アンプは定格出力の1/8以上が出せない

質問

定格出力の1/8の時のアンプ消費電力表示をするのは、音楽を再生する場合にはピークで歪無くすると平均では1/8位しか出てないから。
例えば、アンプが定格8Wのもので、8Wピークを歪無く出力している時でも平均電力は約1W出力だから、
正弦波では8Wの時は8Wとかピークを圧縮した音楽の場合などは別として、アンプの消費電力を定格出力の1/8の1W時と表示する。

普通の音楽再生機器では、アンプの電源容量も、素子の放熱板も、定格出力の1/8を満足すれば良いと言うことですよね？

回答No.7

bongo-fury

質問が間違えていると、回答が間違える可能性があるので、最初書に
質問文の間違いと思われる箇所を訂正した後、回答します。
(1)質問文の訂正
訂正前：
例えば、アンプが定格8Wのもので、8Wピークを歪無く出力している時でも
平均電力は約1W出力だから、正弦波では8Wの時は8Wとかピークを圧縮した音楽の
場合などは別として、アンプの消費電力を定格出力の1/8の1W時と表示する。
訂正後：
例えば、アンプが定格8Wのもので、8Wピークを歪無く出力している時でも
スピーカーに対する平均電力は約1W出力だから、正弦波では8Wの時は8Wとか
ピークを圧縮した音楽の場合などは別として、アンプの消費電力は
定格出力の1/8を出力している時の値とする。
(アンプ駆動部の消費電力と電源効率等が抜けています)

(2)質問に対する回答
質問：
普通の音楽再生機器では、アンプの電源容量も、素子の放熱板も、
定格出力の1/8を満足すれば良いと言うことですよね？
回答：
違います。

1/8とは、安全規格を守るとか、測定する時に使う値です。決して故障率とか
性能(音質)を決めるものではありません。(規格上、製品化は出来そうてすが、
ボリュームを上げた時に音が悪い／切れる／壊れるとか問題続出と思われます。
偶発故障ならともかく、設計思想で負荷まで壊したら洒落になりません。)

オーディオアンプ設計実績はありませんが、モータドライバ基板設計などでは、
最悪条件で例えばディレーティング80%取ることで、通常動作時のマージンを
確保するようなことをしています。

恐らく、低価格アンプ帯ではマージンをそぎ落とす必要があると思われますが、
それにしても、そのマージンの落とし方が、音楽例や測定基準の1/8では
プアすぎます。(もし音楽例が平均なら、半数の曲はNGになります)

(最後になりますが、自分には、ほとんどの曲を満足するであろう値を
示すことが出来ないことが残念です)

お礼

Ｙ社のhttp://www.yamahaproaudio.com/japan/ja/products/poweramps/ps_series/faq.jspよくある質問で、

各パワーアンプの消費電力は？また、どれくらいの電源容量を確保すればよいでしょうか？

製品情報＞各パワーアンプ＞「仕様」ページに、1/8出力時の消費電力を記載しています。1/8出力(最大より9dB低い出力)は、通常の音楽信号で時々クリップする程度の出力を想定したもので、通常はこの消費電力を基準に電源容量を見積もります。ただし、アンプをクリップさせ続けたり、かなりコンプレッションされた(ダイナミクスが狭い)音楽信号の場合は、この2倍程度の電源容量を確保することなどもあります。

・・・・・によると、出力がピークを再生しているのに消費電力が1/8程度とあるのは、出力が1/8なのに定格のピークが出せると理解しているのですが、誤解との回答が意見が多いのですが理解出来ないでいます。
仕方ないのでＹ社に問い合わせしていますので回答あれば報告します。
回答ありがとうございます。

補足

済みませんが、2週間過ぎたのでこの欄を借りて意見をのべて締め切らせて頂きます。
Ｙ社さんからの回答もありましたが理解出来ません。

ＶＵメーターなど実効値を示すメーターではピークとの差が12ｄBとすると、実効値比較で８倍になります。
それで1/8Ｗ実効値で聴いている時に1Ｗ以上のアンプを使うならピークが歪無く再生できますが、1/8Ｗアンプではピークが再生できずに歪みます。
結局音楽では1Ｗアンプでは1/8Ｗ実効値しか再生できないとしか思えません。
多数の回答をありがとうございました。

回答No.6

bogen55

作って見るとわかるのですが，半導体はあっとゆう間に短時間で壊れるから，半導体を使用している部分（電源とか電力増幅部分）は，仕様上の上限周囲温度でも，ピーク出力で壊れないように設計・製作します．
ヒートシンクなどの壊れるまで時間的に余裕のある部分は定格出力の1/8で設計しますが，サーモスタットやサーミスタなどの温度センサで監視し，温度が上がったら（多分90℃位）出力を制限したり遮断しないと，安全規格は通りません．
とゆうのは，安全規格では定格出力での連続動作（1kHz正弦波出力）を行い，そのときの内部温度（パワートランジスタとかの発熱部分）をチェックされますから（上限は多分105℃）．

