{"id":5076,"date":"2026-03-03T14:36:21","date_gmt":"2026-03-03T13:36:21","guid":{"rendered":"https:\/\/de.elv.com\/elvjournal\/?p=5076"},"modified":"2026-04-15T16:52:38","modified_gmt":"2026-04-15T14:52:38","slug":"elektronikeinsteiger-15-npn-pnp-audioverstaerker","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/de.elv.com\/elvjournal\/elektronikeinsteiger-15-npn-pnp-audioverstaerker\/","title":{"rendered":"Projekte f\u00fcr Elektronikeinsteiger (Teil 15): Perfekte Erg\u00e4nzung &#8211; NPN &amp; PNP f\u00fcr Audioverst\u00e4rker"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"has-gray-light-color has-text-color has-link-color has-h-5-font-size wp-elements-d1a8bd4652d570980d8f807e6deadbcf\"><strong>Projekte f\u00fcr Elektronikeinsteiger, Teil 15<\/strong><\/p>\n\n\n\n<h1 class=\"wp-block-heading has-h-1-font-size\">Perfekte Erg\u00e4nzung &#8211; NPN &amp; PNP f\u00fcr Audioverst\u00e4rker<\/h1>\n\n\n\n<p><strong><strong>NPN und PNP \u2013 zwei Gegens\u00e4tze, die sich perfekt erg\u00e4nzen. Gemeinsam erm\u00f6glichen sie flexible Schaltungen, pr\u00e4zise Steuerungen und effiziente Signalverst\u00e4rkung. Entdecken Sie, wie das \u201eperfekte\u201c Duo der Transistorwelt f\u00fcr perfekte Verst\u00e4rkung, Dynamik und kreative Elektronikl\u00f6sungen sorgt.<\/strong><\/strong><\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Ungleiche Br\u00fcder<\/h2>\n\n\n\n<p>Transistoren sind das Herz moderner Elektronik \u2013 die NPN- und PNP-Variante bilden dabei ein unschlagbares Team. W\u00e4hrend der eine Transistor f\u00fcr den Stromfluss in die eine Richtung sorgt, \u00fcbernimmt der andere sozusagen die Gegenrichtung. So erg\u00e4nzen sie sich perfekt in Schaltungen, erm\u00f6glichen symmetrische Verst\u00e4rker, clevere Schaltlogik und vielf\u00e4ltige Anwendungen von einfachen Steuerungen bis hin zu komplexen Systemen.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Der Unterschied zwischen NPN und PNP Transistoren<\/h3>\n\n\n\n<p>Ein NPN-Transistor leitet, wenn die Basis positiver ist als der Emitter. Dadurch eignet er sich hervorragend f\u00fcr Schaltungen, die Masse als Bezugspunkt nutzen. Der PNP-Transistor hingegen arbeitet spiegelbildlich: er leitet, wenn die Basis negativer ist als der Emitter. So kann er Signale verarbeiten, die sich auf die positive Versorgungsspannung beziehen.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Warum NPN und PNP Transistoren untrennbar sind<\/h3>\n\n\n\n<p>Moderne Halbleiterbauelement wie Transistoren sind aus der modernen Elektronik nicht mehr wegzudenken \u2013 sie sind die Basis nahezu aller elektronischen Schaltungen. Zwei der wichtigsten Bauformen sind der NPN- und der PNP-Transistor. Auf den ersten Blick unterscheiden sie sich lediglich in der Polarit\u00e4t ihrer Anschl\u00fcsse und der Richtung des Stromflusses, doch genau darin liegt ihre St\u00e4rke: Gemeinsam bilden sie ein komplement\u00e4res Paar, das in vielen Anwendungen unverzichtbar ist.<\/p>\n\n\n\n<p>In Kombination ergeben NPN und PNP vielf\u00e4ltige M\u00f6glichkeiten: Von Gegentakt-Endstufen in Audioverst\u00e4rkern \u00fcber Push-Pull-Treiber f\u00fcr Motoren bis hin zu effizienten Schaltreglern oder Logikschaltungen. Durch ihre Erg\u00e4nzung lassen sich Signale symmetrisch verst\u00e4rken, Lasten in beide Richtungen treiben und Str\u00f6me pr\u00e4zise steuern. Die perfekte Balance zwischen beiden Typen macht sie zu den wichtigsten Grundbausteinen in der Elektronik. Wer die Unterschiede versteht und ihre Schaltungskombination gezielt einsetzt, kann leistungsf\u00e4hige, stabile und effiziente Schaltungen realisieren \u2013 ein Prinzip, das seit Jahrzehnten bew\u00e4hrt ist und auch in modernen Anwendungen aktuell bleibt.