verstärker-Verstärkung und Signalpegel — ein 30-dB-Verstärkungsverstärker benötigt einen −20 dBu-Eingang und erzeugt eine Ausgangsleistung von +10 dBu. Die Verstärkung ist fest; der Ausgangspegel hängt vom Eingangspegel ab. Verwechseln Sie die Verstärkung (ein Verhältnis) nicht mit dem Ausgangspegel (ein absolutes Maß).

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine typische Spannungsverstärkung für einen professionellen Leistungsverstärker?

Professionelle Leistungsverstärker haben typischerweise eine Spannungsverstärkung zwischen 23—40 dB (14× bis 100× V/V). Ein Verstärker mit 26 dB Verstärkung (20 × V/V) erzeugt 20 V RMS-Ausgangsleistung aus einem 1-V-RMS-Eingang und liefert etwa 50 W in 8 Ω. A. Ein 40-dB-Verstärker erzeugt 100 V aus 1 V und liefert ~1250 W in 8 Ω — typisch für großformatige Touring-Verstärker.

Was ist der Unterschied zwischen den dBV- und dBu-Verstärkungsspezifikationen?

dBV bezieht sich auf 1 V RMS (0 dBV = 1 V). dBu bezieht sich auf 0,7746 V RMS (0 dBu = 0,7746 V, die Spannung, die 1 mW in den 600 Ω). A 0 dBu-Eingang liefert, liegt 2,21 dB unter 0 dBV. Prüfen Sie beim Vergleich der Spezifikationen für die Empfindlichkeit von Verstärkern, ob der Hersteller dBu oder dBV verwendet, um einen systematischen Fehler von 2,21 dB zu vermeiden.

Warum ist die Leistungsverstärkung in dB so viel größer als die Spannungsverstärkung für denselben Verstärker?

Da für die Leistungsverstärkung 10·log₁₀ und für die Spannungsverstärkung 20·log₁₀, verwendet wird, ergibt ein Spannungsverhältnis von 28× Av_dB = 28.9 dB, entspricht aber einer Leistungsverstärkung von Ap_dB = 60 dB, wenn die Eingangsimpedanz (10 kΩ) ) viel höher ist als die Ausgangslast (8 Ω). ). Die Leistungsverstärkung umfasst sowohl die Spannungsverstärkung als auch den Impedanztransformationseffekt.