Endstufenklassifizierung A - AB - B

Um etwas Verständnis in die Bezeichnung der Klasseneinteilung der Endstufen zu bringen, folgendes:

Zunächst - es soll nur die reine Endstufe, also der letzte Transistor betrachtet werden, der den Strom für die Last, also den Lautsprecher, liefert.
Die Buchstaben B, AB, A, AC, C geben die Arbeitspunkteinstellung des oder der Endstufentransistoren wieder. Das ist eigentlich das ganze Geheimnis dieser Bezeichnung.

Merke:
Klasse A hat einen End-T. Man spricht auch von der Eintaktmethode
Klasse B hat zwei End-T. Man spricht hier von der Gegentaktmethode.
Klasse C hat einen End-T. Diese Schaltungsart wird bei Sendestufen benötigt.
Dazu kann vielleicht einmal ein Sachkundiger auf diesem Gebiet etwas schreiben.

Die Differenzierungen AB und AC setzen ebenfalls zwei Transistoren im Gegentakt vorraus. Auf die etwas besondere Art AB für NF, werden wir im Verlauf des Artikels näher eingehen.

Zunächst der reine Klasse A Betrieb.

Wir stellen uns bildlich eine Sinuskurve vor. Sie ist es, die am Eingang der Endstufe in Form von Musik ankommt. Sie ist es auch, die wir aus dem Lautsprecher (natürlich gewandelt von einer elektrischen Sinuskurve in eine hörbare Schallsinuskurve) erheblich stromverstärkt vernehmen.
Stellen wir uns diese Sinuskurve vor, dann hat sie ein Spannungsmaximum oben (die positive Halbwelle) und ein Spannungsmaximum unten (die negative Halbwelle)

Dieses Signal aus dem CD Spieler ist nun für den Lautsprecher zu schwach. Es wird deshalb Stromverstärkt.

Wir haben 2 Bezugspotentiale der Betriebsspannung : Plus und Minus.
Sie stellen die Begrenzung des Sinussignales dar.
Die positive Halbwelle kann nicht über die anliegende Betriebsspannung steigen, genausowenig die negative weiter absinken als Minus.
Das ist unsere Grenze.

Nehmen wir einmal an, unsere Betriebsspannung beträgt +10V gegen Masse. In dem Fall haben wir also ein verfügbares Spannungsniveau von 10V für die Sinuskurve von oben bis unten. Man spricht hierbei von der sogenannten Uss (Spitze - Spitze Spannung).
Nur in diesen Grenzen kann sich nun unser Signal am Ausgang bewegen und niemals darüber.

Hier
http://www.hifi-foru...orum_id=42&thread=54
kann man sich ein Programm laden, welches die Sinuskurve bildlich veranschaulicht. Normalerweise war es als Visualisierung entgegenlaufender Wellen gedacht aber man kann sich anhand des Ablaufes einer Welle auch den Ablauf im Verstärker verbildlichen.

Der Vorgang einer Wechselstromsignalverarbeitung in und durch einen Transistor im A Betrieb mit Kollektorlast (Emitterschaltung). Über dem Kollektorwiderstand Rc entsteht die verstärkte Ausgangswechselspannung, die in ihrem Amplitudenverlauf dem Eingangssignal um 180° verdreht folgt, bzw. ausgegeben wird. Es entsteht dabei keine Zeitverzögerung in Form einer nachlaufenden Amplitude, sondern nur eine Drehung der Amplitude in ihrer Polarität.

Prinzipschaltbild:

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Der Vorgang einer Wechselstromsignalverarbeitung in und durch einen Transistor im A Betrieb mit Emitterlast (Kollektorschaltung, Emitterfolger). Über dem Emitterwiderstand entsteht die verstärkte Ausgangswechselspannung, die in ihrem Amplitudenverlauf dem Eingangssignal Phasengleich folgt, bzw. ausgegeben wird.

Prinzipschaltbild:

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Bei dieser A Punkt Methode verbrummst der Transistor im Leerlauf die meiste Leistung in Wärme. Man kann das am folgenden Lastdiagramm ablesen. Die benötigte Vorspanne über die beiden Basiswiderstände wandelt sich dann im Transistor in den sogenannten Ruhestrom. Dieser ist im A Betrieb sehr hoch, da der T eben halb geöffnet und somit sein Innenwiderstand Ril am höchsten ist.

Das Lastdiagramm des Endstufentransistors einer Endstufe im A Betrieb für eine Ub von 10V max an 4R Last

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Die Gegentaktenstufe, auch B oder AB Endstufe genannt.


Hier nun haben wir 2 Transistoren, die jeweils abwechselnd leiten und somit einmal die positive und einmal die negative Halbwelle an die Last transferieren. Der Auskoppelkondensator kann bei einer geteilten Betriebsspannung entfallen.
Die obere, also positive Halbwelle, wird nur vom oberen T Stromverstärkt. Er arbeitet im B Betrieb. Die Vorspanne an seiner Basis muß daher nur den B Punkt etwas überschreiten, um ihn leitend zu machen. Das dabei ein ganz geringer Ruhestrom von ca 20mA fließen muß, zeichnet diese Art für den Wirkungsgrad aus. Der Transistor kann somit für die gesamte halbe Betriebsspannung genutzt werden. Sein Aussteuerbereich erweitert sich um das Doppelte gegenüber dem A Eintaktbetrieb.

Das Lastdiagramm eines Endstufentransistors einer Gegentaktendstufe (AB oder B Betrieb) für eine Ub von 39V max pro Transistor an 4R Last.
Die hier gezeigten 39V passen nicht ganz zu den 10V im Lastdiagramm der A Stufe aber man kann die Leistungsverteilung gut erkennen.

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Der AB Betrieb und die "automatische" Umschaltung auf B Betrieb

Nehmen wir nochmals das Schaltbild.



Setzt man R3 und R4 niederohmiger an, dann werden die Endstufen T erst ab einer höheren Amplitudenspannung geöffnet, weil die Amplitude vorher, nämlich bis zu diesem Punkt, über R3 und R4 an die Last direkt von den Treibern T3 und T4 gegeben wird.
Damit verschiebt sich der Arbeitspunkt des End-T zwar nicht aber er wird erst ab einer bestimmten Amplitudenhöhe zugeschalten, da über die R3 und R4 ein höherer Strom fließen muß, um die End-T zu öffnen. Sie benötigen dazu nämlich eine Vorspanne zwischen Basis und Emitter von etwa 500mV. Ganz genau genommen haben wir hier nun die "automatische" Umschaltung vom AB Betrieb (Treiber) auf den B Betrieb (End-T.) Ab wann die Ankoppelung der End-T geschehen soll, wird über die Wertigkeit der R3 und R4 bestimmt.

Merke:
Eine Gegentaktstufe kann ebenfalls mittels Verschiebung des Arbeitspunktes in Richtung A als, na sagen wir, fast A Betriebsendstufe arbeiten, sofern die zulässige Stromstärke des Ruhestromes durch dann beide End-T nicht zu deren thermischer Zerstörung führen. Allerdings wird wohl niemand ernsthaft einen Ruhestrom von mehr als 50mA durch die End-T einer Gegentaktstufe in Erwäägung ziehen.

Anbei noch die Arbeitspunkte eines T für A, AB, B, oder C Betrieb und die dafür notwendigen Basisvorspannungen nebst der Stromgegenkopplung und einem möglichen Kollektorwiderstand für einen Transistor in Emitterschaltung.

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Damit keiner überfahren wird, soll dieses als Erklärung genügen. Sollen tiefgreifendere Fragen beantwortet werden, bitte nachhaken.