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Die Gegentakt-Endstufe<\/h2>\n\n\n\n<p>Die Gegentakt-Endstufe ist ein bew\u00e4hrtes Schaltungskonzept, das vor allem in Audio- und anderen Leistungsverst\u00e4rkern eingesetzt wird. Ihr Funktionsprinzip beruht auf zwei komplement\u00e4ren Transistoren, meist einem NPN- und einem PNP-Typ, die sich die Verst\u00e4rkung des Signals aufteilen. W\u00e4hrend der NPN-Transistor f\u00fcr die positive Halbwelle eines Wechselsignals zust\u00e4ndig ist, \u00fcbernimmt der PNP-Transistor die negative Halbwelle. Dadurch wird am Ausgang wieder das vollst\u00e4ndige Signal erzeugt, nun aber mit deutlich gr\u00f6\u00dferer Leistung. Diese Aufgabenteilung hat den Vorteil, dass die Transistoren jeweils nur w\u00e4hrend einer Halbwelle aktiv sind und somit weniger Verlustleistung entsteht, was den Wirkungsgrad im Vergleich zu einer Eintaktstufe deutlich verbessert.<br>Bei klassischen Audioverst\u00e4rkern nimmt der Basisstrom bei positiven Halbwellen zu und bei negativen ab. F\u00fcr eine Halbwelle steht somit nur der halbe \u00c4nderungsbereich zur Verf\u00fcgung. Sollen m\u00f6glichst gro\u00dfe Halbwellen verst\u00e4rkt werden, kann man das Signal auf zwei Transistoren aufteilen. Der eine verst\u00e4rkt ausschlie\u00dflich die positiven Halbwellen (NPN), der andere die negativen (PNP). <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">Bild&nbsp;1<\/mark> veranschaulicht das Prinzip. Die roten positiven Halbwellen werden vom NPN-Transistor \u00fcbernommen, w\u00e4hrend die blauen negativen Halbwellen durch den PNP-Transistor verst\u00e4rkt werden. Wenn beide Emitteranschl\u00fcsse verbunden sind, setzt sich die gesamte Schwingung nach der getrennten Verst\u00e4rkung ihrer Halbwellen wieder zu einem vollst\u00e4ndigen Signal zusammen. Man bezeichnet diese sich in ihrer Arbeitsweise erg\u00e4nzenden Bauelemente daher auch als Komplement\u00e4r-Transistoren.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized is-style-bordered\" style=\"margin-top:var(--wp--preset--spacing--20);margin-bottom:var(--wp--preset--spacing--20)\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1600\" height=\"1034\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/01-Prinzip-der-Gegentaktverstaerkung-1600x1034.jpg\" alt=\"Prinzip der Gegentaktverst\u00e4rkung\" class=\"wp-image-4923\" style=\"width:550px\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/01-Prinzip-der-Gegentaktverstaerkung-1600x1034.jpg 1600w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/01-Prinzip-der-Gegentaktverstaerkung-300x194.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/01-Prinzip-der-Gegentaktverstaerkung-768x496.jpg 768w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/01-Prinzip-der-Gegentaktverstaerkung-1536x993.jpg 1536w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/01-Prinzip-der-Gegentaktverstaerkung.jpg 1708w\" sizes=\"auto, (max-width: 1600px) 100vw, 1600px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 1: Prinzip der Gegentaktverst\u00e4rkung<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p>Allerdings tritt beim \u00dcbergang von der positiven zur negativen Halbwelle ein Problem auf: In diesem Bereich k\u00f6nnen beide Transistoren kurzzeitig sperren, was zu einer sogenannten \u00dcbernahmeverzerrung f\u00fchrt <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">(Bild&nbsp;2)<\/mark> . Um diese zu vermeiden, werden die Transistoren in der Praxis oft leicht \u201evorgespannt\u201c, sodass sie im sogenannten Klasse-AB-Betrieb arbeiten. Auf diese Weise bleibt das Signal auch im \u00dcbergangsbereich sauber. Insgesamt erm\u00f6glicht die Gegentaktendstufe eine energieeffiziente und leistungsstarke Verst\u00e4rkung und bildet deshalb bis heute die Grundlage vieler Endstufen in der Elektronik.