Endstufe

Leistungsverstärker sind Röhren- oder Transistorverstärker, die mindestens eine Leistung von 1 W an einem niederohmigen Ausgang erzeugen. Leistungsverstärker werden benutzt, um z.B. Lautsprecher, Relais oder Motoren anzutreiben. Umgangssprachlich werden sie auch als Endstufe bezeichnet. Es gibt auch Leistungsverstärker, die im Schaltbetrieb arbeiten. Die Verstärker werden nach der Lage des Arbeitspunktes der Endstufentransistoren eingeordnet.

Folgende Betriebsarten gibt es:

• A-Betrieb (siehe Transistorverstärker)
• B-Betrieb
• AB-Betrieb
• C-Betrieb
• D-Betrieb (Schaltbetrieb)

Gegentaktendstufe

Die Funktionsweise wird deutlich, wenn man sich jeweils einen Transistor weg denkt und das Verhalten der verbleibenden "halben" Verstärker betrachtet. Jeder der beiden Teilverstärker arbeitet in Kollektorschaltung, d.h. seine Stromverstärkung ist hoch, die Spannungsverstärkung dagegen ungefähr 1. Der Verbraucher ist zugleich der Arbeitswiderstand R_a. Er erhält phasengleich mit dem Eingangssignal Strom, wenn die positive Halbwelle den npn-Transistor bzw. die negative Halbwelle den pnp-Transistor aufsteuert. Die jeweils andere Halbwelle lässt den Transistor in nicht leitendem Zustand.

Funktionsweise einer Gegentaktendstufe

Jeder Transistor leitet also nur bei einer Halbwelle, am Verbraucher ergänzen sich die Halbwellen wieder zum vollständigen Signal. Dies hat den Vorteil, dass kein Ruhestrom fließt, d.h. bei fehlendem Signal fließt auch kein Strom in der Endstufe, der die Transistoren sonst ständig thermisch belasten würde. Typisch für Gegentaktendstufen ist die symmetrische Spannungsversorgung, da für jeden Transistor eine eigene Spannungsquelle erforderlich ist.

Erläuterungen

Der Ruhestrom bezeichnet die Stromaufnahme einer Transistorendstufe, die nicht angesteuert wird (kein Eingangssignal). Der Wirkungsgrad einer Transistorendstufe ist das Verhältnis zwischend der maximalen Verlustleistung der Endstufentransistoren zur Ausgangsleistung.

A-Betrieb

Beim Eintakt-A-Verstärker liegt der Arbeitspunkt etwa in der Mitte des linearen Teils der Transistorkennlinie. Daher hat diese Stufe einen etwas hohen Ruhestrom der nicht von der Aussteuerung abhängig ist und einen geringen Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad liegt hier im einstelligem Prozentbereich.

Weitere Infos unter Transistorverstärker.

B-Betrieb

Beim Gegentakt-B-Verstärker werden 2 Transistoren gleichstrommäßig parallel geschalten. Der Arbeitspunkt der Transistoren liegt im unteren Drittel der Transistorkennlinie. Daher ist der Ruhestrom viel geringer als beim Eintakt-A-Verstärker. Desweiteren ist der Wirkungsgrad mit theoretischen 78% (Praxis: ca. 50%) sehr viel höher. Diese Endstufe kann auch bei kleinen Betriebspannungen eingesetzt werden. Der Nachteil dieser Endstufe ist der nötige Einsatz von Eingangs- und Ausgangstransformatoren, welche sehr teuer sind.

AB-Betrieb

Der Gegetakt-AB-Verstärker hat eine etwas höheren Ruhestrom als der Gegentakt-B-Verstärker. Der Vorteil hier ist, dass durch die gleichstrommäßige Reihenschaltung der Transistoren die teuren Transformatoren eingespart werden (eisenlose Endstufe). Man benötigt für diese Enstufe jedoch eine Basisvorspannung für die Endstufentranisitoren, um die Übernahmeverzerrung zu beseitigen (zu kompensieren). Dies geschied entweder durch einen Widerstand oder besser mit Dioden. Die Diode hat den Vorteil, dass bei steigender Sperrschichttemperatur der Transistoren der Ruhestrom konstant bleibt. Dazu muss die Diode wärmeleitend mit den Transistoren verbunden werden (z.B. wenn man sie auf das Kühlblech schraubt). Der beschriebene Vorgang wird auch als Temperturkompensation bezeichnet.

C-Betrieb

Dieser Verstärker wird meist bei HF-Endstufen eingesetzt, da dieser nicht verzerrungsfrei arbeitet.

Siehe auch: Transistorverstärker, Arbeitspunkt