Betriebsarten Verstärker

Jeder Verstärker (egal ob in NF oder HF) kennt mindestens eine Betriebsart. Damit ist nun nicht die Betriebsart »defekt« gemeint, sondern die Art und Weise, wie ein Verstärker arbeitet und wie er das Ergebnis produziert.

Vornehmlich in der Hochfreuqenz-Technik (HF) ist die Betriebsart C zuhause. Die Röhre ist grundsätzlich gesperrt und wird nur bei grossen Eingangsamplituden stromleitend.

Der D-Betrieb kommt aus der NF-Technik und wird häufig (bei Röhrenverstärker) mit der Class-AB Betriebsart verwechselt. Class-D ist aber eine Klassifizierung aus neuerer Zeit.

Class-D Technik ist die Dömane der Halbleitertechnik, denn das »D« steht hier schlicht für Digital (oder weil die Buchstaben A, B und C schon andere Betriebsarten kennzeichneten). Während normale Halbleiter-Verstärker einen Wirkungsgrad von etwa 60% erzielen, erreichen Class-D Verstärker etwa 95%. Anders als bei herkömmlichen Verstärkern arbeiten die Halbleiter nicht als »steuerbares Ventil«, sondern nur als Schalter. Ein Vorteil von Class-D Verstärkern ist: sie sind kompakter und dadurch preiswerter bei gleichzeitig erhöhter Leistungsabgabe als die herkömmlichen analogen Halbleiter-Verstärker.

In der NF Röhrenverstärker-Technik existieren vornehmlich Class-A und Class-B sowie das zwittrige Class-AB Modell.

Den B-Betrieb bei NF-Verstärkern findet man nur in Gegentaktendstufen und ist gekennzeichnet durch hohe Übernahmeverzerrungen. Der Grund für die Einschränkung wird deutlich, wenn man sich das Funktionsprinzip der Röhre noch einmal vor Augen führt. Der Strom einer Röhre am unteren Ende der Kennlinie verläuft nicht proportional zur Gitterspannung ansteigend, sondern läuft langsam an. Die, für die Signalhalbwelle, jeweilig zuständige Röhre ist bereits gesperrt, noch bevor die andere Röhre das entsprechende Signal übernehmen kann bzw. leitend wird. Die erzielbare Leistung ist zwar sehr hoch, man erkauft sich dies jedoch mit den zuvor genannten Nachteilen. Ein Vorteil ist aber der geringere Stromverbrauch. Die einzusetzen Leistung ist geringer als der Output, da der Strom erst bei Aussteuerung zu fliessen beginnt und je nach Aussteuerungsgrad proportional steigend.

Class-B Verstärker findet man sehr häufig bei Gitarrenverstärkern wo eigentlich nur Leistung und Sound eine Rolle spielen. So sind mit 2x EL34 oder 6L6GC problemlos 50 Watt und mehr erzielbar, bei 2x 6550 (die KT88 kommt in Gitarrenverstärker weniger vor) sind es bereits 80 Watt. Verständlich, dass in dieser Betriebsart die Endröhren ordentlich beansprucht werden und für HiFi oder gar HighEnd nicht zu gebrauchen ist.

Der A-Betrieb eines Verstärkers besitzt den schlechtesten Wirkungsgrad. Fast 85% der eingesetzten Leistung wird sprichwörtlich in Wärme umgesetzt, weil immer der volle Strom fliesst.

Der Arbeitspunkt wird hier so gewählt, dass der Ruhestrom der Endröhren auf halben Maximalwert eingestellt wird. Bei Vollaussteuerung variiert der Strom während einer Schwingungsperiode zwischen 0 und Maximalwert. Alle Endröhren sind also während der vollen Schwingungsperiode aktiv.

Die nichtlinearen Verzerrungen (k₃,k₅) sind hierbei am geringsten und werden umso kleiner, je geringer die Aussteuerung ist. Der A-Betrieb wird vorzugsweise in Eintaktendstufen (Single-Ended) verwendet und wird von vielen HighEndern wegen des Klangs bevorzugt. Eine hohe Leistungsabgabe kann und darf man jedoch nicht erwarten. Häufig sind es unter 20W.

Aber auch die PPP-Endstufen werden häufig in Class-A betrieben, so z.B. die PPP-Endstufen von Experience-Electronic. In vielen Fender-Gitarrenverstärkern älterer Bauart finden sich solche Eintakt-A-Betriebseinstellungen. Der VOX AC30 arbeitet noch heute damit.