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-style-bordered\" style=\"margin-top:var(--wp--preset--spacing--20);margin-bottom:var(--wp--preset--spacing--20)\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1600\" height=\"573\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/02-Uebernahmeverzerrungen-1600x573.jpg\" alt=\"\u00dcbernahmeverzerrungen\" class=\"wp-image-4924\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/02-Uebernahmeverzerrungen-1600x573.jpg 1600w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/02-Uebernahmeverzerrungen-300x107.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/02-Uebernahmeverzerrungen-768x275.jpg 768w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/02-Uebernahmeverzerrungen-1536x550.jpg 1536w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/02-Uebernahmeverzerrungen.jpg 1882w\" sizes=\"auto, (max-width: 1600px) 100vw, 1600px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 2: \u00dcbernahmeverzerrungen<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Ein leistungsf\u00e4higer Audio-Verst\u00e4rker<\/h2>\n\n\n\n<p><mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">Bild&nbsp;3<\/mark> zeigt den Schaltplan eines praxistauglichen Audioverst\u00e4rkers mit Gegentaktendstufe. Da typische Audiosignale eine Amplitude von lediglich 20&nbsp;mV aufweisen, wurde hier zus\u00e4tzlich eine Vorverst\u00e4rkerstufe hinzugef\u00fcgt, um die Gegentaktendstufe voll auszusteuern.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized is-style-bordered\" style=\"margin-top:var(--wp--preset--spacing--20);margin-bottom:var(--wp--preset--spacing--20)\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1528\" height=\"1020\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/03_Gegentakt_Audioverstaerker.jpg\" alt=\"Schaltbild eines Audioverst\u00e4rkers mit Gegentaktendstufe\" class=\"wp-image-4925\" style=\"width:750px\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/03_Gegentakt_Audioverstaerker.jpg 1528w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/03_Gegentakt_Audioverstaerker-300x200.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/03_Gegentakt_Audioverstaerker-768x513.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1528px) 100vw, 1528px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 3: Schaltbild eines Audioverst\u00e4rkers mit Gegentaktendstufe<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p>Einen m\u00f6glichen Aufbau dazu zeigt <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">Bild&nbsp;4<\/mark>. Ein komplettes System mit MP3-Audioquelle und Mini-Lautsprecherbox ist in <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">Bild&nbsp;5<\/mark> zu sehen.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized is-style-bordered\" style=\"margin-top:var(--wp--preset--spacing--20);margin-bottom:var(--wp--preset--spacing--20)\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1089\" height=\"1004\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/04-Aufbau-zum-Audioverstaerker-mit-Gegentaktendstufe.jpg\" alt=\"Aufbau zum Audioverst\u00e4rker mit Gegentaktendstufe\" class=\"wp-image-4929\" style=\"width:500px\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/04-Aufbau-zum-Audioverstaerker-mit-Gegentaktendstufe.jpg 1089w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/04-Aufbau-zum-Audioverstaerker-mit-Gegentaktendstufe-300x277.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/04-Aufbau-zum-Audioverstaerker-mit-Gegentaktendstufe-768x708.