Endstufe

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Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Endstufe (Begriffsklärung) aufgeführt.

Die Endstufe oder der Leistungsverstärker ist ein Verstärker aus Transistoren.[1] Im Speziellen wird die letzte Verstärkerstufe eines Leistungsverstärkers als Endstufe bezeichnet.

Im Gegensatz zu den näher an der Signalquelle liegenden Verstärkern geringer Leistung, die auch als Vorstufen bezeichnet werden, kommt es bei der Endstufe auf einen möglichst hohen Wirkungsgrad an, um unerwünschte Wärmeentwicklung zu vermeiden. Aus diesem Grund wurden sehr unterschiedliche Schaltungen entwickelt.

Klassifizierung[Bearbeiten]

  • Selektive Leistungsverstärker für schmale Frequenzbereiche (z. B. 3,60–3,62 MHz), vorzugsweise zum Einsatz in Sendern, um HF-Leistung zur Speisung von Antennen zu erzeugen. Zwischen dem Verstärker und der Antenne wird stets mindestens ein selektives Filter, im einfachsten Fall ein Schwingkreis, verwendet, um Oberwellen zu unterdrücken. Wenn ein hoher Wirkungsgrad um 80 % gefordert ist, werden diese Endstufen im C-Betrieb betrieben. Anwendungen hauptsächlich in Sendern und Ultraschallgebern.
  • NF-Breitbandverstärker (z. B. 10–50.000 Hz) zur Ansteuerung von Lautsprechern, sogenannte Audioverstärker. Um unerwünschte Oberwellen zu vermeiden (es wird anschließend nicht gefiltert), betreibt man diese (analogen) Endstufen immer in der AB- oder A-Betriebsart und erreicht damit Wirkungsgrade zwischen 20 % und 60 %. Haupteinsatzgebiet ist die Elektroakustik.
  • HF-Breitbandverstärker (z. B. 5–860 MHz) werden vorzugsweise als Antennenverstärker und in Kabelanlagen eingesetzt. Neben der Verstärkung ist hier vor allem die maximale Ausgangsleistung entscheidend, bei der die entstehenden Mischprodukte unter einer bestimmten Grenze bleiben. Die Leistung wird gewöhnlich in dBµV angegeben. Typische Werte sind 90–125 dBµV. Hochfrequenzverstärker arbeiten hauptsächlich im A-Betrieb, für hohe Ausgangsleistungen auch im AB-Betrieb.
  • Breitbandverstärker für sehr breite Frequenzbereiche (z. B. 0–200 MHz) findet man in unter anderem Oszilloskopen. Solche gleichspannungsgekoppelten Differenzverstärker ermöglichen einen sehr breiten Frequenzbereich von Gleichspannung bis teilweise in den Gigahertzbereich, eine hohe Eingangsimpedanz (typ. 20 MOhm || 10 pF) und eine umschaltbare Eingangsempfindlichkeit. Bei Röhren-Oszilloskopen liefern diese Verstärker die Spannung für die Ablenkplatten der Braunschen Röhre.
  • Breitbandverstärker für tiefe Frequenzen und höchste Leistungen werden meist als pulsweitenmodulierte Schaltverstärker mit nachgeschaltetem LC-Tiefpass realisiert. Dieser dient dazu, die Schaltfrequenz von etwa 100…1000 kHz zu unterdrücken. Weil der Wirkungsgrad über 90 % liegt, sind Frequenzumrichter in der Antriebstechnik mit Leistungen bis in den Megawattbereich und einem Frequenzbereich von etwa 10…500 Hz Hauptanwendung, seltener Audioverstärker (Klasse-D-Verstärker).
  • Elektronische Schalter in Schaltnetzteilen und Schaltreglern. Mittlere bis hohe Leistung (einige Watt bis etliche Kilowatt, in der Leistungselektronik mittlerweile auch etliche Megawatt). Hohe Schaltgeschwindigkeiten (typ. größer 10 A/ns). Ausgangsspannungen von 0,8 V bis 5 kV.

