© April 2025, letzte Änderung am 23.04.25
--- still under construction ---
Grundlage für fast jeden Verstärker ist ein mehr oder weniger nichtlinearer
Differenz-Verstärker aus aktiven Bauteilen gepaart mit einen linearen
Widerstandsteiler, welcher die Verstärkung bestimmt.
Solange die Differenz (Fehler: Eingangs-Sollwert - Istwert am Ausgang) klein ist,
spielen die Nichtlinearitäten innerhalb des gewünschten Frequenzbereiches
keine Rolle.
Dies ist gegeben durch idealerweise unendliche Verstärkung
bei keiner Verzögerung. Leider gibt es so etwas nicht.
Also spätestens wenn sich die Phase aufgrund der Verzögerung
zwischen Ein- und Ausgang umkehrt, habe ich einen unerwünschten Oszilator.
Um das zu vermeiden, wird häufig ein Verstärker mit Tiefpass gebaut
oder noch besser als Integrator.
Bei einem Integrator habe ich dann eine maximale DC-Verstärkung.
Bei der Frequenz wo die Phasendrehung ca. 180° ist (praktisch früher),
sollte die Verstärkung spätestens unter 1 sein. Sonst schwingt es.
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Wenn ich zum Beispiel einen Transistor gegen einen Widerstand arbeiten lasse,
was bei kleinen Leistungen durchaus üblich ist,
spreche ich von einen class A Verstärker.
Charakteristisch ist, dass immer ein Strom vom Pluspol zum Minuspol fließt,
auch wenn das Ausgangssignal statisch ist.
Diese Betriebsart wird innerhalb eines Leistungsverstärkers
gewöhnlich überall verwendet, bis auf die Endstufentransistoren.
Um die Verlustleistung zu verkleinern, kann ich mit zwei Transistoren,
welche komplementär angesteuert werden, arbeiten.
Das heisst, wenn der Eine öffnet schließt sich der Andere.
Wobei im Übergangsbereich ein gewisser Anteil über beide Transistoren fließt.
Erstreckt sich der Übergangsbereich über alle Nutzsignal-Größen,
spricht man wieder vom class A Verstärker.
Gibt es keinen Übergangsbereich, gibt es ein Fenster
wo beide Transistoren ausgeschaltet sind.
Hier spricht man vom class C Verstärker.
Leider wirkt sich dieser lückende Betrieb störend aus,
da die nichtlinearen Bauteile hier keine Kompensation erfahren können.
Das liegt daran das die Spannung-Verstärkung eines Transistors
einer e-Funktion folgt. Also kurz vor "aus" sehr klein ist.
Vorzugsweise betreibt man daher die Endstufentransistoren
im leicht überlappenden Bereich, was class B entspricht.
Anbei ein paar beschaffbare analogverstärker ICs mit geringen Klirrfaktor.
Teilweise mit Referenz auf Reichelt oder Mouser.
| Hersteller Bezeichnung | Leistung Spannung |
THD | SNR |
|---|---|---|---|
| ST 4,70 TDA 7293 Multiwatt15 |
100 W ±12 V - ±50 V GVmin ≥ 26 dB |
0,1% @ 0,1 - 50 W 8R 20 Hz - 15 kHz 0,005% @ 5 W 8R ±40 V |
1 µV A curve 3 µV 20 Hz…20 kHz |
| ST 3,25 TDA 7294 Multiwatt15 |
100 W ±10 V - ±40 V GVmin ≥ 24 dB |
0,1% @ 50 W 8R 0,005% @ 5 W 8R ±35 V 1 kHz |
1 µV A curve 2 µV 20 Hz…20 kHz |
| TI 3,20 LM 1875 T TO-220-5 |
25 W ±10 V - ±30 V GBWP 5,5 MHz |
0,015% @ 20 W 8R 1 kHz ±25 V 0,022% @ 20 W 4R ±25 V |
3 µVrms AC DC short circuits prot. |
| TI 5,50 LM 3886 TF TO-220-11 |
38 W ±28 V 8Ω ±20 V - ±84 V GBWP 8 MHz |
0,03% @ 30 W 8R ±28 V | 2 µVrms SNR > 92 dB @ 1 kHz 1 W |
| TI 5,96 LM 4766 TO-220-15 |
2x 40 W ±30 V 8Ω ±20 V - ±60 V GBWP 8 MHz |
0,06% @ 30 W 8R ±30 V AV = 26 dB | 2 µVrms A weighting SNR > 98 dB @ 1 kHz 1 W |
Vor vielen Jahren habe ich einmal einen Verstärker mit
aktiven TP- oder HP-Filter mit einen TDA 7293 gebaut.
Mittlerweile würde ich wahrscheinlich den LM 1875 T,
wegen seiner einfachen Beschaltung bevorzugen.
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Wenn ich im Class C Betrieb dem Analogsignal noch eine Dreiecksignal überlagere
und die Verstärkung weiter hoch treibe, entsteht eine PWM - Puls Weiten Modulation.
Da fast nur noch die Transistoren ein oder aus sind, minimiert sich die Verlustleistung.
Um nicht das Radio zu stören ist mind. noch ein LC-Tiefpass nötig.
Anbei ein paar Beispiele.
| Hersteller Bezeichnung | Leistung Spannung |
THD | SNR |
|---|---|---|---|
| TI 1,99 TPA 3110D2 |
2x30 W 8 V - 26 V |
0,06% @ 5 W 8R 12 V | 102 dB |
| TI 2,47 TPA 3126D2 |
25 W 4,5 V - 26 V |
0,1% @ 15 W 21 V |
102 dB |
| TI 4,13 TPA 3221 |
100 W 7 V - 32 V |
0,02% @ 1 W | 108 dB 75 µV |
| TI 5,60 TPA 3255 DDVR |
150 W 18 V - 53 V |
0,006% @ 1 W 4R | 112 dB 85 µV |
| NXP TDA 8932 |
30 W 10 V - 36 V |
0,007% @ 1 W 8R 22 V | 100 µV |
Statt ein IC zu kaufen, habe ich kurzerhand mehrere Platinen mit den Mono-Verstärker TDA 8932 gekauft.
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