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1089px) 100vw, 1089px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 4: Aufbau zum Audioverst\u00e4rker mit Gegentaktendstufe<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large is-resized is-style-bordered\" style=\"margin-top:var(--wp--preset--spacing--20);margin-bottom:var(--wp--preset--spacing--20)\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1600\" height=\"1064\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/05-Gesamtsystem-mit-MP3-Audioquelle-und-Mini-Lautsprecherbox-1600x1064.jpg\" alt=\"Gesamtsystem mit MP3-Audioquelle und Mini-Lautsprecherbox\" class=\"wp-image-4930\" style=\"width:1000px\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/05-Gesamtsystem-mit-MP3-Audioquelle-und-Mini-Lautsprecherbox-1600x1064.jpg 1600w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/05-Gesamtsystem-mit-MP3-Audioquelle-und-Mini-Lautsprecherbox-300x199.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/05-Gesamtsystem-mit-MP3-Audioquelle-und-Mini-Lautsprecherbox-768x511.jpg 768w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/05-Gesamtsystem-mit-MP3-Audioquelle-und-Mini-Lautsprecherbox-1536x1021.jpg 1536w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/05-Gesamtsystem-mit-MP3-Audioquelle-und-Mini-Lautsprecherbox.jpg 1761w\" sizes=\"auto, (max-width: 1600px) 100vw, 1600px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 5: Gesamtsystem mit MP3-Audioquelle und Mini-Lautsprecherbox<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p>Die Schaltung arbeitet mit einer Betriebsspannung von 9&nbsp;V. Ziel dieses Aufbaus ist es, ein Eingangssignal, wie es typische Audioquellen liefern, so weit zu verst\u00e4rken, dass ein Lautsprecher mit einer Nennimpedanz von 8&nbsp;\u2126 angesteuert werden kann.<\/p>\n\n\n\n<p>Am Eingang befindet sich eine Vorverst\u00e4rkerstufe (Transistor Q1). Das Eingangssignal gelangt zun\u00e4chst \u00fcber den Koppelkondensator C1 in die Basis von Q1. Dieser Kondensator sperrt Gleichspannungsanteile und l\u00e4sst nur die Wechselspannung des Audiosignals passieren. Der Widerstand R1 stellt die Vorspannung f\u00fcr die Basis bereit und sorgt daf\u00fcr, dass Q1 in einem geeigneten Arbeitspunkt betrieben wird. Auf diese Weise kann die kleine Eingangsspannung linear verst\u00e4rkt werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Die von Q1 erzeugte Spannung wird anschlie\u00dfend einem Biasnetzwerk zugef\u00fchrt, das aus den Dioden D1 und D2 sowie dem Widerstand R3 besteht. Dieses Netzwerk erzeugt eine konstante Vorspannung von etwa 1,4&nbsp;V, die ben\u00f6tigt wird, um die beiden nachfolgenden Endstufentransistoren leicht leitend zu halten. Ohne diese Vorspannung w\u00fcrde es im Nulldurchgang des Signals zu deutlichen \u00dcbernahmeverzerrungen kommen, da die Transistoren erst ab einer Basis-Emitter-Spannung von ungef\u00e4hr 0,7&nbsp;V zu leiten beginnen. Die beiden Siliziumdioden liefern die notwendige Spannung, um diesen Effekt zu kompensieren und den Arbeitspunkt der Endstufe im sogenannten Class-AB-Bereich einzustellen. R2 versorgt das Diodennetzwerk mit Strom, w\u00e4hrend R3 die Kopplung zwischen der Vorstufe und der Gegentaktendstufe herstellt.<\/p>\n\n\n\n<p>Die eigentliche Leistungsverst\u00e4rkung \u00fcbernehmen die beiden Transistoren Q2 und Q3, die als komplement\u00e4re Gegentaktendstufe geschaltet sind. Q2 ist ein NPN-Transistor, der die positiven Halbwellen des Signals verst\u00e4rkt, w\u00e4hrend Q3 als PNP-Transistor die negativen Halbwellen \u00fcbernimmt. Beide Transistoren arbeiten also wechselweise und bauen zusammen das vollst\u00e4ndige Audiosignal auf. Um Stabilit\u00e4t und Symmetrie zu verbessern, sind in den Emittern der beiden Endstufentransistoren die Widerst\u00e4nde R4 und R5 eingef\u00fcgt. Diese verhindern unter anderem ein gleichzeitiges vollst\u00e4ndiges Durchschalten beider Transistoren, was ansonsten zu einem Kurzschluss zwischen der Betriebsspannung und Masse f\u00fchren k\u00f6nnte.