Betriebsarten[Bearbeiten]

Kennlinie einer Verstärkerröhre mit den verschiedenen Arbeitspunkten

Die folgende Unterteilung entstammt einer Zeit, in der nur Elektronenröhren als verstärkende Bauelemente mit einigermaßen linearer Kennlinie eingesetzt wurden, und gilt auch für einfache Transistorschaltungen. Die Wahl des Arbeitspunktes auf dieser Kennlinie entscheidet über technischen Aufwand und maximalen Wirkungsgrad. Bei einem Röhrenverstärker darf die Gitterspannung nicht positiv werden, da sonst erhebliche Verzerrungen durch „Clipping“ auftreten.

A-Betrieb[Bearbeiten]

Beim Eintakt-A-Verstärker liegt der Arbeitspunkt in der Mitte der Kennlinie, wo die Krümmung und damit die erzeugte Signalverzerrung minimal ist. Durch die Röhre oder den Transistor fließt stets Strom, dessen Stärke durch das Signal geändert wird. Das Bauelement ist niemals ganz gesperrt, d. h. stromlos, weshalb prinzipiell keine sogenannten Übernahmeverzerrungen auftreten. Der geringe Wirkungsgrad zwischen 6,25 % bei Eintakt- und 50 % bei Gegentaktschaltung sowie die konstante Leistungsaufnahme auch ohne Signal (!) sind so nachteilig, dass der A-Betrieb nur bei kleinen Leistungen in Frage kommt.

B-Betrieb[Bearbeiten]

Im B-Betrieb passiert nur eine Halbwelle den Transistor. Für die andere wird ein komplementärer Transistor benötigt.

Das verstärkende Element ist im Ruhezustand fast gesperrt und wird durch eine Halbwelle der Wechselspannung stromführend. Um Verzerrungen zu vermeiden, werden in einer Gegentaktschaltung abwechselnd beide Halbwellen verstärkt. Bei sehr kleinen Signalspannungen kann es vorkommen, dass keine der beiden Röhren bzw. Transistoren leitfähig ist. Dann entstehen „crossover“- oder „deadband“-Verzerrungen, die durch AB-Betrieb vermieden werden, indem der Ruhestrom auf wenige Milliampere erhöht wird. Im Unterschied zum A-Betrieb ist die Stromaufnahme im Ruhezustand gering und steigt mit der Signalstärke. Bei Vollaussteuerung sind Wirkungsgrade bis über 60 % erreichbar.

In früheren Gegentaktendstufen wurden die beiden Halbwellen immer durch einen symmetrischen Ausgangstransformator „zusammengesetzt“. Diese sind schwer, voluminös, beschränken die Bandbreite und verursachen wegen der Hysterese zusätzliche Verzerrungen. Deshalb wurden eisenlose Schaltungen entwickelt, die bei Verwendung von Transistoren keinen Anpassungstransformator erfordern und deshalb kaum verzerren – im NF-Gebiet ist das der Stand der Technik und für kleine Leistungen bis ca. 150 W als integrierte Schaltung (IC) erhältlich.

C-Betrieb[Bearbeiten]

Im C-Betrieb wird das Eingangssignal erheblich verformt.

Das verstärkende Element ist bei geringer Steuerspannung gesperrt und wird erst bei ausreichend hoher Wechselspannung stromführend. Dabei wird angestrebt, dass das aktive Element zwischen den beiden Extremzuständen Kurzschluss und Isolation pendelt, weil sich dann Wirkungsgrade um 90 % erzielen lassen. Das gelingt mit MOSFETs relativ einfach, mit Röhren wegen der hohen Restspannung zwischen Kathode und Anode aber nicht. Elektronenröhren werden bei C-Betrieb immer so stark ausgesteuert, dass einige Milliampere Gitterstrom fließen, um die Restspannung zwischen Kathode und Anode zu minimieren. Da insgesamt erhebliche Signalverzerrungen auftreten, ist diese Betriebsart für analoge Niederfrequenzverstärker und Senderendstufen bei Einseitenbandmodulation ungeeignet. Bei Hochfrequenzverstärkern für beispielsweise FM werden die erzeugten Oberwellen durch selektive Filter beseitigt, bei Schaltnetzteilen stören sie kaum.

