Class A, Class B und Class AB Verstärker(klassen)

Alle elektronischen Verstärker werden in verschiedene Verstärkerklassen eingeteilt, bei HiFi-Verstärkern findet man in erster Line Class A-, Class AB- und Class D- Verstärker. Die Klasse sagt etwas über den technischen Aufbau und gibt nur bedingt Auskunft über die Qualität.

Um das Prinzip der unterschiedlichen Verstärkerkonzepte zu verstehen, müssen wir uns zunächst etwas näher mit der Transistortechnik beschäftigen.

Transistor-Schaltplansymbol
Transistoren können sowohl Schalten als auch Ströme verstärken. Zum Verstärken liegt zwischen Kollektor (in Skizze „C“) und Emitter (in Skizze „E“) eine deutlich höhere Spannung wie das Ausgangssignal an.

Wird nun an der Basis (in Skizze „B“) eine schwache Signalspannung angelegt, wird der Transistor leitend und es fließt Strom, der um ein Vielfaches größer als der ursprüngliche Signalstrom ist.

Allerdings darf die Signalspannung nicht zu schwach sein, denn unter 0,7 Volt sperrt der Transistor.

Damit der Transistor ein eingehendes Musiksignal ohne Einschränkungen verstärken kann, benötigt er eine Spannung von mindestens 0,7 Volt zwischen Basis und Emitter. Bei einer geringeren Spannung kann er nicht verstärken und es kommt nichts beim Verstärkerausgang an.

Nun kommt noch erschwerend hinzu, dass das Musiksignal sowohl aus positiven wie negativen Halbwellen besteht und – ja nach Bauart – der Transistor entweder nur die positiven, als auch die negativen Signale durchlässt.

Die beschriebenen „Eigenarten“ des Transistors erfordern daher spezielle Lösungsansätze, die in den Class A, B und AB Verstärkern unterschiedlich realisiert werden.

Class A

Um schwache Signale (-0,7 Volt) mit einem Transistorverstärker verstärken zu können, wird beim Class A Amplifier eine geringe Spannung dauerhaft an die Basis des Transistors angelegt. Das führt zu einer Erhöhung des Kollektorstromes und es werden so Signale mir geringerer Spannung verstärkt.

Diese permanente Spannung führt zu einen konstanten Ruhestrom, der zudem durch die nahezu gleichbleibende Erwärmung der Halbleiter zu stabilen Arbeitsbedingungen führt. Der Vorteil dieser Bauart sind die geringen Verzerrungen und ist daher bei audiophilen Amplifiern sehr beliebt.

Class A Verstärker Sinuswelle
Class A Verstärker Sinussignal nach Verstärkung

Der Nachteil ist allerdings der hohe Stromverbrauch und die starke Erwärmung der Transistoren, die meist mit überdimensionierten Kühlblechen abgeführt werden muss. Verstärker der Klasse A haben daher nur einen geringen Wirkungsgrad (ca. 50 %).

Class B

Beim diesen Verstärkertypen teilen sich zwei unterschiedliche Transistoren in einer Push-Pull-Schaltung (=Gegentaktschaltung) die Verstärkungsarbeit. Ein Transistor für die positiver Halbwelle und der andere Transistor für die negative Halbwelle. Nach erfolgter Verstärkung werden beide Halbwellen wieder zusammengefügt.

Der Nachteil ist jedoch, dass schwache Signale (unter 0,7 Volt) nicht verstärkt werden. Und dies unabhängig davon, ob es sich um eine positive oder negative Halbwelle handelt.

ClassB-Verzerrungen
Class B Verstärker Sinuswelle nach Verstärkung mit sichtbaren Fehler auf Nullinie

Wie obige Abbildung zeigt, kann es beim Zusammenfügen von poitiver und negativer Halblinie zu Verzerrungen kommen. Audiophile Ansprüche können somit nicht erfüllt werden.

Dafür arbeiten die Class B-Schaltungen sehr energieeffizient.

Class AB

Diese Schaltung ist eine Kombination der Class A und Class B Schaltungen. Sie führt zu einer zufriedenstellenden Energieeffizienz und gegenüber der Class B-Schaltung zu einem verbesserten Klang.
Je nach Bedarf wird bei Verstärkern der Klasse AB zwischen reinem Class A und Class B Betrieb flexibel umgeschaltet. Die bessere Energieeffizienz (gegenüber dem reinen Class-A-Betrieb) wird auch durch einen geringeren Ruhestrom erreicht.

Übersicht der Verstärkerklassen

Class AClass BClass AB
VerwendungAudiophile EndstufenVerstärkerHiFi-Verstärker
VorteilVollständige Verstärkung von schwachen Signalen
  • Sehr Energieeffizient
  • Kleine Kühlkörper
Guter Kompromiss von Class A und Class B
Nachteil
  • Hoher Stromverbrauch
  • starke Wärementwicklung
Audiophile Ansprüche können nicht befriedigt werdenNicht so Energieeffezient wie Class B

 

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