Verstärker

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Beschreibung

Verstärker Verstärker der Klasse A, B und AB sind lineare Schaltungen und vergleichsweise einfach aufgebaut. Sie stellen die Klassiker unter den Endstufen dar. Ihr Nachteil ist der geringe Wirkungsgrad. Die meiste Energie geht als Wärme verloren.
Ein Klasse-D-Verstärker hat mit einer einfachen Transistorschaltung nichts mehr zu tun. Es handelt sich um einen digitalen Verstärker. Hier wird der Ausgangsstrom ständig zwischen Maximum und Null umgeschaltet.

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Themenkreis

Klasse-A-Verstärker (Class A)

Ein Klasse-A-Verstärker ist eine Transistor-Schaltung mit einem Transistor, der im linearen Teil seiner Kennlinie betrieben wird. Sein Arbeitspunkt liegt in der Mitte der Kennlinie. Die Betriebsspannung teilt sich am Kollektorwiderstand und Emitterwiderstand auf. Dadurch ist die Linearität des Verstärkers sehr gut. Der Wirkungsgrad liegt jedoch oft nur im einstelligen Prozentbereich.
Durch den ständig fließenden Ruhestrom ist die Leistungsaufnahme des Verstärkers nahezu unabhängig von der Leistung, die im Lautsprecher umgesetzt wird.

Klasse-B-Verstärker (Class B)

Ein Klasse-B-Verstärker besteht aus mindestens zwei Transistoren, wobei sich der eine für die positive und der andere um die negative Halbwelle des Audiosignals kümmert. Der schaltungsbedingte Wechsel zwischen positiver und negativer Halbwelle ist jedoch nicht ideal. Die Folge sind Verzerrungen und eine inakzeptable Audioqualität.
Der Wirkungsgrad beträgt theoretisch bis zu 78 Prozent.

Klasse-AB-Verstärker (Class AB)

Ein Verstärker der Klasse AB ist eine Kombination aus Klasse A und B. Die Schaltung besteht auch aus zwei Transistoren. Durch eine schaltungstechnische Erweiterung fließt ein Ruhestrom, der die Verzerrungen während des Wechsels von positiver zu negativer Halbwelle bzw. umgekehrt vermindert. Allerdings steigt der Stromverbrauch durch den ständig fließenden Ruhestrom.
Der Wirkungsgrad beträgt 60 bis 70 Prozent.

Klasse-D-Verstärker (Class D)

Ein Klasse-D-Verstärker hat mit einer einfachen Transistorschaltung nichts mehr zu tun. Es handelt sich um einen digitalen Verstärker. Hier wird nicht das Audiosignal verstärkt, sondern ein pulsweitenmoduliertes Sinussignal erzeugt und über einen digitalen Verstärker geführt. Danach werden die niederfrequenten Anteile des verstärkten Signals mit einem Tiefpass herausgefiltert.
Aufgrund der hohen Ströme und Taktfrequenzen drohen eine schlechte Klangqualität und ein großes EMV-Probleme. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Bauteile.

Ein Klasse-D-Verstärker ist im Grunde nichts anderes als ein Impulsweiten-Modulator (PWM) der im mittleren bis höheren 100-kHz-Bereich arbeiten und mit einer Tiefpassfilterung, meist ein passives LC-Tiefpassfilter, das Audiosignal rekonstruiert. Das Schaltungsdesign ist nicht ganz trivial. Sehr schnell hat man einen Störsender gebaut.

Klasse-D-Verstärker werden in der Regel mit einem Wirkungsgrad "bis zu 90 Prozent" beworben. Die Betonung liegt bei "bis zu". Denn das ist das Maximum. Mehr geht nicht. Bei der üblichen Aussteuerung erreicht ein Klasse-D-Verstärker aber nicht mehr als 5 Prozent Wirkungsgrad. Die 90 Prozent Wirkungsgrad würde man nur bei Vollaussteuerung erreichen. Doch dieser Fall kommt bei Audioverstärkern nur selten vor.

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