D-Betrieb[Bearbeiten]

Pulsweitenmodulation zur Erzeugung eines annähernd sinusförmigen Verlaufs des Kurzzeitmittelwertes der Spannung - auf träge Verbraucher wirkt dieser Spannungsverlauf wie eine Sinusspannung
Hauptartikel: Klasse-D-Verstärker

Eine Klasse-D-Endstufe kann mit Elektronenröhren nicht sinnvoll betrieben werden, sondern nur mit Leistungstransistoren, die sich wie fast perfekte Schalter mit hoher Frequenz (über 100 kHz) ein- und ausschalten lassen. Falls die Schaltfrequenz erheblich über der obersten Nutzfrequenz liegt, kann mit einem Tiefpass der Mittelwert der unterschiedlich langen Pulse gebildet und zur Last geleitet werden. Dieses Prinzip ist bei Schaltnetzteilen und Frequenzumrichtern seit Jahren üblich, wird aber im Bereich der Audiotechnik selten angewendet. Hauptvorteil ist der überragend gute Wirkungsgrad über 90 %, weil an den Transistoren kaum Verlustleistungen abfallen. Nachteilig ist der hohe technische Aufwand.

E-Verstärker[Bearbeiten]

Klasse-E-Verstärker vereinen Elemente des Klasse-D- und Klasse-C-Verstärkers zu einem Audioverstärker höchster Effizienz. Bei diesen arbeitet eine Schaltstufe auf einen Resonanzkreis, dessen Spannung über einen Tiefpass zur Last gelangt. Die Schaltstufe schließt immer dann, wenn der Schwingkreis im Nulldurchgang angelangt ist, dadurch verringern sich die Schaltverluste und Störungen gegenüber Klasse-D-Verstärkern nochmals. Dieser Verstärker arbeitet nur in einem eingeschränkten Aussteuerbereich nach den zuvor genannten Bedingungen, außerhalb davon weist die Aussteuerkennlinie starke Nichtlinearitäten auf, die mit Hilfe von komplexen Gegenkoppelnetzwerken kompensiert werden müssen. Nachteilig hierbei ist der erhöhte Aufwand zur Verminderung der Selbsterregung.

Weitere Typen[Bearbeiten]

Spannungsaufstockung Class H

Neben den beschriebenen Klassen existieren Sondertypen mit dem gemeinsamen Ziel, die Verlustleistung der Endstufe zu verringern. Das Prinzip entspricht dem von Hochleistungsnetzteilen: Grobregulierung durch ein Schaltnetzteil mit nachfolgender Feinregulierung durch einen Linearregler. Auf diese Weise lässt sich das schlechte Regelverhalten von Schaltreglern bei sehr schnellen Lastwechseln überwinden. Weil die Differenzspannung am Linearregler bei korrekter Bemessung nur wenige Volt beträgt, bleibt dessen Verlustleistung auch bei sehr hohen Strömen gering.

Class-H-Endstufen mit Bootstrap-Ladungspumpe werden bei geringen zur Verfügung stehenden Betriebsspannungen verwendet, um den sonst erforderlichen Spannungswandler zu eliminieren. Ein verbreitetes Einsatzfeld ist beispielsweise der integrierte Endstufen-Schaltkreis vom Typ TDA 1562, der häufig in Autoradios eingesetzt wird. Dort wird kurzzeitig für Impulsspitzen mit Hilfe von Elektrolytkondensatoren und einer Ladungspumpe die Versorgungsspannung von 12 V auf fast 24 V gebracht. Mit minimaler externer Beschaltung können so bis zu 70 Watt effektiv (bei 10 % THD) oder 55 W bei 0,5 % THD erzielt werden.

