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。
公式
仕組み
パワーアンプゲイン計算機は、電圧ゲイン（Av）、パワーゲイン（Ap）、感度をリニア単位とdB単位で計算します。オーディオエンジニア、ライブサウンドテクニシャン、スタジオデザイナーは、これらのメトリックを使用してプリアンプの出力とパワーアンプの入力を一致させます。電圧ゲイン (Av) は、入力RMS電圧に対する出力の比で、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。