<br>Das verst\u00e4rkte Signal wird \u00fcber den gro\u00dfen Koppelkondensator C2 weitergegeben. Dieser Kondensator blockiert wiederum Gleichspannungen und gibt nur den Wechselspannungsanteil an den Lautsprecher weiter. Auf diese Weise wird verhindert, dass am Lautsprecher ein Gleichstrom flie\u00dft, der ihn auf Dauer besch\u00e4digen k\u00f6nnte. <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">Bild&nbsp;6<\/mark> zeigt, dass der Verst\u00e4rker ein sauberes Ausgangssignal ohne Verzerrungen liefert. Die reine Spannungsverst\u00e4rkung liegt bei V&nbsp;=&nbsp;500&nbsp;mV&nbsp;\/&nbsp;12&nbsp;mV&nbsp;=&nbsp;42.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized is-style-bordered\" style=\"margin-top:var(--wp--preset--spacing--20);margin-bottom:var(--wp--preset--spacing--20)\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1010\" height=\"629\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/06-Ein-und-Ausgangssignal-des-Verstaerkers.jpg\" alt=\"Ein- und Ausgangssignal des Verst\u00e4rkers\" class=\"wp-image-4926\" style=\"width:750px\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/06-Ein-und-Ausgangssignal-des-Verstaerkers.jpg 1010w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/06-Ein-und-Ausgangssignal-des-Verstaerkers-300x187.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/06-Ein-und-Ausgangssignal-des-Verstaerkers-768x478.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1010px) 100vw, 1010px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 6: Ein- und Ausgangssignal des Verst\u00e4rkers<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p>Neben der Verst\u00e4rkung selbst ist der sogenannte Frequenzgang ein wichtiges Kriterium f\u00fcr die Qualit\u00e4t von Audioverst\u00e4rkern. <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">Bild&nbsp;7<\/mark> zeigt ein zugeh\u00f6riges Diagramm.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized is-style-bordered\" style=\"margin-top:var(--wp--preset--spacing--20);margin-bottom:var(--wp--preset--spacing--20)\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1333\" height=\"828\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/07-Bandbreite.jpg\" alt=\"Frequenzgang\" class=\"wp-image-4927\" style=\"width:850px\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/07-Bandbreite.jpg 1333w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/07-Bandbreite-300x186.jpg 300w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/07-Bandbreite-768x477.jpg 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 1333px) 100vw, 1333px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 7: Frequenzgang<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p>In der Darstellung ist auf der linken Achse die Verst\u00e4rkung in Dezibel und auf der rechten Achse die Phasenverschiebung angegeben. Es l\u00e4sst sich erkennen, dass der Verst\u00e4rker in einem breiten Bereich von etwa 100&nbsp;Hertz bis \u00fcber 100&nbsp;Kilohertz eine konstante Verst\u00e4rkung von rund 32&nbsp;Dezibel aufweist. Diese entspricht genau der linearen Verst\u00e4rkung von 42&nbsp;[&nbsp;20*log(42)&nbsp;=&nbsp;32)&nbsp;]. Dieser Bereich stellt die Arbeitsbandbreite der Schaltung dar, in der das Eingangssignal weitgehend unverf\u00e4lscht verst\u00e4rkt wird. Unterhalb von etwa 100 Hz f\u00e4llt die Verst\u00e4rkung deutlich ab. Dies ist auf die Koppelkondensatoren im Eingangs- und Ausgangszweig zur\u00fcckzuf\u00fchren, die tieffrequente Anteile zunehmend sperren und somit einen Hochpasscharakter erzeugen. Oberhalb von rund 100&nbsp;KHz setzt ebenfalls ein Abfall der Verst\u00e4rkung ein. Ursache hierf\u00fcr sind die internen Kapazit\u00e4ten der Transistoren sowie parasit\u00e4re Kapazit\u00e4ten in der Schaltung, die eine Tiefpasswirkung hervorrufen.