Eintakt-, Gegentakt- und Brückenverstärker[Bearbeiten]

Siehe auch: Gegentaktendstufe

Das Eintaktprinzip dominiert weiterhin die Schaltungstechnik bei Sende-Endstufen, weil die hohen Verzerrungen durch den nachfolgenden schmalbandigen Bandpass beseitigt werden.

Bei Audiofrequenzen beschränkte man sich früher auf Eintaktendstufen im A-Betrieb, weil im Zeitalter der Elektronenröhren jede Stufe relativ hohen Aufwand bedeutete. Die geringe Verlustleistung der damaligen Endröhren (meist weniger als 15 W) erlaubte kaum mehr als 6 W Ausgangsleistung bei niedrigem Wirkungsgrad. Der notwendige Ausgangstrafo schränkte zwar den Frequenzbereich ein, eine angepasste Gegenkopplung in Verbindung mit einer geeigneten Wickeltechnik erlaubte aber relativ geringe Gesamtverzerrungen über einen großen Frequenzbereich.

Preiswerte Röhren und schließlich Transistoren ermöglichten die effektiveren Gegentaktverstärker mit höherer Leistung. Die Möglichkeit, npn- und pnp-Transistoren mit fast identischen Kennlinien verwenden zu können, schuf symmetrische Schaltungen, die geradzahlige Oberwellen fast vollständig auslöschen. Durch den Wegfall des Transformators bei „eisenlosen Endstufen“ gab es keine Hysteresekurve mehr, und die nun mögliche verzerrungsmindernde starke Gegenkopplung reduzierte den Klirrfaktor ganz erheblich. Das war der Beginn von Hi-Fi.

In Röhrenverstärkern verzichtet man bewusst auf Linearität auf die Weiterentwicklung der Wiedergabequalität: Mit kleinstmöglicher Gegenkopplung will man ein bestimmtes Verhältnis zwischen den spektralen Leistungsanteilen gerad- und ungeradzahliger Oberwellen erreichen. Dabei hilft das recht nichtlineare Übertragungsverhalten der Elektronenröhren: Im Eintakt-A-Betrieb ergibt sich aus der Übertragungsfunktion u_A=V \cdot {u_E}^{1,5} eine Dominanz geradzahliger Oberwellen und ein sehr schnell zu höherer Ordnung bzw. Frequenz hin abklingendes Verzerrungsspektrum. Durch die sehr geringe Gegenkopplung stellen zudem transiente Verzerrungen kein Problem dar. Erkauft wird dieses Verhalten durch einen sehr geringen Wirkungsgrad mit großer Verlustwärme und problematischem magnetischen Sättigungsverhalten des Ausgangstransformators, hervorgerufen durch den Fluss des hohen Ruhestromes durch die Primärwicklung.

Der Wunsch nach leichten, aber leistungsstarken Endstufen in Autos mit nur 14 V Betriebsspannung führte zur Übernahme der aus der Antriebstechnik bekannten digitalen Brückenverstärker in die Analogtechnik. Das Schaltbild erinnert an den Buchstaben H, anstelle des Motors im Brückenzweig liegt nun der Lautsprecher. Allerdings dürfen nun die Paare A-D oder B-C nicht nur verlustarm ein- und ausgeschaltet werden, sie müssen fein abgestuft langsam geöffnet und geschlossen werden - dabei entsteht viel Wärme und der Wirkungsgrad liegt wie im üblichen AB-Betrieb bei 60 %, wenn mit gestockter Betriebsspannung gearbeitet wird. Die maximal erzielbare Leistung ist aber bei gegebener Betriebsspannung viermal so groß wie bei einer üblichen „eisenlosen Endstufe“ und wird nach folgender Formel berechnet:

P=\frac{{U_B}^2}{2R}

Mit einem 4-Ohm-Lautsprecher erreicht man die Maximalleistung 24 W. Will man mehr Leistung, muss entweder der Lautsprecherwiderstand verringert werden, oder das Gerät bekommt einen Spannungswandler, der die Betriebsspannung auf beispielsweise 40 V heraufsetzt.

