Verstärker: Das kleine 1×1
Verstärker sind das Herz einer Musikanlage. Ohne Verstärker keine Musik. Ein Audioverstärker ist ein Bindeglied zwischen dem Zuspieler und den Lautsprechern. Er verstärkt das Eingangssignal und treibt zeitgleich die Lautsprecher an. Grundsätzlich unterscheidet man diese Funktionen:
- Verstärkung der sehr kleinen Signale eines Phonosignals
- Verstärkung von Hochpegel-Signalen wie beispielwiese von CD-Playern
- Verstärkung dieser „vor“-verstärkten Signale zum Antrieb von Lautsprechern
Verstärkung von Phonosignalen
In unserer Modern Record Console haben wir, wie es in den eleganten Truhen von früher üblich war, einen Plattenspieler als Zuspielgerät eingebaut. Hier haben wir uns für ein Phonogerät aus dem Hause Technics entschieden.
Um die sehr kleinen Phonosignale zu verstärken, haben wir von Anfang an beschlossen, einen eigenen Phonovorverstärker zu entwickeln, der sich speziell auf diese Verstärkerfunktion konzentriert. Wir haben über 30 Jahre Erfahrung mit sensiblen Elektrobauteilen und besonders im Bereich solch geringer und empfindlicher Signale wie von einem Tonabnehmer ist große Sorgfalt geboten. Wir reden hier von Verstärkungen im Bereich von bis zu 60-80 dB vom Tonabnehmer zum Lautsprecher! Das sind, als Faktor ausgedrückt, 1.000x bis 10.000x fache Verstärkungen der Signalspannungen.
Antrieb von Lautsprechern
Die Anforderungen an den einen Verstärker variieren mit dem Zuspielgerät als natürlich auch mit den Lautsprechern. Grundlegende Fragen sind:
- Ist der Lautsprecher leicht zu treiben oder wird viel Leistung zum Antrieb benötigt?
- Verarbeitet der Lautsprecher das ganze Frequenzspektrum oder nur einen Teil?
- Was erwartet der Benutzer? Musik auf PA-Pegel wie auf Konzerten oder leise Kammermusik?
Verstärker-Typen
Nun gibt es viele Optionen die Aufgaben der Verstärkung und des Antriebes zu lösen. Es gibt vier „Qualitätsklassen“:
- Class „A”
- Class „AB“
- Class „B“
- Class „D“
Gegentakt-Verstärker
Das üblichste Verstärkerprinzip ist der Gegentakt-Verstärker in Transistortechnik in Class „AB“. Es gibt zwei Transistoren in der Ausgangsstufe, einen der das Signal ins Positive ziehen kann und einen Transistor für die negative Seite. Dabei wird jeweils der ungenutzte Transistor stromlos, sobald der andere übernimmt.
Ab welchem Pegel das passiert, bestimmt der sogenannte „A“ Anteil. Je mehr Class „A“ Anteil, desto länger bleibt der eigentlich ungenutzte Transistor vom Strom durchflossen. Dies sorgt für geringere „Übernahmeverzerrungen“ vom positiven zum negativen Teil des Signals. Bei einem sehr hohen A-Anteil spricht man auch üblicherweise von einem Class „A“ Verstärker.
Ebenso gibt es auch die Class „B“, wo annähernd ohne Ruhestrom gearbeitet wird, was jedoch bei einem hochwertigen Musikverstärker unüblich ist und in der Praxis kaum Anwendung findet.
Class „A“, „AB“ oder „B“ kann es sowohl in Transistor (Bipolar/MOS-FET/etc.) als auch in Röhrentechnik geben. In unserem Journalbeitrag Nr. 5, Röhre vs. Transistoren, gehen wir auf diese beiden Techniken ein.
Eintakt-Verstärker
Spezieller und die Technik, die wir bei unserer Audioverstärker-Eigenentwicklung zur Verstärkung des Phonosignals nutzen, ist der „Single Ended“ Verstärker, übersetzt „Eintakt-Verstärker“.Hier bearbeitet nur ein Leistungsbauteil das gesamte Signal und steht immer unter hohem Ruhestrom. Die Technik ist auch hier ebenso in Transistor- oder Röhrentechnik möglich.
Sie ist deutlich seltener zu sehen und wird eher in Röhrentechnik realisiert. Sie ist der eigentliche Ursprung der Verstärkertechnik mit nur einer einzigen „Leistungstriode“ in der Ausgangsstufe und Leistungen deutlich unter 1 W. Die zwei wesentlichen Vorteile dieser Schaltungsart:
- Einfachheit der Schaltung
- Übernahmeverzerrungen gibt es nicht
Beim Eintakt-Verstärker gilt jedoch, dass höhere Leistungen einen hohen Ruhestromverbrauch benötigen, somit viel Hitze loswerden müssen und daher eine entsprechen Baugröße erfordern.
Da diese Schaltungstechnik klanglich am reizvollsten ist, haben wir sie durchgängig in unserem Phono-Line-Kopfhörerverstärker eingesetzt. Hier treibt die Ausgangsstufe in Single-Ended Technik mit der bewährten Triode 2A3 (eine Entwicklung von 1933), allerdings auch „nur“ einen Kopfhörer, so dass wir hier mit einer Auslegung von rund 1W genügend Reserven haben. Ebenso treibt diese Ausgangstufe auch den Line-Out Ausgang an, hier sind die Leistungsanforderungen noch geringer.
Class „D“ Verstärker
Die Technik mit dem Eintakt-Verstärker zur Verstärkung des Phonosignals kombinieren wir mit dieser dritten Kategorie an Verstärkertechnik. Mit einem Class „D“ Verstärker treiben wir die Lautsprecher in unserer MRC an. Diese Klasse wird umgangssprachlich auch Digitalverstärker genannt, da die Technik das Leistungssignal per Pulsfrequenzmodulation zur Verfügung stellt. Ganz genau genommen ist dieses Pulsweitensignal jedoch auch ein analoges Signal und der Begriff Digitalverstärker verwirrend.
Seine Vorteile sind der der hohe Wirkungsgrad sowie eine sehr gute Effektivität und somit Sparsamkeit bei gleichzeitig hoher Leistungsausbeute. Auch sind diese Verstärker mittlerweile durch komplexe Treiberstufen (ICs) sehr leistungsfähig und zu hoher Qualität fähig. Und genau deshalb setzen wir diesen Verstärkertyp in unseren aktiven Lautsprechern ein. Diesmal jedoch nicht als Eigenentwicklung, sondern ein hochwertiger Einbau-Endverstärker der Firma Hypex.