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Calculadora de ganho de amplificador de potência

Calcule o ganho do amplificador em dB a partir da tensão ou potência de entrada e saída. Obtenha ganho de tensão (V/V e dB) e ganho de potência (W/W e dB) — útil para definir o ganho de amplificador, níveis correspondentes e design do sistema.

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Fórmula

AvdB=20⋅log10(Vout/Vin)Av_dB = 20·log₁₀(V_out/V_in)
Av— Ganho de tensão (V/V or dB)
Ap— Ganho de potência (W/W or dB)

Como Funciona

A calculadora de ganho do amplificador de potência calcula o ganho de tensão (Av), o ganho de potência (Ap) e a sensibilidade em unidades lineares e dB — engenheiros de áudio, técnicos de som ao vivo e designers de estúdio usam essas métricas para combinar as saídas do pré-amplificador com as entradas do amplificador de potência. O ganho de tensão (Av) é a razão entre a saída e a tensão RMS de entrada: Av = V_out / V_in. Em decibéis: Av_dB = 20·log₁₀(Av). O ganho de potência (Ap) é a razão entre a potência de saída e a potência de entrada: Ap = P_out / P_in. Em decibéis: Ap_dB = 10·log₁₀(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 ao alto-falante carregar. Os amplificadores de potência são caracterizados por sua sensibilidade (a tensão de entrada necessária para produzir a 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·log₁₀(28) = 28.9 dB

Ganho de potência: Ap = 100 W/(0,1 × 10⁻³ W) = 1.000.000 W/W Ap_dB = 10·log₁₀(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·log₁₀(V_rated_output / V_sensitivity). Para um amplificador de sensibilidade de 1 V com saída de 100 V em 8 Ω: Av_dB = 20·log₁₀(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·log₁₀, enquanto o ganho de potência usa 10·log₁₀. 28 dB. O ganho de tensão não é um 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 10 kΩ 0 entrada a 1 V consome P = 1²/10000 = 0.1 mW. Um amplificador com entrada 600 Ω a 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

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. 0. 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.
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 na entrada de 600 Ω). A 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.
Como o ganho de potência usa 10·log₁₀ e o ganho de tensão usa 20·log₁₀, ¶, uma relação de tensão de 28× dá Av_dB = 28.9 dB, mas se traduz em Ap_dB = 60 dB de ganho de energia 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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