Sendeverstärker[Bearbeiten]

Ankopplung der Senderöhren an das Pi-Filter
Schaltung einer Senderendstufe in Gitterbasisschaltung für Kurzwelle
Schaltung einer Senderendstufe in Kathodenbasisschaltung für Kurzwelle ohne Neutralisation
Kennlinienfeld der Tetrode 4CX800A

HF-Sendeendstufen mittlerer und hoher Leistung werden auch heute noch teilweise in Röhrentechnik gebaut. Während der Bereich der Lang- und Mittelwelle von leistungsstarken Transistoren erobert wurde, ist die Röhrentechnik im UKW- und TV-Bereich bei Leistungen über 20 kW in der Anschaffung und im Unterhalt oft noch kostengünstiger. Im UHF-Bereich werden bei mittleren Leistungen Inductive Output Tubes, bei sehr hohen Leistungen Klystrons eingesetzt.

Röhrenverstärker können kurzzeitige Fehlanpassungen oder Blitzeinschläge in die Sendeantenne ohne Schaden überstehen, während Transistorverstärker gegen solche Einwirkungen aufwändig geschützt werden müssen. Ein wichtiger Vorteil von Röhrenverstärkern gegenüber Transistorverstärkern ist die bessere Linearität, die besonders bei der Übertragung von TV-Signalen eine Rolle spielt. Bei sehr hohen Leistungen lassen sich Röhrensender deutlich kompakter aufbauen als Transistorsender.

Nachteilig bei Röhrensendern ist dagegen die begrenzte Lebensdauer der Kathodenbeschichtung, die einen regelmäßigen Austausch der Endstufenröhren etwa alle 2 Jahre erfordert, sowie die Gefährlichkeit der verwendeten hohen Betriebsspannungen.

Endstufe in Gitterbasisschaltung[Bearbeiten]

Bei Leistungsendstufen von Hochfrequenzverstärkern für sehr hohe Frequenzen wird oft die Gitterbasisschaltung eingesetzt, weil das Steuergitter mit niedriger Leitungsinduktivität an Masse gelegt werden kann und deshalb die Kathodenseite sehr gut vom Ausgang abschirmt. Bei Scheibentrioden trennt das Gitter mit seinem ringförmigen Anschlusskontakt die Kammern des Anoden- und Kathodenkreises vollständig voneinander ab, weshalb eine unerwünschte Selbsterregung ausgeschlossen ist.

Weil das Steuergitter der Röhre auf Masse liegt, wird das Eingangssignal an die Kathode geführt. Hauptnachteil gegenüber anderen Schaltungen ist die relativ niedrige Eingangs-Impedanz, die etwa dem Kehrwert der Steilheit entspricht und meist unter 100 Ω liegt. Dazu kommt, dass Gitterstrom fließen muss, um hohen Wirkungsgrad zu erreichen – dieser fließt aber nur dann, wenn die Kathode negativer als das Steuergitter ist. Weil die Röhre bei positiver Kathode isoliert (Gleichrichtereffekt), ist die Eingangsimpedanz stark nichtlinear. Steuersender sind meist für den Anschluss einer Wirklast von 50 Ω bemessen, deshalb muss diese Unsymmetrie kathodenseitig durch ein Anpassungsnetzwerk aus L1, C1 und C2 verringert werden. Bei ausreichendem Gütefaktor verringert der „Schwungradeffekt“ die unsymmetrische Belastung des Steuersenders.

