Verstärker (Technik)

Kleinverstärker.png und Stromgegenkopplung (Meistens wird noch ein Elko parallel zum Emitterwiderstand verwendet. Dieser sorgt dafür, dass die Gegenkopplung nur für den Gleichanteil zur Arbeitspunkteinstellung wirkt, hochfrequente Signale jedoch voll verstärkt werden.)]]

Ein Verstärker ist meistens ein elektronisches Gerät, das ein eingehendes Signal verstärkt weitergibt. Man unterscheidet bei diesen Verstärkern zwischen Spannungsverstärkung, Stromverstärkung, und Leistungsverstärkung.

Neben elektronischen Verstärkern gibt es Verstärker, die nach anderen Prinzipien arbeiten, wie zum Beispiel pneumatische, hydraulische und optische Verstärker.

Einsatz

Verstärker kommen in allen Bereichen der Technik zum Einsatz. Im täglichen Leben werden sie meistens bei der Spannungsverstärkung und mit Spannungsanpassung in der Nachrichtentechnik, in der Unterhaltungselektronik (Effektgeräte, der elektronischen Musikinstrumente und bei elektrischen Musikinstrumenten) eingesetzt.

Funktion

Das eigentlich verstärkende Bauelement ist meistens elektronisch, zum Beispiel ein Transistor oder eine Elektronenröhre.
Diskret aufgebaute Transistorverstärker werden zunehmend durch Operationsverstärker abgelöst.
Aber auch pneumatische und mechanische Verstärker sind bekannt. In der Hochfrequenztechnik kommen auch Maser, IMPATT-Dioden (in parametrischen Verstärkern) oder Tunneldioden zum Einsatz. Als besonders rauscharme Verstärker werden in der Messtechnik in einigen wenigen Fällen auch SQUIDs eingesetzt.

Meistens soll die Verstärkung der Spannung in einem bestimmten Frequenzbereich konstant sein, der durch die untere und die obere Grenzfrequenz gekennzeichnet ist. Es gibt aber auch andere Übertragungsfunktionen, wie zum Beispiel beim Entzerrer-Vorverstärker (EQ = Equalizer). In solchen Fällen lässt sich der Spannungsverstärker gedanklich in einen idealen, breitbandigen Verstärker und einen Filter zerlegen.

Außer analogen Spannungsverstärkern gibt es auch verschiedene Arten von digitalen Verstärkern, bei denen ein analoges Signal zunächst mit einem Analog-Digital-Umsetzer (ADU/ADC) digitalisiert wird, dann verstärkt und mit einem Digital-Analog-Umsetzer (DAU/DAC) wieder in eine Modulationsspannung zurückgewandelt wird.

Der Leistungsbereich reicht von wenigen µW (Hörgerät) bis zu mehreren hundert kW (Rundfunk- und Radarsender).

Störungen

Unvermeidbare Störungen beim Verstärken von Signalen sind Rauschen (siehe auch: Signal-Rausch-Abstand) sowie lineare, nichtlineare und Intermodulationsverzerrungen. Bei digitalen Verstärkern treten zusätzlich Quantisierungsfehler auf. Außerdem können entsprechend Nyquist-Shannon-Abtasttheorem auch Fehler auf Grund zu geringer Abtastfrequenz auftreten.

Anforderungen

In der Messtechnik werden besondere Anforderungen an die Genauigkeit, Rauschzahl, Stabilität und den Frequenzgang, das ist die Abhängigkeit des Verstärkungsfaktors von der Frequenz, der Verstärker gestellt.

Wenn es in der Unterhaltungselektronik und in der Audiotechnik auf HiFi-Qualität ankommt, muss für einen großen Frequenzbereich, der im Hörbereich liegen soll, für einen geraden Frequenzgang und für geringe Verzerrungen (Klirrfaktor) des Signals gesorgt werden.

Dagegen gehört das Thema "Gehörrichtige Lautstärke" zur Psychoakustik.

Gegenkopplung

Viele Verstärker verfügen über eine Gegenkopplung um die hohe Grundverstärkung auf das gewünschte Maß zu reduzieren und die Linearität zu verbessern. Bei mehreren Gegenkopplungszweigen spricht man von verteilter Gegenkopplung.

Siehe auch

Differenzverstärker | Gitarrenverstärker | Knotenpunktverstärker | Leistungsverstärker | Linienverstärker | Mikrofonverstärker | Mikrofonvorverstärker | Operationsverstärker | Optischer Verstärker | Röhrenverstärker | Summenverstärker | Transistorgrundschaltungen | Transistorverstärker | Vorverstärker |

Weblinks

Elektrische Schaltung | Verstärker