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Calculadora de ganancia del amplificador de potencia

Calcula la ganancia de voltaje (V/V y dB) y la ganancia de potencia del amplificador a partir de mediciones de voltaje y potencia de entrada/salida.

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Fórmula

AvdB=20⋅log10(Vout/Vin)Av_dB = 20·log₁₀(V_out/V_in)
Av— Ganancia de tensión (V/V or dB)
Ap— Ganancia de potencia (W/W or dB)

Cómo Funciona

La calculadora de ganancia del amplificador de potencia calcula la ganancia de voltaje (Av), la ganancia de potencia (Ap) y la sensibilidad en unidades lineales y de dB. Los ingenieros de audio, los técnicos de sonido en vivo y los diseñadores de estudios utilizan estas métricas para hacer coincidir las salidas del preamplificador con las entradas del amplificador de potencia. La ganancia de tensión (Av) es la relación entre la tensión RMS de salida y la de entrada: Av = V_out/V_in. En decibelios: Av_dB = 20·log( Av). La ganancia de potencia (Ap) es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada: Ap = P_out/P_in. En decibelios: Ap_db = 10·log( Ap). En un amplificador de potencia, la potencia de entrada se refiere a la potencia consumida por la etapa de entrada del amplificador (una potencia de señal pequeña), mientras que la potencia de salida es la potencia acústica suministrada a la carga del altavoz. Los amplificadores de potencia se caracterizan por su sensibilidad (la tensión de entrada necesaria para producir una potencia de salida nominal), normalmente de 0,775 V (0 dBu) o 1,0 V para equipos profesionales. La ganancia de voltaje de los amplificadores de potencia profesionales suele ser de 20 a 40 dB (ganancia de voltaje de 10 a 100 veces), mientras que la ganancia de potencia puede ser de 60 a 80 dB o más.

Ejemplo Resuelto

Amplificador de potencia: entrada de 1 V RMS, salida de 28 V RMS, potencia de entrada = 0,1 mW, potencia de salida = 100 W.

Ganancia de tensión: Av = 28/1 = 28 V/V AV_dB = 20·log( 28) = 28,9 dB

Ganancia de potencia: Ap = 100 W/(0,1 × 10 ³W) = 1 000 000 W/W AP_dB = 10 · log( 1 000 000) = 60 dB

Comprobación de sensibilidad del amplificador: Con una entrada de 1 V RMS → una salida de 28 V RMS → P = 28²/8 = 98 W en una potencia nominal de 8 Ω ≈ 100 W. Sensibilidad = 1,0 V (el nivel de entrada para la salida nominal): estándar para amplificadores de potencia profesionales.

Para un estándar de entrada de 0,775 V (0 dBu): Av necesario = 28/0,775 = 36,1 V/V = 31,2 dB

Consejos Prácticos

  • ✓Al conectar etapas de amplificación en cascada, añada las ganancias de tensión en dB: un preamplificador a +20 dB seguido de un amplificador de potencia a +29 dB proporciona una ganancia de tensión total de +49 dB. Para las relaciones V/V, multiplique: 10 × 28 = 280 V/V en total.
  • ✓Las hojas de datos de los amplificadores de potencia pueden especificar la «sensibilidad» (nivel de entrada para la potencia nominal de salida) en lugar de la ganancia. Convertir: AV_dB = 20·log( V_rated_out/V_sensitivity). Para un amplificador de sensibilidad de 1 V con una salida de 100 V a 8 Ω: AV_dB = 20·log( 100) = 40 dB.
  • ✓La ganancia real del amplificador no es perfectamente uniforme en todas las frecuencias. Consulte el gráfico de respuesta de frecuencia en la hoja de datos: la mayoría de los amplificadores de potencia de audio tienen una temperatura plana de ± 0,1 dB de 20 Hz a 20 kHz, pero algunos diseños económicos muestran una atenuación en las frecuencias extremas, lo que reduce la ganancia entre 1 y 3 dB.

Errores Comunes

  • ✗Uso de dB de ganancia de voltaje para los cálculos de potencia: la ganancia de voltaje usa el factor 20·log, mientras que la ganancia de potencia usa 10·log. La ganancia de voltaje de 28 dB no es una ganancia de potencia de 28 dB. La diferencia entre 10 y 20 es el error de cálculo de decibelios más común.
  • ✗Comparar las especificaciones de ganancia del amplificador sin tener en cuenta la impedancia de entrada: la energía consumida por la entrada depende tanto del voltaje de entrada como de la impedancia de entrada. Un amplificador con una entrada de 10 kΩ a 1 V extrae P = 1²/10000 = 0,1 mW. Un amplificador con entrada de 600 Ω a 1 V extrae P = 1²/600 = 1,67 mW. Mismo voltaje, números de ganancia de potencia muy diferentes.
  • ✗Confunde la ganancia del amplificador con el nivel de señal: un amplificador de ganancia de 30 dB toma una entrada de -20 dBu y produce una salida de +10 dBu. La ganancia es fija; el nivel de salida depende del nivel de entrada. No confundas la ganancia (una relación) con el nivel de salida (una medida absoluta).

Preguntas Frecuentes

Los amplificadores de potencia profesionales suelen tener una ganancia de voltaje de entre 23 y 40 dB (14 × a 100 × V/V). Un amplificador de 26 dB de ganancia (20 × V/V) produce una salida de 20 V RMS desde una entrada de 1 V RMS, lo que proporciona unos 50 W en 8 Ω. Un amplificador de 40 dB produce 100 V a partir de 1 V, lo que proporciona aproximadamente 1250 W a 8 Ω, algo típico de los amplificadores de gira de gran formato.
dBV hace referencia a 1 V RMS (0 dBV = 1 V). dBu hace referencia a 0.7746 V RMS (0 dBu = 0.7746 V, el voltaje que entrega 1 mW a 600 Ω). Una entrada de 0 dBu equivale a 2,21 dB por debajo de 0 dBV. Al comparar las especificaciones de sensibilidad del amplificador, confirme si el fabricante utiliza dBu o dBV para evitar un error sistemático de 2,21 dB.
Como la ganancia de potencia usa 10·logy la ganancia de voltaje usa 20·log, una relación de voltaje de 28× da AV_dB = 28,9 dB, pero se traduce en AP_dB = 60 dB de ganancia de potencia cuando la impedancia de entrada (10 kΩ) es mucho mayor que la carga de salida (8 Ω). La ganancia de potencia incluye tanto la ganancia de tensión como el efecto de transformación de la impedancia.

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