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헤드폰 앰프 출력 전력

목표 SPL로 헤드폰을 구동하는 데 필요한 앰프 출력 전력, 전압 및 전류를 계산합니다.

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공식

P = 10^((SPL − S)/10) mW, V = √(P × Z)

S — Headphone sensitivity (dB/mW)
Z — Headphone impedance (Ω)

작동 방식

헤드폰 앰프 전력 요구 사항은 헤드폰의 임피던스 (Z, Ω) 및 감도 (S, 밀리와트당 dB SPL) 에 따라 달라집니다.1W/1m로 정격되는 스피커 감도와 달리 헤드폰 감도는 헤드폰에 전달되는 1mW를 기준으로 합니다.목표 SPL에 도달하는 데 필요한 전력 (밀리와트) 은 p_mW = 10^ ((Spl_Target − S)/10) 입니다.따라서 필요한 RMS 전압과 전류는 옴의 법칙인 v_RMS = √ (P_W × Z) 및 i_mA = (V_RMS/Z) × 1000의 법칙을 따릅니다.하이 임피던스 헤드폰 (150—600Ω) 에는 더 높은 전압 스윙이 필요하지만 저임피던스 IEM (8—32Ω) 에는 더 높은 전류가 필요합니다.이것이 바로 고전압 레일이 장착된 데스크탑 헤드폰 앰프가 스마트폰 DAC 출력보다 평면 자기 및 하이 임피던스 다이나믹 헤드폰을 더 잘 구동하는 이유입니다.

계산 예제

헤드폰: 300 Ω 임피던스, 100 dB/mW 감도.목표 SPL: 110 데시벨.
필요한 전력:
p_mW = 10^ ((110 − 100)/10) = 10^1.0 = 10 mW
P_W = 10/ 1000 = 0.010W
필수 RMS 전압:
V_RMS = √ (0.010 × 300) = √3.0 = 1.73 V
필수 전류:
i_mA = (1.73/ 300) × 1000 = 5.77 mA
일반적인 스마트폰 출력은 최대 1.0—1.5V RMS이므로 헤드폰을 약 107—108dB까지 구동할 수 있습니다. 이는 충분하지만 헤드룸은 최소입니다.피크 시에는 최소 2V RMS에서 300Ω까지 제공하는 전용 앰프를 사용하는 것이 좋습니다.

실용적인 팁

  • ✓대부분의 가정에서 편안한 볼륨 (~85dB SPL) 으로 사용하는 경우 전력 요구 사항은 매우 작습니다 (1mW 미만).증폭기 선택은 최대 전력보다는 낮은 노이즈 플로어와 적절한 전압 스윙을 달성하는 데 초점을 맞춥니다.
  • ✓경험상 목표 SPL에 도달하는 데 필요한 전력의 100배는 20dB의 헤드룸을 제공하므로 클리핑 없이 일시적인 피크에 충분합니다.90dB에 1mW가 필요한 경우 100mW 앰프가 편안한 헤드룸을 제공합니다.
  • ✓평면 마그네틱 헤드폰 (예: HiFiMan, Audeze) 은 일반적으로 20-60Ω이지만 감도 (90—95dB/mW) 가 낮아 전류와 전압이 모두 필요하므로 전용 헤드폰 앰프가 가장 유용합니다.

흔한 실수

  • ✗감도 단위 혼용 — 헤드폰 데이터시트에는 민감도를 dB/mW 또는 dB/V (1V RMS 기준) 로 표기할 수 있습니다.변환: 감도가 dB/v로 주어지면 dB/mW = dB/V − 10·log( 1000/Z).300 Ω의 경우: dB/mW = dB/v + 10·log( Z/1000) = dB/V − 5.2 dB.
  • ✗청력 손상 위험이 있는 SPL을 목표로 하는 경우 — 귀에서 110dB SPL을 사용하는 것은 NIOSH 지침에 따라 최대 1분 동안만 안전합니다. 8시간 동안 85dB가 권장 한도입니다.이 계산기를 사용하여 출력을 최대화하려는 목적이 아니라 헤드룸이 있는 상태에서 앰프가 100—105dB에 도달할 수 있는지 확인하세요.
  • ✗증폭기의 출력 임피던스 무시 — 고출력 임피던스 앰프 (>10Ω) 는 헤드폰과 전압 분배기를 형성하여 헤드폰 임피던스가 평평하지 않기 때문에 전력 공급을 줄이고 주파수 응답을 변경합니다.

자주 묻는 질문

스마트폰은 일반적으로 고임피던스 부하에서 1—1.5V RMS를 출력합니다.100dB/mW의 300Ω 헤드폰의 경우 1V는 P = 1²/300 = 3.3mW이고, 100 + 10·log( 3.3) ≈ 10dB를 제공합니다. 이는 소리는 적당하지만 헤드룸이 거의 없습니다.고전압 레일이 장착된 전용 앰프를 사용하면 이 문제를 해결할 수 있습니다.
임피던스 (Ω) 는 주어진 전력 수준에서 헤드폰에 필요한 전압과 전류의 양을 결정합니다.감도 (dB/mW) 는 전력이 소리로 변환되는 크기를 결정합니다.고임피던스, 고감도 헤드폰과 저임피던스, 저감도 헤드폰은 앰프 전력은 같지만 전압 레벨이 매우 다를 수 있습니다.
네.밸런스 출력은 단일 종단 출력에 비해 전압 스윙을 효과적으로 두 배로 늘려 전달된 전력을 동일한 부하 임피던스로 4배로 늘립니다.이는 청취 수준에 도달하기 위해 고전압이 필요한 하이 임피던스 헤드폰에 특히 유용합니다.

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