Viele Senderöhren benötigen keine Vorspannung, es genügt, die Kathode über eine Drossel mit Masse zu verbinden (Kontakt), um die Endstufe betriebsbereit zu schalten. Dann arbeitet die Röhre im B-Betrieb und der Anodenstrom ist impulsförmig, enthält also sehr viele Oberwellen. Ein Pi-Filter (L2, C3 und C4) entfernt diese und besorgt auch die Anpassung an den Wellenwiderstand des Antennenkabels.

Auch wenn der Sender für Kurzwelle geplant ist, verarbeiten Elektronenröhren noch Frequenzen über 1000 MHz. Bei ungünstigen Längen können die Verbindungsdrähte zu Kathode und Anode unerkannte Leitungskreise auf sehr hohen Frequenzen bilden und die Röhre als Oszillator schwingen lassen. Um das zu verhindern, wird üblicherweise unmittelbar an der Anode eine Parallelschaltung aus Induktivität und Widerstand (Kombination) angeschlossen, um einen der Schwingkreise so stark zu dämpfen, dass keine Oszillationen mehr auftreten. Bei Senderfrequenzen über 100 MHz wird diese Kombination weggelassen.

Bei der im Bild abgebildeten Endstufe liegt zwischen den Anodenkappen der beiden parallel geschalteten Röhren und dem Koppelkondensator C6, der zum Drehkondensator C3 führt, je eine die Kombination. Hinter C6 sieht man die vertikal eingebaute Luftdrossel, die auf ein Keramikrohr gewickelt ist. Ganz im Vordergrund erkennt man den Anfang der Spule L2, die wegen der hohen Strombelastung (der Strom im Schwingkreis ist etwa 15mal größer ist als der Anodenstrom) und dem Skineffekt nicht aus Draht, sondern aus Kupferrohr gewickelt ist.

Endstufe in Kathodenbasisschaltung[Bearbeiten]

Wird bei Leistungsendstufen auf Kurzwelle die Röhre in Kathodenbasisschaltung betrieben, ist Verstärkung immer höher als bei Gitterbasisschaltung. Im Interesse eines hohen Wirkungsgrades muss auch hier Gitterstrom fließen, die Eingangsimpedanz wird nichtlinear. Wegen der relativ hohen Frequenz folgt der Elektronenstrom der Gitterspannung nicht trägheitslos, weshalb der Eingangswiderstand erheblich niedriger ist als im NF-Gebiet und bei einigen Kiloohm liegt. Ein Anpassungsnetzwerk aus L1, C1 und C2 transformiert die unterschiedlichen Impedanzen von Steuersender und Röhre.

Bei Kathodenbasisschaltung können keine Trioden verwendet werden, weil diese wegen der zu hohen Gitter-Anode-Kapazität nach Art des Huth-Kühn-Schaltung eine unerwünschte und kaum zu unterdrückende Schwingneigung aufweisen, der Verstärker wäre sehr instabil. Stattdessen verwendet man meist Tetroden, weil das hochfrequenzmäßig „kalte“, also gut geerdete Schirmgitter bei den relativ tiefen Frequenzen des Kurzwellenbereichs meist für ausreichende Abschirmung sorgt. Um unerwünschte Schwingneigung auf sehr hohen Frequenzen infolge ungünstiger Drahtlängen ebenfalls auszuschließen, verwendet man sowohl gitter- als auch anodenseitig die bedämpften Kombinationen aus Widerstand und Spule.

Bei voller Sendeleistung misst man an der Anode sehr hohe Wechselspannung, die Anodenspannung kann die Schirmgitterspannung zeitweise unterschreiten oder sogar negativ werden. Während dieser Zeiträume nimmt das Schirmgitter hohen Strom auf, wie in der linken oberen Ecke des Kennlinienfeldes zu sehen ist. Um die Spannung trotzdem nicht zu stark schwanken zu lassen, ist gute Stabilisierung notwendig. Da bei bestimmten Betriebsbedingungen auch negativer Schirmgitterstrom fließen kann, muss ein ausreichend kleiner Vorlastwiderstand parallel zur K-G2-Strecke gelegt werden. Wenn SSB verstärkt werden soll, wird bei schwankender Schirmgitterspannung unzulässig starke Intermodulation erzeugt, wodurch Funkbetrieb auf benachbarten Frequenzen gestört wird.

