Calculadora de ganho do amplificador de potência

Calcula o ganho de tensão (V/V e dB) e o ganho de potência do amplificador a partir de medições de tensão e potência de entrada/saída.

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Fórmula

Av_dB = 20·log₁₀(V_out/V_in)

Av — Voltage gain (V/V or dB)

Ap — Power gain (W/W or dB)

Como Funciona

O ganho do amplificador descreve o quanto o sinal de saída é maior do que o sinal de entrada. O ganho de tensão (Av) é a relação entre a saída e a tensão RMS de entrada: Av = V_out/V_in. Em decibéis: Av_dB = 20·log⎯ ⎯ (Av). O ganho de potência (Ap) é a relação entre a potência de saída e a potência de entrada: Ap = P_out/P_in. Em decibéis: AP_dB = 10·log^( Ap). Para um amplificador de potência, a potência de entrada se refere à energia consumida pelo estágio de entrada do amplificador (uma pequena potência de sinal), enquanto a potência de saída é a potência acústica fornecida à carga do alto-falante. Os amplificadores de potência são caracterizados por sua sensibilidade (a tensão de entrada necessária para produzir potência nominal de saída), normalmente 0,775 V (0 dBu) ou 1,0 V para equipamentos profissionais. O ganho de tensão dos amplificadores de potência profissionais é normalmente de 20 a 40 dB (ganho de tensão de 10 × a 100 ×), enquanto o ganho de potência pode ser de 60 a 80 dB ou mais.

Exemplo Resolvido

Amplificador de potência: entrada de 1 V RMS, saída de 28 V RMS, potência de entrada = 0,1 mW, potência de saída = 100 W.

Ganho de tensão:

Av = 28/1 = 28 V/V

AV_dB = 20·log․ (28) = 28,9 dB

Ganho de potência:

Ap = 100 W/ (0,1 × 10˚³ W) = 1.000.000 W/W

AP_dB = 10·log․ ․ (1.000.000) = 60 dB

Verificação da sensibilidade do amplificador:

Na entrada de 1 V RMS → saída de 28 V RMS → P = 28²/8 = 98 W em 8 Ω ≈ 100 W de potência nominal.

Sensibilidade = 1,0 V (o nível de entrada para saída nominal) — padrão para amplificadores de potência profissionais.

Para um padrão de entrada de 0,775 V (0 dBu):

Av necessário = 28/0,775 = 36,1 V/V = 31,2 dB

Dicas Práticas

✓Nos estágios do amplificador em cascata, adicione ganhos de tensão em dB: um pré-amplificador a +20 dB seguido por um amplificador de potência a +29 dB fornece um ganho total de tensão de +49 dB. Para relações V/V, multiplique: 10 × 28 = 280 V/V no total.
✓As folhas de dados do amplificador de potência podem especificar “sensibilidade” (nível de entrada para potência nominal de saída) em vez de ganho. Converta: AV_dB = 20·log․ ․ (V_rated_output/V_sensibilidad). Para um amplificador de sensibilidade de 1 V com saída de 100 V em 8 Ω: AV_dB = 20·log․ ․ (100) = 40 dB.
✓O ganho real do amplificador não é perfeitamente estável em toda a frequência. Verifique o gráfico de resposta de frequência na ficha técnica: a maioria dos amplificadores de potência de áudio tem ± 0,1 dB, de 20 Hz a 20 kHz, mas alguns projetos econômicos mostram uma redução nos extremos de frequência, o que reduz o ganho em 1—3 dB.

Erros Comuns

✗Usando o ganho de tensão dB para cálculos de potência — o ganho de tensão usa o fator 20·log¹, enquanto o ganho de potência usa 10·log. O ganho de tensão de 28 dB não é ganho de potência de 28 dB. A diferença de fator 10 versus 20 é o erro de cálculo de decibéis mais comum.
✗Comparando as especificações de ganho do amplificador sem considerar a impedância de entrada - a energia consumida pela entrada depende da tensão de entrada e da impedância de entrada. Um amplificador com entrada de 10 kΩ a 1 V consome P = 1²/10000 = 0,1 mW. Um amplificador com entrada de 600 Ω a 1 V consome P = 1²/600 = 1,67 mW. Mesma voltagem, números de ganho de potência muito diferentes.
✗Ganho confuso do amplificador com o nível do sinal — um amplificador de ganho de 30 dB usa uma entrada de −20 dBu e produz uma saída de +10 dBu. O ganho é fixo; o nível de saída depende do nível de entrada. Não confunda ganho (uma proporção) com o nível de saída (uma medida absoluta).

Perguntas Frequentes

O que é um ganho de tensão típico para um amplificador de potência profissional?

Os amplificadores de potência profissionais normalmente têm ganho de tensão entre 23—40 dB (14 × a 100 × V/V). Um amplificador de ganho de 26 dB (20 × V/V) produz saída de 20 V RMS a partir da entrada de 1 V RMS, fornecendo cerca de 50 W em 8 Ω. Um amplificador de 40 dB produz 100 V a partir de 1 V, fornecendo ~ 1250 W em 8 Ω — típico para amplificadores de turnê de grande formato.

Qual é a diferença entre as especificações de ganho de dBV e dBu?

dBV faz referência a 1 V RMS (0 dBV = 1 V). dBu faz referência a 0,7746 V RMS (0 dBu = 0,7746 V, a tensão que fornece 1 mW em 600 Ω). Uma entrada de 0 dBu é 2,21 dB abaixo de 0 dBV. Ao comparar as especificações de sensibilidade do amplificador, confirme se o fabricante usa dBu ou dBV para evitar um erro sistemático de 2,21 dB.

Por que o ganho de potência é muito maior em dB do que o ganho de tensão para o mesmo amplificador?

Como o ganho de potência usa 10·log․ e o ganho de tensão usa 20·log․, uma relação de tensão de 28× dá AV_dB = 28,9 dB, mas se traduz em AP_dB = ganho de potência de 60 dB quando a impedância de entrada (10 kΩ) é muito maior do que a carga de saída (8 Ω). O ganho de potência inclui o ganho de tensão e o efeito de transformação da impedância.

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