<\/p>\n\n\n\n<p>Im Audiobereich zwischen 20&nbsp;Hz und 20&nbsp;KHz bleibt die Verst\u00e4rkung insgesamt sehr konstant, wobei jedoch die tiefsten Frequenzen im Bassbereich durch die Grenzfrequenz bei etwa 100&nbsp;Hz bereits etwas abgeschw\u00e4cht werden. F\u00fcr Sprach- und Musikwiedergabe ist dies in der Regel unkritisch, f\u00fcr hochwertige Hi-Fi-Anwendungen w\u00e4ren jedoch eine Vergr\u00f6\u00dferung der Koppelkondensatoren und weitere Ma\u00dfnahmen sinnvoll, um den \u00dcbertragungsbereich auch im Tiefbassbereich bis 20 Hz auszudehnen. Die obere Grenzfrequenz liegt deutlich oberhalb des H\u00f6rbereichs, sodass hohe T\u00f6ne ohne Einschr\u00e4nkung \u00fcbertragen werden. Der Phasengang zeigt, dass das Ausgangssignal im linearen Bereich eine konstante Verschiebung von etwa minus 180&nbsp;Grad aufweist, was der Invertierung durch die Eingangsstufe entspricht. Erst unterhalb der unteren Grenzfrequenz und oberhalb der oberen Grenzfrequenz treten weitere Phasendrehungen auf, die charakteristisch f\u00fcr Hoch- und Tiefp\u00e4sse sind.<\/p>\n\n\n\n<p>Insgesamt best\u00e4tigt das Frequenzgangdiagramm, dass der Verst\u00e4rker im gesamten relevanten Audiofrequenzbereich mit gleichm\u00e4\u00dfiger Verst\u00e4rkung arbeitet und nur bei sehr tiefen Frequenzen Einschr\u00e4nkungen auftreten, w\u00e4hrend der Hochtonbereich unverf\u00e4lscht wiedergegeben wird.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Vom diskreten Verst\u00e4rker zum Audio IC<\/h2>\n\n\n\n<p>Die Entwicklung und Analyse diskreter Audioverst\u00e4rker bietet einen wertvollen Einblick in die grundlegenden Funktionsprinzipien der Elektronik. Durch den Aufbau mit einzelnen Transistoren, Widerst\u00e4nden, Dioden und Kondensatoren wird unmittelbar nachvollziehbar, wie Vorverst\u00e4rkerstufen, Arbeitspunkte, Biasnetzwerke und Gegentaktendstufen zusammenspielen, um ein schwaches Eingangssignal mit ausreichender Leistung f\u00fcr den Betrieb eines Lautsprechers zu verst\u00e4rken. Solche Experimente mit diskreten Schaltungen sind vor allem in der Ausbildung und im Labor von gro\u00dfem didaktischen Wert, da sie ein tiefes Verst\u00e4ndnis f\u00fcr Bauteilfunktionen, Arbeitspunkte und nicht ideale Effekte wie Verzerrungen oder Frequenzgangbegrenzungen vermitteln. Zudem erlaubt der diskrete Aufbau umfangreiche eigene Experimente und Optimierungen.<\/p>\n\n\n\n<p>Im praktischen Einsatz zeigen sich jedoch auch die Grenzen diskreter Audioverst\u00e4rker. Einerseits erfordert der Aufbau relativ viele Bauteile, die sorgf\u00e4ltig dimensioniert werden m\u00fcssen. Besonders die thermische Stabilit\u00e4t ist kritisch, da diskrete Transistoren bei Erw\u00e4rmung ihre Kennwerte ver\u00e4ndern k\u00f6nnen, was zu Verzerrungen oder bei hohen Leistungen sogar zur Zerst\u00f6rung der Bauteile f\u00fchren kann. Hinzu kommt, dass diskrete Schaltungen meist mehr Platz auf der Leiterplatte beanspruchen, was bei modernen Ger\u00e4ten ein entscheidender Nachteil ist.<\/p>\n\n\n\n<p>Audio-ICs (Integrated Circuits) bieten hier eine kompakte und praxistaugliche Alternative. In einem einzigen Geh\u00e4use sind Vorstufen, Endstufen, Schutzschaltungen und oft auch Zusatzfunktionen wie Kurzschluss- und \u00dcberhitzungsschutz integriert. Dies f\u00fchrt zu einer hohen Betriebssicherheit und reduziert den Schaltungsaufwand erheblich. Auch die Fertigungskosten sinken deutlich, da anstelle vieler Einzelbauteile nur ein einziges IC ben\u00f6tigt wird, das in gro\u00dfen St\u00fcckzahlen sehr g\u00fcnstig produziert werden kann. Zudem l\u00e4sst sich mit ICs leichter eine gleichbleibend hohe Qualit\u00e4t erreichen, da die Bauteiltoleranzen innerhalb eines integrierten Schaltkreises wesentlich geringer sind als bei diskreten Bauteilen.