Bemessung der Anodendrossel[Bearbeiten]

Die Drossel in der Zuleitung des Anodenstroms soll vermeiden, dass die hohe Wechselspannung von der Anode in die Stromversorgung gelangen kann. Das gelingt nur, wenn sie – auch bei geänderter Sendefrequenz – immer eine ausreichend hohe Impedanz von einigen Kiloohm aufweist. Da sie zusätzlich von Gleichstrom durchflossen wird, muss man eine sogenannte Luftdrossel verwenden, deren Kern frei ist von ferromagnetischen Materialien. Nur so wird vermieden, dass bei Stromspitzen der Eisenkern magnetisch gesättigt wird und der induktive Widerstand deshalb fast verschwindet. Luftdrosseln benötigen für die gleiche Induktivität mehr Windungen als Ferritkernspulen, meist werden einlagige Zylinderspulen verwendet. Deren Drahtlänge darf aber auch nicht zu lang werden, weil jede Drossel Eigenresonanzen besitzt. Parallelresonanz stört nicht, Reihenresonanzstellen dürfen auf keinen Fall in der Nähe der Sendefrequenz liegen, da sie wie selektive Kurzschlüsse wirken und die abgegebene Leistung vermindern.

Neutralisation[Bearbeiten]

Brückenschaltung zur Kompensation der Anodenwechselspannung auf das Steuergitter einer Tetrode

In Amateurfunksendern werden auch Tetroden als Senderöhren eingesetzt, die für erheblich tiefere Frequenzen konstruiert wurden (Zeilenendröhren) und deshalb so große Anode-Gitter-Kapazität besitzen, dass sie ohne Gegenmaßnahmen zu unerwünschten Oszillationen nach Art der Huth-Kühn-Schaltung neigen. Diese Selbsterregung kann durch Neutralisation vermieden werden. Dabei kommt es darauf an, die kapazitive Rückkopplung der Anodenspannung zum Schwingkreis am Steuergitter zu unterbinden. Eine gegenphasige Spannungsrückführung wie bei der Gegenkopplung ist wegen der vergleichsweise sehr hohen Frequenz problematisch. Geeigneter ist eine Brückenschaltung, in deren Diagonale der Schwingkreis am Steuergitter liegt.[2] Der Einfluss der Anodenwechselspannung auf diesen Schwingkreis verschwindet, wenn die Brückenschaltung abgeglichen ist.

\frac{C_1}{C_2} = \frac{C_{GA}}{C_{GK}}

Dabei ist CGA die interne Kapazität zwischen Steuergitter und Anode (Größenordnung 0,1 pF) und CGK die größere Kapazität zwischen Steuergitter und Kathode (Größenordnung 20 pF). Zum Abgleich speist man bei abgetrennter Heizung die Anode mit Hochfrequenz und misst die Resonanzspannung am Steuergitter.

Bei Doppeltetroden wie der QQE 06/40 ist die notwendige „kreuzweise“ Neutralisation in die Röhre integriert.

Transistorverstärker[Bearbeiten]

Kleinere Funkgeräte enthalten transistorbestückte Endstufen, die im Regelfall symmetrisch aufgebaut sind, weil dadurch die geradzahligen Oberwellen mit relativ geringer Amplitude erzeugt werden.[3][4]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Lexikon der Physik. Leistungsverstärker. Spektrum, abgerufen am 2. März 2014.
  2. Jerry C. Whitaker: The Electronics Handbook, Second Edition, Kapitel 5.3
  3. HF Linear Amplifiers (PDF; 258 kB)
  4. Power amplifier design (PDF; 244 kB)