Die komplementäre Darlington-Gegentaktendstufe

Allgemeine Vorteile einer Darlington-Schaltung mit komplementären Transistoren:

-kleinere Sperrspannungsstrecke (Diodenstrecke) als bei normalen Darlington-Transistoren ( doppelt )

-somit weniger Verlustspannung und demzufolge weniger Leistungsverlust

-kann als Kollektorbasisschaltung ( Eingangstransistor ) mit reiner Stromverstärkung betrieben werden.

-kann  am Emitter des Treibertransistors  zur Zwischenbasisschaltung modifiziert und mit Spannungs und Stromverstärkung kombiniert betrieben werden.

-als NPN oder PNP-Darlington einsetzbar ( der Eingangstransistor bestimmt jeweils den Typ )

-der Emitterwiderstand des Treibertransistors ist als thermische Sicherung der Endstufe einsetzbar. Eine komplizierte thermische Kompensation wird hierdurch überflüssig.

-die Anschlusszugänglichkeit der beiden Transistoren  

                              Nachteile:

-kaum als fertiges Bauteil im Handel erhältlich.

-relativ schwingfreudig.

Dieses Schaltungsbeispiel beinhaltet eine komplementäre Darlington-Gegentaktendstufe, die ohne komplizierte Temperatur-Kompensation sehr gut funktioniert. Ohne Kühlung der Endtransistoren erhöht der Gesamtstrom der Schaltung sich bei übermässiger Erhitzung ( 150 Grad ) der Endtransistoren lediglich von 20mA normal auf 55mA, was absolut vertretbar ist.

Nehmen wir an, der Stromverstärkungsfaktor der Endtransistoren beträgt lediglich 50. Bei 100 mA Kollektorstrom  der Endtransistoren beträgt der Basisstrom also 2mA, der an R44 / R45  einen zusätzlichen Spannungsabfall von 0,066 Volt produziert und die Basis-Emitterspannung der Eingangstransistoren auf diese Weise reduziert. 

Diese Schaltung funktioniert eigenständig, benötigt aber als vollwertige Endstufe einen kompletten vorgeschalteten Spannungsverstärker mit 100facher Verstärkung. Sie wurde von mir zusammengestellt, mit der Idee, einen Hybridverstärker mit Röhrenspannungsverstärker und anschliessender Transistor-endstufe zu entwerfen.

Diese Schaltung stellt unter den Gezeigten die beste und einfachste Lösung dar, wenn man mit 500 mV Vollaussteuerung auskommt. Der Ausgang ist sehr linear und auch bei 50 KHz sind noch keinerlei Verzerrungen am Ausgang erkennbar. Der Spannungsabfall an P3 und R4 wird durch die Zwischenbasisschaltung der Treibertransistoren ausgeglichen, so dass am Ausgang bei Vollaussteuerung eine SS-Spannung von nahezu 48 Volt anliegt und es wird so eine Verstärkung von 50 bis  60 Watt bei 4 Ohm ermöglicht. Die hohe Rückkopplung vom Ausgang über R2 verbessert den Klirrgrad sehr intensiv und ein einziger Kondensator ( C2 ) hält die ganze Schaltung schwingungsfrei. Eine sehr einfache und kostengünstige Möglichkeit, eine Endstufe mit ausreichend Leistung herzustellen. Der Klirrgrad kann nochmal verbessert werden durch Verdopplung der beiden Endtransistoren T4 und T5.

Bei dieser recht einfachen Schaltung mit einem einzigen Spannungsvorverstärker reichen 10 mV eff. Wechselspannung am Eingang aus um die Endstufe voll auszusteuern. Bei 30 Volt Versorgungsspannung misst man in dem Fall um die 25 Volt ss am Lautsprecher und die Leistung beträgt um die 16 Watt mit 4 Ohm-Lsp. Die hohe Spannungsverstärkung wird möglich durch die in "Transistorschaltungen" beschriebene Push-Pull-Schaltung T1 / T2, zusätzlich unterstützt  durch die Konstantstromquelle. Durch den gleichbleibenden Kollektorstromfluß durch T1 und T2 wird eine annähernde Spannungs-verstärkung von 2000 erreicht und dies ohne jede Verzerrung. Eine weitere Spannungsverstärkung wird von T3 und T4 realisiert   durch deren Teil-Emitterbasisschaltung über R5 / R6 - C3 nach Masse. Hier wird hauptsächlich der Mittelton-Bassbereich angehoben. Die RC-Kombination bestimmt die untere Grenzfrequenz. Diese kann eventuel etwas angehoben werden durch einen etwas kleineren Elko. (Abhängig von den verwendeten Lautsprechern). Bei Schwingungsneigung können R5 resp. R6 etwas vergrössert werden. Da R7/R8 an dem Lautsprecherausgang liegen, kann man diesen Stromweg als Kollektorbasis-Schaltungsanschluss bezeichnen. Über diese beiden Widerstände wird nur Stromverstärkung realisiert.   Die gekoppelte Ausgangsleistung ist mit 30 Volt Speisung auf ungefähr 8 Volt Effektivspannung begrenzt, was das maximale Lautsprechersignal auf 2 A und die Ausgangsleistung somit auf 16 Watt begrenzt.

Diese einfache Schaltung stellt für mich persönlich das Resultat jahrelanger Versuche dar. Der Leistungszuwachs dieser Version ist mit 2 x 45 Volt Betriebsspannung natürlich enorm, jedoch steigt auch die Schwingungsgefahr hier stark an, weil die Treibertransistoren die fehlende Steuerspannung, die an R9 / R12 abfällt, aufbringen muß um voll auszusteuern. Sie vereint folgende Eigenschaften:

- Die Spannungsverstärkung dieser Endstufe resultiert aus der Verstärkung der beiden vorgeschalteten Transistoren sowie zusätzlich der Zwischenbasisschaltung der Treibertransistoren.

- Die Gegenkopplung auf den ersten Transistor ist ebenfalls sehr hoch gewählt, so dass die Treibertransistoren mit sehr minimer EB-Vorspannung betrieben werden können. Der Ruhestrom ist auf nur 20mA pro Endtransistor eingestellt und produziert so kaum Hitze. Eine Rest-Übernahmeverzerrung wird durch die hohe Gegenkopplung ausgemerzt und ist auf diese Weise bis über 20 KHz nicht mehr sichtbar am Ausgang.

- Die Leistung beträgt an 8 Ohm-Lautsprecher 80 Watt RMS / an 4 Ohm werden es 140 Watt. Die   Endleistung liegt bei 80V SS / 6A an 4 Ohm  ohne sichtbare Verzerrung.

- Die Bandbreite umfasst 30 Herz bis 30  KHz mit genau derselben Aussteuerung über den ganzen   Frequenzbereich.

- Als Temperaturkompensation dienen R14  /  R16, da der erhöhte Gleichstrom der Treibertransistoren   ebenfalls denjenigen der Endtransistoren wiedergeben und mit deren Spannungsabfall bei   Temperaturerhöhung die EB-Spannung der Treiber zurückgesetzt wird.

- Die Gleichspannungsmitte wird an P1 ( 68K ) eingestellt. ( 0 mA Gleichstrom am Lautsprecher )

- Die Betriebsspannung sollte 2 x 48 Volt auf keinen Fall überschreiten, da die verwendeten Transistoren      bei Volllast an ihrem maximalen zugelassenen Spannungs-Limit betrieben sind.

- Die Eingangsempfindlichkeit beträgt bei Vollaussteuerung ungefähr 300 mV.

  Viel Spass beim Nachbau dieser äusserst einfachen Schaltung............Nockels Serge  Bollendorf   2018