誤解を与えたようですが，「工業用増幅器」はこんなので，音楽信号ではなく正弦波や方形波，歪み波の単一信号を常時出力できます．
http://www.nfcorp.co.jp/pro/ps/p-amp/index.html

回答No.5

bogen55

> 定格8Wのもので、ダイナミックヘッドルームから例えばｍ秒以下の16Wピークを歪無く出力している時でも
> 平均消費電力は約1W位の出力しか消費していないと考えられると言う理解で良いのですか？
音楽信号の特殊性から，その理解でよいでしょう．
しかも，規格で決められたとゆうことは，大幅に余裕があるはずで，実際の消費電力はもっと少ないでしょう．

> 1/8消費電力でピークの定格出力が出来る理由を詳しく教授願います。
定格出力時の消費電力は，定格（1/8出力時の）消費電力よりも当然大きくなっています．
だから，アンプの電源容量は定格出力を出せるようになっているわけです．
音楽信号の特殊性から，消費電力をある程度の長時間（ブレーカが飛ばない程度）で平均すれば，1/8出力時の消費電力以下になっているんでしょう．
第一，ピーク出力が連続すれば，難聴になっちゃうんじゃないでしょうか？

A級アンプは出力があってもなくても消費電力は一定であり，最大出力の時の損失（発熱）は最も少なくなくなっています．
常時定格出力を出せるアンプは，「工業用増幅器」とか「計測用増幅器」と呼ばれ，工場や実験室に行けば見ることができます．

お礼

的確な回答をありがとうございます。

音楽波形の特殊性でｍ秒以下無数の16Wピークを歪無く出力している時でも
平均消費電力は約1W位の出力しか消費していないことに賛同頂いて感謝します。

定格出力時の消費電力は，定格（1/8出力時の）消費電力よりも当然大きくなっていて、正弦波は定格出力で出力出来るけど、音楽信号のピーク成分の特殊性から平均出力を上げれないので平均で見ると消費電力が1/8位と小さいようです。
ピーク出力が１秒間でも多数回連続しているのが普通ですが、超短い時間だし、電力８倍大きくても音圧は9dB差でしかないので難聴にならないし感じにくいですが、
さすがにピークを半分にカットすると歪が多くなったと感じます。
編集ソフトAudacityなどで是非波形を観察願います。

A級アンプは消費電力は一定であり， 常時定格出力を出せるアンプには，「工業用増幅器」とか「計測用増幅器」があるとしても、音楽再生ではピークを歪無く再生するには1/8位出力であることは同じことのはずですで、
単に連続して定格出力ができるだけのはずです。

余談ですが、HiFiアンプや外付けカーアンプの放熱板は定格出力の1/10位で計算することは知っていたのですが、音楽のピーク成分が非常に短くてそれを定格出力で歪無く鳴らしているときに、平均実効電力が全体の1/8以下になることに関係していることを気づいていなかったことを恥じている状況です、話題になることが少ないので私同様に知らなかった人が多いと思います。

回答No.4

bogen55

オーディオ・アンプの測定は，JEITA規格を参考にして下さい．
http://www.jeita.or.jp/japanese/standard/book/CP-1301A/#page=1
http://www.jeita.or.jp/japanese/standard/book/CP-1105/#page=1

定格出力の1/8の時のアンプ消費電力表示をするのは、安全規格「IEC60065」です．
日本では「JIS C6065」だから，ここから閲覧できます．
「オーディオ，ビデオ及び類似の電子機器－安全要求事項」
http://www.jisc.go.jp/app/JPS/JPSO0020.html

ピークで何ワット出せるかは，「CP-1301A：AV機器のオーディオ信号に関する測定方法」のダイナミックヘッドルームがどのくらいかで決まります．
「定格8Wのもので、8Wピークを歪無く出力している時」ではなく，「定格8Wのもので、ダイナミックヘッドルームから例えば15Wピークを歪無く出力している時でも平均電力は約1W出力」程度と考えられるとゆうことでしょう．
「普通の音楽再生機器では、アンプの電源容量も、素子の放熱板も、定格出力の1/8を満足すれば良いと言うことですよね？」
これは安全規格を読むかぎり
「普通の音楽再生機器では、アンプの電源容量は定格出力を出せるようになっており、素子の放熱板は定格出力の1/8以上になっても過熱に対する何らかの保護手段を備えていれば良いと言うことです」
となります．

