RFrftools.io

パワーアンプゲイン計算機

入出力電圧・電力測定からアンプの電圧ゲイン (V/V および dB) と電力ゲインを計算します。

Loading calculator...

公式

Av_dB = 20·log₁₀(V_out/V_in)

Av — Voltage gain (V/V or dB)
Ap — Power gain (W/W or dB)

仕組み

アンプゲインは、出力信号が入力信号よりどれだけ大きいかを表します。電圧ゲイン (Av) は、出力と入力 RMS 電圧の比で、Av = V_out/V_in です。デシベル単位は Av_dB = 20·log( Av) です。パワーゲイン (Ap) は入力電力に対する出力電力の比で、Ap = P_out/P_in です。デシベル単位:AP_dB = 10·log( Ap) です。パワーアンプの場合、入力電力はアンプ入力段で消費される電力 (小信号電力) を指し、出力電力はスピーカ負荷に供給される音響電力です。パワーアンプの特徴は感度 (定格出力電力を生成するのに必要な入力電圧) で、一般的には0.775V (0 dBu)、業務用機器では1.0Vです。業務用パワーアンプの電圧ゲインは通常20～40 dB (電圧ゲインの10倍～100倍) ですが、パワーゲインは60～80 dB以上になることもあります。

計算例

パワーアンプ: 1 V RMS 入力、28 V RMS 出力、入力パワー = 0.1 mW、出力パワー = 100 W
電圧ゲイン:
Av = 28/ 1 = 28 V/V
Av_dB = 20·log( 28) = 28.9 dB
パワーゲイン:
AP = 100 W/ (0.1 × 10³ W) = 1,000,000 W/W
ap_dB = 10·log( 1,000,000) = 60 dB
アンプの感度チェック:
1 V RMS 入力 → 28 V RMS 出力 → P = 28²/8 = 98 W で 8 Ω、定格電力約 100 W の場合。
感度 = 1.0 V (定格出力の入力レベル) — 業務用パワーアンプの標準値。
0.775 V (0 dBu) の入力スタンダードの場合:
必要な電流 = 28/0.775 = 36.1 V/V = 31.2 dB

実践的なヒント

  • ✓アンプ段をカスケード接続する場合、dB単位の電圧ゲインを追加します。+20dBのプリアンプの後に+29dBのパワーアンプを追加すると、合計電圧ゲインは+49dBになります。電圧/電圧比の場合は、10 × 28 = 合計で 280 V/V の比率を掛けます。
  • ✓パワーアンプのデータシートには、ゲインではなく「感度」（定格電力出力の入力レベル）が指定されている場合があります。変換:AV_dB = 20·log( V_定格出力/V_感度)。100 V 出力が 8 Ω の 1 V 感度アンプの場合、AV_dB = 20·log( 100) = 40 dB になります。
  • ✓実際のアンプのゲインは、周波数全体にわたって完全に平坦ではありません。データシートの周波数応答グラフを確認してください。ほとんどのオーディオ・パワーアンプは20Hzから20kHzまで±0.1dBフラットですが、一部の予算設計では、極端な周波数でロールオフしてゲインが1〜3 dB低下します。

よくある間違い

  • ✗電力計算に電圧ゲインdBを使用する場合、電圧ゲインは20・logの係数を使用し、パワー・ゲインは10・logを使用します。28dBの電圧ゲインは28dBの電力ゲインではありません。最も一般的なデシベル計算誤差は、10 対 20 の係数の差です。
  • ✗入力インピーダンスを考慮せずにアンプのゲイン仕様を比較すると、入力で消費される電力は入力電圧と入力インピーダンスの両方に依存します。1 V で入力が 10 kΩ のアンプでは、P = 1²/10000 = 0.1 mW の電流が流れます。1 V で入力が 600 Ω のアンプでは、P = 1²/600 = 1.67 mW の電流が流れます。電圧は同じでも、パワー・ゲインの数値が大きく異なります。
  • ✗アンプのゲインと信号レベルが混同されがちです。30dBゲインのアンプは、-20dBuの入力を受け取り、+10dBuの出力を生成します。ゲインは固定で、出力レベルは入力レベルによって異なります。ゲイン (比率) と出力レベル (絶対値) を混同しないでください。

よくある質問

業務用パワーアンプの電圧ゲインは通常、23～40 dB（14倍から100倍のV/V）です。26 dB ゲイン (20 × V/V) のアンプは、1 V RMS 入力から 20 V RMS 出力を生成し、約 50 W を 8 Ω に供給します。40 dB アンプは 1 V から 100 V を生成し、8 Ω に対して最大 1,250 W を供給します。これは大型フォーマットのツーリングアンプでは一般的です。
dBV は 1 V RMS (0 dBV = 1 V) を基準とします。dBU は 0.7746 V RMS (0 dBu = 0.7746 V、600 Ω に 1 mW を供給する電圧) を基準とします。0 dBu の入力は、0 dBU より 2.21 dB 低くなります。アンプの感度仕様を比較するときは、2.21 dB の系統誤差を避けるために、製造元が dBu と dBV のどちらを使用しているかを確認してください。
パワー・ゲインは10・logを使用し、電圧ゲインは20・logを使用するため、電圧比が28倍の場合はAV_dB = 28.9dBになりますが、入力インピーダンス（10kΩ）が出力負荷（8Ω）よりもはるかに高い場合、AP_dB = 60dBのパワー・ゲインになります。パワー・ゲインには、電圧ゲインとインピーダンス変換効果の両方が含まれます。

Related Calculators

Audio

Audio Amplifier

Calculate audio amplifier output power, efficiency, THD class estimate, SNR, and input sensitivity for Class A, AB, and D amplifiers.

Audio

Amp Clipping

Calculate amplifier clipping voltage, power, and dBV level from supply voltage and load impedance.

Audio

Audio SNR

Calculate audio signal-to-noise ratio, dynamic range, and equivalent noise bits from signal and noise floor levels.

Audio

Speaker Crossover

Calculate passive 2-way speaker crossover component values for 1st order (6dB/oct) and 2nd order Butterworth (12dB/oct) networks.

Audio

Room Modes

Calculate room axial resonant frequencies and Schroeder frequency for acoustic treatment and speaker placement.

Audio

Speaker SPL

Calculate speaker SPL at any power and distance from the rated sensitivity (dB/W/m) specification.