<\/p>\n\n\n\n<p>Auf der anderen Seite verliert man mit der Verwendung von Audio-ICs ein St\u00fcck weit die M\u00f6glichkeit, die Schaltung im Detail zu verstehen und zu beeinflussen. W\u00e4hrend beim diskreten Aufbau jeder Widerstand und Transistor gezielt ver\u00e4ndert und das Verhalten der Schaltung unmittelbar untersucht werden kann, bleibt der innere Aufbau eines Audio-ICs f\u00fcr den Anwender eine \u201eBlack Box\u201c. F\u00fcr Lernzwecke und Experimente ist daher der diskrete Verst\u00e4rker unverzichtbar, w\u00e4hrend in der industriellen Praxis aufgrund von Zuverl\u00e4ssigkeit, Kosten und Bauraum fast ausschlie\u00dflich integrierte L\u00f6sungen eingesetzt werden. Lediglich im High-End- Bereich sind weiterhin noch diskrete Komponenten zu finden.<\/p>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-columns is-layout-flex wp-container-core-columns-is-layout-28f84493 wp-block-columns-is-layout-flex\">\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\" style=\"flex-basis:50%\">\n<p>Der LM386 <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">(Bild&nbsp;8)<\/mark> ist ein weit verbreiteter, integrierter Audioverst\u00e4rker in einem kleinen, 8-poligen DIP- oder SO-IC-Geh\u00e4use. Er wurde speziell f\u00fcr batteriebetriebene Anwendungen entwickelt und arbeitet mit Versorgungsspannungen zwischen 4 und 12&nbsp;V. Die Ausgangsleistung liegt typischerweise bei etwa 0,5&nbsp;W an 8&nbsp;\u2126 bei 9&nbsp;V Versorgung, was f\u00fcr tragbare Radios, kleine Lautsprecherboxen oder einfache Musikverst\u00e4rker vollkommen ausreicht.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n<div class=\"wp-block-column is-layout-flow wp-block-column-is-layout-flow\" style=\"flex-basis:50%\">\n<figure class=\"wp-block-image size-full is-resized is-style-bordered\" style=\"margin-top:var(--wp--preset--spacing--20);margin-bottom:var(--wp--preset--spacing--20)\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"556\" height=\"487\" src=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/08-Audio_IC.jpg\" alt=\"Integrierter NF-Verst\u00e4rker LM386\" class=\"wp-image-4928\" style=\"width:250px\" srcset=\"https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/08-Audio_IC.jpg 556w, https:\/\/elvjournal.elv.com\/wp-content\/uploads\/08-Audio_IC-300x263.jpg 300w\" sizes=\"auto, (max-width: 556px) 100vw, 556px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Bild 8: Integrierter NF-Verst\u00e4rker LM386<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<p>Im Grundbetrieb besitzt der LM386 eine feste Spannungsverst\u00e4rkung von 20, die sich durch externe Beschaltung auf bis zu 200 erh\u00f6hen l\u00e4sst. Durch seine interne Gegenkopplung und Schutzschaltungen ben\u00f6tigt er nur wenige externe Bauteile: meist gen\u00fcgen ein Eingangskondensator, ein Bypass-Kondensator zur Stabilisierung und ein Koppelkondensator zum Lautsprecher. Zu den Vorteilen des LM386 z\u00e4hlen die einfache Anwendung, geringe Kosten, kompakte Bauweise und integrierte Schutzfunktionen wie thermische Absicherung. Im Inneren des ICs arbeitet eine Gegentaktstufe, die dem diskreten Aufbau nach <mark style=\"background-color:rgba(0, 0, 0, 0)\" class=\"has-inline-color has-blue-color\">Bild&nbsp;4<\/mark> sehr \u00e4hnlich ist. Zus\u00e4tzliche interne Transistoren sorgen lediglich f\u00fcr eine thermische Stabilisierung und die h\u00f6here Gesamtverst\u00e4rkung.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Erg\u00e4nzungen und Anregungen<\/h2>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Wie ver\u00e4ndert sich der Klang des Verst\u00e4rkers, wenn man die Dioden D1 und D2 kurzschlie\u00dft (\u00dcbernahmeverzerrung!)<\/li>\n\n\n\n<li>Welche Widerst\u00e4nde beeinflussen den Verst\u00e4rkungsfaktor der Schaltung nach Bild 3?<\/li>\n\n\n\n<li>Wie k\u00f6nnte man den Frequenzgang des Verst\u00e4rkers erweitern oder reduzieren (Stichwort Kondensatoren)<\/li>\n\n\n\n<li>Was passiert, wenn man versucht die Verst\u00e4rkung zu stark zu erh\u00f6hen?