音声信号の2Vrmsと+4dBuと-10dBVについて

回路 音声

一般的な電子機器はどんな音声信号を飛ばしているかまとめておく。

前提知識：対数について

対数Logは以下で示される

{ \displaystyle y = a^x }
の時、
{ \displaystyle x = log_a(y) }

aをなんとか乗したらyになる。そのなんとかを表しているのがLog

前提知識：dBについて

dBは電力、電圧と電流で定義がある。電圧については

{ \displaystyle 20log_{10}(Vout/Vi) }

で表される。20dB、40dB、60dBとなると10倍、100倍、1000倍になるといった具合。

信号の振幅とPeek-to-Peekと実効値（Vrms)について

  • 振幅：中心からの振り幅
  • Peek-to-Peek：最小値と最大値の幅
  • 実効値：1周期電圧を与えた時の平均電力と等しい直流電圧値

Vrmsは積分すれば導出できるが正弦波の場合

{ \displaystyle V_{rms} = V_m/\sqrt2 = 0.7071 \times V_m }

である。コンセントも実効値なので実際振幅は141Vである。


2Vrms

ここからが本題

実効値の説明はしたのでわかるが、振幅が

{ \displaystyle V_m = \left. V_{rms} \times (1/0.7071) \right|_{V_{rms} = 2} = 2.817 }

となる波形のことである。

音声機器は一般的に実効値で規格を表しているらしい。

2Vrmsは最大電圧レベルとして記述されていることがある。

+4dBu

dBはViとVoの比でしかなく、基準電圧がない。そこでdBuは0.775Vを基準にしてどれぐらいかをdBで表している。

つまり0.775Vが0dBuである。

{ \displaystyle 0dBu = \left. 20log_{10}(V/0.775) \right|_{V=0.775} }

+4dBuは電圧では

{ \displaystyle V_{rms} = \left. 10^{G/20} \times 0.775 \right|_{G=4} = 1.228 }

である。振幅まで出すなら

{ \displaystyle V_m = \left. V_{rms} \times (1/0.7071) \right|_{V_{rms} = 1.228} = 1.73 }

である。業務機器でよく使われるようだ。

ちなみに0.775Vは600Ωで終端すると1mWになる電圧である。

-10dBV

今度は基準電圧が1Vで表されている。

同様に1Vが0dBVとなる。


{ \displaystyle 0dBV = \left. 20log_{10}(V/1) \right|_{V=1} }

-10dBVを電圧で表すと

{ \displaystyle V_{rms} = \left. 10^{G/20} \times 1 \right|_{G=-10} = 0.31 }

である。振幅まで出すなら

{ \displaystyle V_m = \left. V_{rms} \times (1/0.7071) \right|_{V_{rms} = 0.31} = 0.437 }

である。民生機器はこちららしい。