Gegentaktverstärker mit Transistoren

Verstärkerschaltungen gehören zu den wichtigsten Anwendungen für Transistoren. Normalerweise reicht es aus, einzelne Verstärkerstufen mit nur einem Transistor pro Stufe aufzubauen. Beim Aufbau einer Endstufe macht es aber durchaus Sinn, den Lautsprecher über zwei Transistoren anzusteuern. Das Bild oben zeigt eine solche Schaltung, die auch als Gegentaktverstärker bezeichnet wird. Der Lautsprecher wird über beide Einstufentransistoren (T1 und T2) quasi abwechselnd angesteuert. Der eine Transistor ist für die positive, der andere für die negative Halbwelle zuständig. Auf diese Weise kann ein Verstärker mit einer wesentlich höheren Ausgangsleistung und Lautstärke aufgebaut werden als mit nur einem Transistor. Die Schaltung wird deshalb als Gegentaktverstärker bezeichnet, da beide Endstufentransistoren praktisch in entgegengesetzter Weise funktionieren. Ist zum Beispiel der Transistor T1 durchgeschaltet, sperrt T2 und umgekehrt.

Zur Funktion der Endstufe

• Der Elektrolytkondensator C1 hat eine relativ hohe Kapazität. Er dient quasi als Stromspeicher für die Stromversorgung des Lautsprechers. Schaltet der obere Transistor in der Schaltung durch, wird der Kondensator aufgeladen. Der Strom fließt dabei durch den Lautsprecher an Masse.
• Wenn der obere Transistor (T1) sperrt und der untere Transistor (T2) durchschaltet, entlädt sich der Kondensator wieder. Der Strom fließt nun in entgegengesetzter Richtung wieder durch den Lautsprecher. Der Kondensator stellt jetzt die Spannungsquelle dar. Er und der Lautsprecher, der Widerstand R4 sowie der Transistor T2 bilden nun einen geschlossenen Stromkreis.

Der Rest der Schaltung und seine Funktion

Die Widerstände R2 und R4 begrenzen die Stromstärke der Lastströme über die beiden Transistoren und dienen als eine Art Überlastungsschutz. Angesteuert wird die Endstufe vom Transistor T3. Dieser schaltet die Basis von T2 auf Masse. Das Ansteuern des Treibertransistors T3 bewirkt also ein Ansteuern von T2. Wird T3 nicht angesteuert, fließt ein Strom über R1 zur Basis von T1, woraufhin dieser durchschaltet. Mit einem einzigen Eingangssignale lassen sich also beide in Stufentransistoren wechselseitig ansteuern. Die beiden Dioden werden eingesetzt, um zwischen den beiden Basisanschlüssen der Endstufentransistoren eine Art Nullpunkt zu setzen, von dem aus an jedem Transistor eine so genannteVorspannung von etwa 0,7 Volt anliegt, welche der Durchlassspannung der Dioden entspricht. Dadurch können bei der Endstufe Transistoren auch bei kleineren Spannungsausschlägen von weniger als dieser Spannung bereits angesteuert werden. Zusätzlich enthält die Schaltung eine so genannte Gegenkopplung, die über den Widerstand R3 hergestellt wird. Über diesen Widerstand fließt ein Teil der Ausgangsleistung der Verstärkerschaltung an deren Eingang zurück. Das ganze wird als Gegenkopplung bezeichnet, da die an den Eingang der Schaltung zurückgeführte Spannung immer entgegengesetzt zum Eingangssignal wirkt. Wenn die Spannungsausschläge in gleicher Richtung erfolgen würden, so würde es sich um eine Rückkopplung handeln. Die Gegenkopplung dient dazu, Signalverzerrungen zu verringern.

Sicherlich reicht die Ausgangsleistung dieser Schaltung nicht aus, um stärkere Lautsprecher anzusteuern. Immerhin handelt es sich nur um normale „Wald- und Wiesentransistoren“, die als Endstufentransistoren in dieser Schaltung eingesetzt werden. Allerdings reicht es dennoch für eine ordentliche Lautstärke, wenn ein Lautsprecher mit einem relativ hohen Wirkungsgrad verwendet wird. Im Ruhezustand fließen nur wenige Milliampere. Beim Anlegen eines entsprechenden Eingangssignals (beispielsweise aus einem MP3-Player) entstehen aber ganz ordentliche Lautstärken, die mit nur einem einzigen Transistor als Endstufe kaum erreicht werden könnten. Verstärkerschaltungen wie diese werden übrigens mit entsprechend leistungsfähigeren Kondensatoren mit wesentlich höheren Ausgangsleistungen aufgebaut. In den meisten Fällen werden heute allerdings integrierte Schaltungen (ICs) zum einfachen Aufbau solcher Verstärkerschaltungen eingesetzt.