앰프 클리핑 레벨

공급 전압과 부하 임피던스로부터 앰프 클리핑 전압, 전력 및 dBV 레벨을 계산합니다.

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공식

V_peak ≈ 0.9 × V_cc, P_clip = V_peak² / (2 × Z_L)

V_cc — Supply rail voltage (V)

작동 방식

입력 신호가 증폭기의 공급 레일 용량을 초과하는 출력 전압 또는 전류를 요구할 때 증폭기 클리핑이 발생합니다.일반적으로 왜곡되지 않은 최대 피크 출력 전압은 서플라이 레일 전압의 약 0.85~0.92배입니다 (나머지는 출력단 트랜지스터 포화 전압 및 드라이버 손실에서 손실됩니다).정현파 출력의 경우 클리핑 전력은 P_Clip = V_Peak²/ (2 × Z_L) 이며, 여기서 Z_L은 부하 임피던스입니다.클리핑 시의 RMS 전압은 V_RMS = V_피크/ √2입니다.클립 레벨 (dBV) = 20·log( V_RMS) 입니다.클리핑 임계값을 이해하는 것은 시스템 설계에 매우 중요합니다. 오디오 신호는 크레스트 팩터 (피크-RMS 비율) 가 10—20dB인 프로그램 자료입니다.100W 등급의 증폭기는 프로그램 레벨이 정격 전력보다 3dB 낮게 설정된 신호의 과도 피크를 지속적으로 클립합니다.

계산 예제

증폭기: ±18V 이중 전원 공급 장치 (36V 레일 투 레일).부하: 8Ω.

최대 출력 전압 (0.9 × V_전원 사용):

V_피크 = 0.9 × 18 = 16.2V 피크

클리핑 시 RMS 전압:

V_RMS = 16.2/√2 = 11.46 V RMS

클리핑 파워:

P_클립 = (16.2) ²/ (2 × 8) = 262.4/ 16 = 16.4W

클리핑 레벨 (dBV):

dBV = 20·log( 11.46) = 21.2 dBV

헤드룸 리저브 100% 시 (감소 없음): 최대 클린 출력은 16.4W에서 8Ω 사이입니다.

헤드룸 리저브를 70% 로 줄이면 최대 클린 출력의 전압이 20·log( 0.7) ≈ −3.1dB, 전력이 16.4 × 0.7² ≈ 8W로 감소하므로 클리핑 전에 추가 마진이 제공됩니다.

실용적인 팁

✓일반적인 청취 레벨보다 10dB의 헤드룸을 추가하여 과도 신호에서 클리핑이 발생하지 않도록 하세요.스피커의 일반적인 청취 레벨이 90dB인 경우 앰프는 클리핑 없이 100dB 피크를 처리해야 하므로 평균 전력보다 약 10배 더 많은 피크 전력이 필요합니다.
✓소프트 클리핑 (하드 클리핑 전의 부드러운 채도) 은 하드 클리핑보다 덜 거칠게 들립니다.일부 앰프 설계에는 원활한 과부하를 관리하기 위해 출력 단계 전에 소프트 클립 회로 또는 리미터가 포함되어 있습니다.
✓설치 및 설정 중에 앰프와 믹서의 클립 표시기를 모니터링합니다.적당한 신호 레벨에서 일정한 클리핑이 발생하면 게인 스테이징이 너무 높거나 (턴 다운 입력 트림) 스피커/룸 조합에 비해 앰프의 크기가 작다는 뜻입니다.

흔한 실수

✗클리핑 파워와 연속 정격 파워의 혼동 — '100W RMS' 등급의 앰프를 클리핑 임계값의 사인파로 테스트했습니다.프로그램 자료와 함께 실제로 사용할 경우, 프로그램 레벨이 평균 10~20W에 불과할 때 (음악의 크레스트 팩터가 높기 때문에) 앰프가 피크 시 일시적으로 클립됩니다.
✗두 채널이 동시에 클립되지 않는다고 가정하면 스테레오 앰프는 전원 공급 장치를 공유합니다.저음의 과도 현상이 크면 두 채널 모두 동시에 피크 전류를 소비하므로 공급 저하가 발생하고 유효 클리핑 전압이 유휴 값 이하로 떨어집니다.
✗스피커 임피던스 저하를 고려하지 않음 — 스피커 임피던스는 주파수에 따라 달라집니다.공칭 8Ω 스피커는 특정 주파수에서 3~4Ω까지 떨어지므로 필요한 전류는 두 배로 증가하고 유효 클리핑 파워는 떨어질 수 있습니다.

자주 묻는 질문

앰프 클리핑이 트위터에 해를 끼치는 이유는 무엇입니까?

클리핑된 파형은 고차 고조파가 풍부합니다. 100Hz에서 클리핑된 사인파는 300Hz, 500Hz 이상의 트위터 주파수 범위에서 강력한 구성 요소를 생성합니다.이러한 고주파 고조파는 트위터에 상당한 에너지를 전달하는데, 트위터는 해당 전력 수준에 맞게 설계되지 않아 보이스 코일에 열 손상을 일으킵니다.트위터가 끊어지는 가장 흔한 원인은 하드 클리핑입니다.

앰프가 언제 클리핑되는지 어떻게 알 수 있나요?

가장 신뢰할 수 있는 방법은 출력 파형의 오실로스코프 측정입니다. 즉, 사인파의 상단이 평평해지는지 확인하십시오.청각적 신호로는 최고점, 특히 소리가 오래 지속될 때 거칠거나 '윙윙' 하는 소리가 들립니다.대부분의 앰프에는 출력이 공급 레일에 가까워지면 트리거되는 클립 LED가 포함되어 있습니다.전문 오디오 시스템의 리미터는 출력이 레일에 도달하기 전에 게인을 줄여 클리핑을 방지합니다.

헤드룸 예비 백분율이 왜곡되지 않은 최대 출력을 변경합니까?

네.헤드룸 리저브 (0-100%) 는 작동 피크 출력 전압을 이론적 최대값을 기준으로 선형적으로 스케일링합니다.100% 에서는 앰프가 거의 끊길 지경입니다.70% 이면 클리핑 전 최대 3dB의 헤드룸이 생깁니다.이는 일시적인 피크가 클리핑되지 않도록 시스템을 설계하는 데 유용합니다. 일반적인 프로그램 자료의 경우 작동 레벨을 클립 임계값의 50~ 70% 로 설정하십시오.

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