お礼

詳しい回答をありがとうございます。

JEITAのCP-1301Aには定格出力電力測定は１分以上出せれば良いと書いてあります。
A級アンプは別としてAB級やデジタルアンプは数分以上は定格出力が出せなくても良いと言うことが理解できます。
アンプは定格出力での連続で使えないのを知らない人が多いと思います。
普通の音楽再生機器では、アンプの電源容量も、素子の放熱板も、定格出力の1/8を満足すれば定格出力ができるし、数分で過熱に対する保護手段があれば良いと言うことは理解しました。

安全規格「IEC60065」で消費電力を1/8出力表示推奨するのは通常のHiFi、TV、携帯、カーオーディオなどの音響機器には音楽などでは最適な表示なのが分かります。

定格8Wのもので、ダイナミックヘッドルームから例えばｍ秒以下の16Wピークを歪無く出力している時でも平均消費電力は約1W位の出力しか消費していないと考えられると言う理解で良いのですか？
1/8消費電力でピークの定格出力が出来る理由を詳しく教授願います。

回答No.3

iBook 2001（@iBook-2001）

はじめまして♪

アンプの「定格出力」は、基本的に「連続して出力出来る範囲」ですから、音楽信号の場合でも「定格出力まで出せるよ。」という意味に成ります。

さらに、「実行出力」とか、「ミュージックパワー」などと言う場合は、連続では出せないが、短時間のピークなら対応出来る。という範囲になるので、定格出力より大きな値が表示されます。

音楽信号であれ、テスト用信号であれ、アンプとしては「安全領域の最大まで」で有れば、同じ事です。たまたま、連続では無理だけど、短時間のピークくらいなら、対応出来る、というのが、ミュージックパワーとか実行出力などと呼ばれる範囲です。

また、アンプの測定方法にも、いろんな「規格」が有る事は、おそらくご存知でしょう。
DIN規格だったり、JEITA規格だったり、JIS規格だったり、それぞれ微妙に違いますし、、、

1/8出力とは、瞬間ピーク時にも安全マージンを考えた平均出力と言う事で、現実的な運用時を想定した平均消費電力を求めたりする場合に活用される測定方法の一つに過ぎません。

音量変化が大きく、特にスルドイピークを潰していない「ダイレクトレコーディング音源」などは、瞬間的なピークで「定格出力を上回るミュージックパワーまで出ているが、有る程度長い時間で考えれば、おおよそ1/8くらいのパワーが出ていた事に成る」と言うだけの事です。

『普通の音楽再生機器では、アンプの電源容量も、素子の放熱板も、定格出力の1/8を満足すれば良いと言うことですよね？ 』
うんうん。実際にそういう考え方の三流アンプは実在します。
表示パワーの測定規格も明記しない、やたらにハイパワーだけを売り物にしたカーオーディオ用のアンプ等はかなりヒドい物も存在します。
（数百ワットのアンプを多数組み合わせて、数千ワット、、なんて言う自慢話もあるのですが、そのエネルギー、カーバッテリーから得られるの？？？　ってな事も。。。苦笑）

図にあります「音楽ではピークで歪むので1/8位出力出来ない」というのは、残念ながらチョット勘違いでしょう。
時間軸で平均化すればおおよそ1/8程度に成るが、より良いピーク音を正しく再現する為には、全出力の能力をチャント活用している。と考えましょう。

画面表示で考えた場合、どれだけ明るいか。
じゃぁ、最大の明るさが実用として使えるかと言えば、常に最も明るい真っ白な画面だと、意味は在りませんよねぇ。
音楽再生に利用するオーディオアンプ、これも同じ事で、どれだけパワーが出せるかは、機器ごとに違うが、常に最大出力が出っぱなしでは、音楽は楽しめないのです。

余談ですが、こういうサイトも、参考に出来るんじゃないかなぁ？
http://www.audiosharing.com/people/segawa/audio_abc/abc_24_1.htm

いろいろ考えておられるようですので、このままドンドン知識を広げていって下さい。
（なんか、すぐに追い越されて「iBook2001さん、ココ間違ってますヨ」ナンテ言われちゃいそう、、汗）

がんば～♪

お礼

回答ありがとうございます。
おかげでかなり分かってきています。

アンプの連続定格出力では数分出せれば良いようですので、普通の音楽再生機器では、アンプの電源容量も、素子の放熱板も、定格出力の1/8を満足すれば良くて高級アンプも三流アンプも同じです。

DIN規格、JEITA、JIS、IEC規格などで微妙に違っても似ていてほぼ同じと考えて良いようです。

1/8出力とは、瞬間ピーク時にも歪無く定格出力が出ていて、その時の平均出力と言う事で、現実的な運用時での平均消費電力で良いはずです。
図のように音楽ではピークで歪むので1/8位出力以上に出来ないのは、編集ソフトAudacityなどで音楽波形を見ると分かります。
メーターで実効値とピークが出るのでそれで比較しています。
1ｍ秒以下無数のピークがあるけど瞬間なので音楽に占める割合が超微小です。
アンプは定格出力が出るような電源電圧になっているので瞬間ピークは平滑コンデンサーに蓄えられた電力で十分出せるものと思いますが、
全体平均電力は1/8位になっているはずです。

