Im Kapitel zu den Transistoren haben wir bereits kennengelernt, dass sich mit einem kleinen Basisstrom $I_\text{B}$ ein deutlich größerer Kollektorstrom $I_\text{C}$ steuern lässt. Dieses Prinzip kann genutzt werden, um einen Verstärker für elektrische Signale aufzubauen. Abhängig von der jeweiligen Schaltungsart lassen sich mit Transistoren Signale aller Art verstärken – seien es digitale Signale, Niederfrequenz- (NF) oder Hochfrequenz- (HF) Signale. Eine Verstärkung bedeutet dabei, dass die Ausgangsleistung eines Signals größer ist als seine Eingangsleistung, was das grundlegende Kennzeichen eines Verstärkers darstellt.
Die Abbildung NE-11.6.1 zeigt einen Niederfrequenz-Verstärker (NF-Verstärker) welcher Audio-Signale aus dem Funkgerät für einen Lautsprecher verstärken soll. Dies ist Leicht am Lautsprechersymbol in der Schaltung zu erkennen. HF-Leistungsverstärker werden z.B. zur Anhebung des Sendesignals eingesetzt.
Prüfungsfrage ED402
Worum handelt es sich bei dieser Schaltung?
A
Tongenerator
B
ZF-Verstärker
C
HF-Verstärker
D
NF-Verstärker
Prüfungsfrage ED403
Für welchen Zweck werden HF-Leistungsverstärker eingesetzt?
A
Modulation des Sendesignals
B
Mischung des Sendesignals
C
Anhebung des Sendesignals
D
Filterung des Sendesignals
Da sich die Ausgangsleistung gegenüber der Eingangsleistung erhöht, muss einem Verstärker immer Energie zugeführt werden. Daher ist eine entsprechend belastbare Spannungsquelle erforderlich.
Prüfungsfrage ED401
Was versteht man in der Elektronik unter Leistungsverstärkung?
A
Die Ausgangsleistung ist gegenüber der Eingangsleistung größer, obwohl keine Spannungsquelle notwendig ist.
B
Die Ausgangsleistung ist gleich der Eingangsleistung, da eine Spannungsquelle notwendig ist.
C
Die Ausgangsleistung ist gegenüber der Eingangsleistung größer und dazu ist eine Spannungsquelle notwendig.
D
Die Ausgangsleistung ist gleich der Eingangsleistung, obwohl keine Spannungsquelle notwendig ist.
Damit ein Verstärker als linear bezeichnet werden kann, muss er die Eigenschaft besitzen, dass bei einer Verdoppelung des Eingangssignals sich das Ausgangssignal am Verstärker ebenfalls verdoppelt.
Linearitätsabweichungen sind i.d.R unerwünscht und nur bei Betriebsarten wie FM (bei denen die Information des Signals nicht über die Amplitude, sondern nur über die Frequenz übertragen wird) tolerierbar. Arbeitet ein Verstärker nicht linear, so sind in dessen Ausgangssignal Frequenzen vorhanden, die im Eingangssignal nicht vorhanden sind (sog. Splatter). Im NF-Bereich äußert sich dieses Verhalten als Verzerrung. Im HF-Bereich entstehen Oberwellen des verstärkten Signals. Beides ist unerwünscht. Die Abbildung NE-11.6.2 zeigt beispielhaft wie ein Sinus-Signal durch nichtlineares Verhalten verformt wird.
Prüfungsfrage EF403
Wie ist die Ausgangsstufe eines SSB-Senders aufgebaut?
A
Als Vervielfacher
B
Als linearer Verstärker
C
Als nichtlinearer Verstärker
D
Als Begrenzerverstärker
Für die Linearität eines Senders ist ebenfalls eine stabilisierte und von anderen Stufen entkoppelte Stromversorgung notwendig, um unerwünschte Rückkopplungen zu vermeiden.
Prüfungsfrage EF405
Wie sollte die Stromzufuhr in einem Sender beschaffen sein?
A
Sie sollte möglichst hochohmig sein.
B
Sie sollte über das Leistungsverstärkergehäuse geführt werden.
C
Sie sollte mit möglichst wenig Kapazität gegen Masse ausgelegt werden.
D
Sie sollte gegen HF-Einstrahlung gut entkoppelt sein.
Nicht nur beim Lautsprecher am Funkgerät findet man NF-Verstärker, sondern auch bereits am Mikrofon. Diese dienen hierbei z. B. für die Verstärkung des Mikrofon-Signals. Üblicherweise werden hierbei tiefere (unter $300 Hz$) und höhere Frequenzanteile (über $3 kHz$) des Mikrofonsignals bereits innerhalb des Mikrofonverstärkers durch eine Bandpasscharakteristik unterdrückt, um die Bandbreite des NF-Signals zu begrenzen und tiefere Frequenzanteile wie z.B. Netzbrummen zu unterdrücken (vgl. Abbildung NE-11.6.3 ). Für eine gute Sprachverständlichkeit ist bei Sprachkommunkation eine NF-Bandbreite von ca. $2,5-3 kHz$ erforderlich.
Ausführliche Beschreibung: Ein Koordinatensystem hat eine horizontale Achse mit der Beschriftung „f/kHz“ und eine vertikale Achse mit der Beschriftung „U_A“. Eine Kurve beginnt links auf der Nulllinie, steigt steil an, geht dann in einen horizontalen Teil über, bevor sie wieder steil zur Nulllinie abfällt. Durch die Punkte, an denen sich die Richtung der Kurve ändert, verlaufen vertikale gestrichelte Linien. Ihre Schnittpunkte mit der Nulllinie sind mit „0,3“ bzw. „3,0“ beschriftet.">
Abbildung NE-11.6.3: Typischer Frequenzgang für einen Amateurfunk-Mikrofonverstärker
Prüfungsfrage EF308
Über welche Bandbreite sollte der in der Blockschaltung dargestellte NF-Verstärker für eine gute Sprachverständlichkeit mindestens verfügen?
A
ca. 12,5 kHz
B
ca. 2,5 kHz
C
ca. 1,0 kHz
D
ca. 6,0 kHz