<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Ausblick<\/h2>\n\n\n\n<p>Nachdem in diesem Artikel die Grundlagen der Niederfrequenz-Audioverst\u00e4rkungstechnik mit diskreter Gegentaktendstufe detailliert erl\u00e4utert wurden, soll im n\u00e4chsten Schritt der Blick auf einen kompletten kleinen Stereo-Verst\u00e4rker gerichtet werden. W\u00e4hrend die bisher vorgestellte diskrete Schaltung aus einzelnen Transistoren, Widerst\u00e4nden, Dioden und Kondensatoren besteht und sich hervorragend zum Verst\u00e4ndnis der grundlegenden Verst\u00e4rkerprinzipien eignet, bietet der Einsatz integrierter Schaltungen (ICs) deutliche Vorteile in Bezug auf Kompaktheit, Zuverl\u00e4ssigkeit und Praxistauglichkeit.<\/p>\n\n\n\n<p>Ein kompakter Stereo-Verst\u00e4rker l\u00e4sst sich mit wenigen Bauteilen realisieren, wenn statt diskreter Komponenten ein Audioverst\u00e4rker-IC eingesetzt wird. Mit geeigneten Komponenten k\u00f6nnen zwei Kan\u00e4le (links und rechts) f\u00fcr die Stereowiedergabe aufgebaut werden, sodass sich ein vollst\u00e4ndiger, transportabler Verst\u00e4rker ergibt. Durch den Einsatz von ICs f\u00e4llt der Platzbedarf sehr gering aus, was die Konstruktion tragbarer Ger\u00e4te oder kompakter aktiver Lautsprecherboxen erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n\n\n<p>Trotz der geringen Schaltungsgr\u00f6\u00dfe kann ein solcher Verst\u00e4rker f\u00fcr viele Anwendungen praktisch genutzt werden. So eignet er sich beispielsweise als tragbare Lautsprecherbox f\u00fcr Handys, Tablets oder MP3-Player, die in der Regel nur \u00fcber Kopfh\u00f6rerausg\u00e4nge verf\u00fcgen. Mit einem zus\u00e4tzlichen Audioverst\u00e4rker k\u00f6nnen solche Ger\u00e4te auch gr\u00f6\u00dfere Lautsprecher ansteuern, sodass Musik, Sprache oder andere Audiosignale in deutlich h\u00f6herer Lautst\u00e4rke und mit besserem Klang erlebbar werden.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Erforderliches Material:<\/h2>\n\n\n<div class=\"alignnone wp-block-dhsv-product-teaser\">\n    <div data-component=\"ProductTeaser\" data-props=\"{&quot;productIds&quot;:&quot;158980,156575&quot;,&quot;view&quot;:&quot;list&quot;,&quot;slider&quot;:true,&quot;sliderMobile&quot;:true,&quot;align&quot;:&quot;none&quot;}\"><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p><strong>Au\u00dferdem ben\u00f6tigen Sie:<\/strong><\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>2x npn-Transistor, z.&nbsp;B Modul BC847 oder BC547<\/li>\n\n\n\n<li>1x npn-Transistor, z.&nbsp;B Modul BC847 oder BC547<\/li>\n\n\n\n<li>Widerst\u00e4nde und Kondensatoren<\/li>\n\n\n\n<li>Batteriehalter<\/li>\n\n\n\n<li>Breadboards<\/li>\n\n\n\n<li>8-\u2126-Lautsprecher<br><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-gray-lightest-100-background-color has-background\" style=\"padding-top:var(--wp--preset--spacing--20);padding-right:var(--wp--preset--spacing--20);padding-bottom:var(--wp--preset--spacing--20);padding-left:var(--wp--preset--spacing--20)\"><strong>\u00dcber den Autor<br><\/strong>Dr. G\u00fcnter Spanner ist als Autor zu den Themen Elektronik, Sensortechnik und Mikrocontroller einem weiten Fachpublikum bekannt. Schwerpunkt seiner hauptberuflichen T\u00e4tigkeit f\u00fcr verschiedene Gro\u00dfkonzerne wie Siemens und ABB ist die Projektleitung im Bereich Entwicklung und Technologie-Management. Der Dozent fu\u0308r Physik und Elektrotechnik hat zudem zahlreiche Fachartikel und Bu\u0308cher vero\u0308ffentlicht sowie Kurse und Lernpakete erstellt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>NPN und PNP bilden das perfekte Duo f\u00fcr saubere, effiziente Audioverst\u00e4rkung. 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