表示パワーの測定規格も明記しないカーオーディオ用のアンプ等は定格出力の1/8出力時での消費電力を表示してあるものがあり、同じです。
電圧13.8Vや14.4V時に定格25Wx4カーデッキでは、15.2Vで最大歪ませての矩形波表示で50Wx4と常識外れの表示をしています。
カー用はバッテリー電源なので音響界規定が無いからと、開き直っての数千ワットなんてひどい表示は本当に困ったものです。

回答No.2

John_Papa

こんにちは。

画像は取り下げた方が良いですね。間違いの元です。

ピークとピーク値は違うし
平均と平均値は違うし
これに実効値というものもあって、混同する人が多いのはある程度やむを得ない。
しかし、一般に出力8Wという時は、特に断らない限り実効値8Wということだ。

音楽ライブにおける最大無歪出力は、そのエネルギーに於いてピンクノイズの最大無歪出力の1/8をほぼ超えないことから、扱いにくい音楽ライブではなくて、ピンクノイズ1/8出力時の消費電力を測定して仕様書やカタログに記載されることになった。
平均じゃなくて音楽再生の実効出力がピンクノイズ1/8相当という事だ。
音楽も、更に音を詰め込んで抑揚もなく音程も無くなるまで詰め込めば、ピンクノイズと同じレベル（1/8×8）にできるだろう。

ただ、これは消費電力の話であって、アンプの定格（サイン波やピンクノイズ出力の仕様）を保障するには足りない。
しかし、最近のデジタルアンプでは、連続出力ではなく定格出力＝瞬間最大出力という考え方で設計される傾向はある。
その場合は、電源容量も放熱もピンクノイズ定格出力の1/8である可能性は否定できない。
ネットで業務用デジタルアンプのユーザーレビューを読めば、この手（「定格1000Wだけど200Wくらいしか出てないと思う」など）のレビューは数多く存在する。

お礼

回答ありがとうございます。

画像は1kHz正弦波と音楽です。
0.001秒間の波形であって、間違いではありません。
音楽もピンクノイズも波高値クレストファクタCFは4.0位みたいです。

反論で済みませんが、ピンクノイズで低音と高音をカットして波高値を2にリミットした測定用信号は実効値とピークがふらふら変化して値が分かりにくいので測定できるはずがないです。
出力測定は正弦波1kHzで1/8出力時に間違いないと思います。
Y社の説明でも定格出力では数分以上で保護回路が働いて1/8出力になると書いてあります。

音楽はうまくソフトリミット加工するとCF2位でも結構聴ける音になるのを実感していますので、PAでは1/8よりも1/4位が実情に合っているようにも思います。

1000Wアンプなら10A+α以上の電源供給して正弦波が再生できるように設定するでしょうが、
実際の音楽ではピークが1000Wの時に1/8の125W位しか出ていないことを実感されている人が多いはずです。

エアコンの消費電力は数十分位で変動すると思いますが、数ｍ秒以下でピークと弱部が変動する音楽再生に特化したアンプでは、ピークが定格出力でも実効値は定格の1/8出力での出力しか出ていないので正解と思います。
でもピークを歪ませると1/4出力以上になると思います。

図はAudacityで測定しました。

回答No.1

Gletscher

違います。
電源容量はピークでも平均値でもなく、実効値で計算します。
中学校の理科で習いましたよね？
放熱板は実効値からジュール熱と室温から熱抵抗を求めて決定します。

また、図の見方も間違っていると思いますよ。
アンプの能力は黄色の部分ではありません。その1/√3になりますね。

お礼

回答ありがとうございます。
実効値と少し違うが分かりやすいと思って平均値で表現しましたがＷは普通の実効値のことです。

放熱板はＡ級アンプでは定格出力時の実効値からジュール熱と室温から熱抵抗を求めて決定するはずですが、
ＡＢ級アンプでも定格出力の1/8でなくて定格出力時で設計しますか？
市販品は正弦波で定格出力では数分以上で保護回路が働くようです。

音楽波形図はＡＫＢ48の一節ですがピークと実効値がふらふらするけど実効値の波高値ＣＦが４倍位（12ｄＢ）が多いのは他の音楽でも分かります。

アンプの能力を黄色の部で表しました。正弦波は波高値が1.4なので実効値はピークの1/√2（0.7）になります。
アンプの電源は実効値の1.4倍で計算し、平滑コンデンサーで保たれているので、瞬間ピーク8倍時でも電源電圧は低下しないはずです。