Neuartiger Gegentaktverstärker

Diese Schaltung weicht völlig von herkömmlichen Gegentaktschaltungen ab. Standardschaltungen erkennt man durch aufwändige Schaltungsmassnahmen zur Ruhestromstabilisierung, Dioden und teilweise temperaturabhängige Widerstände werden dazu eingesetzt. Auch Übernahmeverzerrungen bei kleinen Lautstärken sind ein Problem. Die Standardschaltung hat auch wenig Spielraum für unterschiedliche Betriebsspannungen. Ein weiteres Merkmal ist die halbe Speisespannung die an den Verbindungspunkten der Emitter von T2 und T3 gemessen wird.

   Ein vollkommen anderes Verhalten zeigt der im Bild dargestellte Gegentaktverstärker. Die eingefärbten Transistoren bilden die Gegentaktendstufe. An den Verbindungspunkten der Emitter von T2 und T3 liegt eine Spannung im Bereich von ca. 0,7V. Der dick gezeichnete Teil dient zur Erzeugung und Stabilisierung des Ruhestroms. Der Ruhestrom ergibt sich aus dem Wert von R1 und Höhe der Speisespannung Ub. Mit P1 kann ebenfalls der Ruhestrom beeinflusst werden, ein hoher Widerstandswert ergibt einen hohen Ruhestrom. P1 regelt auch den Grad der Gegenkopplung, ein kleiner Wert ergibt eine starke Gegenkopplung und damit eine geringere Ausgangsleistung am Lautsprecher. Der Elko C2 trennt die Basis von T3 gleichstrommässig von T2, dadurch werden thermische Probleme verhindert. Erst wenn über C1 ein NF-Signal die Regelstufe T1 T2 aus dem Gleichgewicht bringt, beginnt auch T3 zu arbeiten. Durch diese spezielle Schaltung kann die Speisespannung im Bereich von 3V bis mindestens 20V variieren. Bei höheren Speisespannungen sollte R1 erhöht werden, empfohlen ungefähr 1kΩ pro Volt, um den Ruhestrom gering zu halten.
 Die Lautstärke ändert sich bei richtiger Einstellung von P1 (empfohlen ca. 500 Ohm) über den gesamten Spannungsbereich nur wenig. Übernahmeverzerrungen bei geringen Lautstärken konnten nicht festgestellt werden. Die Schaltung ist absolut temperaturstabil.

Die komplette Schaltung links im Bild. Die Lautsprecherimpedanz sollte nicht höher als 8 Ohm gewählt werden. Höhere Impedanzen vermindern die erzielbare Lautstärke (Leistung). Die Ausgangsleistung dieses Kleinleistungs-Verstärkers liegt im Milliwattbereich und lässt sich auch nicht erhöhen.
 Der Elko C4 verhindert wilde Schwingungen bei grösseren Lautstärken, ist aber, wenn C5 eingebaut ist, meist nicht erforderlich.
 Das NF-Signal an C1 muss mittels Vorverstärker auf ausreichend hohe Amplitude gebracht werden um die Leistung der Endstufe voll nützen zu können.
T1 und P1 dürfen nie unterbrochen werden, weil dann die Transistoren T2 und T3 einen Kurzschluss verursachen und dadurch zerstört werden.

Dieser Verstärker eignet sich besonders für Batteriebetrieb wenn kleine Leistungen reichen und sparsamer Stromverbrauch gefordert wird. Bei dieser Dimensionierung und ca. 3V Betriebsspannung beträgt der Ruhestrom 1mA. Bei voller Aussteuerung steigt der Stromverbrauch bis zu 20mA, abhängig vom eingestellten Wert von P1.

Unten ein Layoutvorschlag. Printmasse 38 x 33mm.

g.heigl, 08.2011
 

Spezialanwendung


Dieser Verstärker eignet sich auch für extrem niedrige Speisespannungen. Bei 1,5V Betriebsspannung liefert dieser Verstärker mehr als Zimmerlautstärke an einem 4 Ohm-Lautsprecher. Um den Verstärker verzerrungsfrei betreiben zu können sind jedoch einige Änderungen gegenüber der obigen Schaltung notwendig: Die Transistoren T2 und T3 müssen als Germaniumtransistoren bestückt werden. T2 als npn und T3 als pnp- Ge-Transistor. Spezielle Leistungstransistoren sowie Kühlung sind nicht erforderlich, weil die Ausgangsleistung im Milliwattbereich liegt. Der Widerstand R1 wird auf 330 Ohm reduziert. Bei dieser Betriebsart steigt die Ruhestromaufnahme auf mindestens 10mA und mehr, abhängig von der Betriebsspannung. Die Betriebsspannung darf bei dieser Anwendung keinesfalls über 3V betragen!


Der gezeigte Verstärker ist mit Germaniumtransistoren bestückt. Ab einer Betriebsspannung Ub 0,5 Volt ist verzerrungsfreie Wiedergabe möglich. Mit dieser geringen Spannung ist gerade Zimmerlautstärke möglich. Die Stromaufnahme beträgt ca. 7mA. Bei höheren Spannungen steigt die Lautstärke als auch die Stromaufnahme, sie sollte 30mA nicht überschreiten, einzustellen mit P1. Die Speisespannung darf keinesfalls 3 Volt überschreiten.

g.heigl, 05.2012