Diese Endstufe ist 2014 von mir erstellt, getestet und als Stereoverstärker in einem Gehäuse zusammengefügt worden. Dem Bau sind folgende Gedanken und Wünsche vorausgegangen:

1 : wie kann man das leidige Problem  der Übernahmeverzerrung aus der Welt schaffen, also Klasse B-Betrieb ohne Ruhestrom und das Ganze ohne Verzerrungen?

Mit rauscharmen Operationsverstärkern wie dem  LF356 ist dies nahezu perfekt möglich. Durch seine enorme Verstärkung kombiniert mit hoher Rückkopplung am Minuseingang bügelt er die Übernahmeverzerrung fast komplett aus. Da die EB-Übernahmespannung der Endstufentreiber-transistoren nach dem Nulldurchgang zunächst unter dem Durchschaltschwellenwert liegt, erkennt der Minuseingang des OP keine Änderung am Ausgang der Endstufe. Es entsteht also keine Gegenkopplung und der OP verstärkt das Signal maximal. Erst wenn die EB-Sperrspannung von 0,65 V pro  Treibertransistor überwunden ist und die Endstufe das Signal endlich verstärkt, zeigt  sich eine Änderung am Minuseingang und der OP fährt die Verstärkung entsprechend  der Gegenkopplungseinstellung zurück. Da der LF356 diese Verstärkungsänderung extrem schnell realisiert, erkennt man die zeitlich bedingte Verzerrung am Oszilloskop erst ab 10Khz. Klanglich ist kein Unterschied feststellbar. Hauptsächlich der Temperaturkompensation wegen an den Treibertransistoren sind bei dieser Endstufe trotzdem Vorspannungswiderstände eingebaut worden, die die jeweilige Endstufe an die Grenze des Sperr / Durchschaltzustandes führen ( Emitter-Basis-Spannung = 0,50 Volt ), also quasi ruhestromlos. Der OP hat auf diese Weise jetzt nur mehr sehr kleine Verzerrungen auszumerzen, die am Oszilloskop auch  im KHz-Bereich nun gänzlich verschwunden sind. Der Gesamtverbrauch der Endstufe liegt so im Ruhezustand bei 2 x 10 mA.

2 : Wie kann ich bei 30 Volt Betriebsspannung die Leistung auf über 15 Watt bringen?
Die Lösung heißt Brückenverstärker. Es arbeiten in diesem Fall zwei Endstufen gegeneinander. Der Verbraucher wird zwischen den beiden Endstufen angeschlossen und nicht wie üblich zwischen Endstufe und Masse. Man profitiert in diesem Fall von der doppelten Effektivspannung, logischerweise vom doppelten Ausgangsstrom und somit von einer 4fachen Ausgangsleistung. Das Dumme an der Sache ist nur, der Ausgang einer der Verstärker muß invertiert werden. Was bei Röhren und Transistorverstärkern nicht so einfach vollziehbar erscheint, läßt sich mit dem OP einfach realisieren. Einer der Operationsverstärker wird als Verstärker geschaltet, der andere als 1/1 Inverter. Mit dieser Schaltung erreicht man nahezu 50 Watt RMS an 8 Ohm und 90 Watt an 4 Ohm bei 30 Volt Speisespannung. Angemessene Kühlkörper sind selbstverständlich.

3 : Einfachheitshalber sollte der Verstärker mit einer einzigen Spannung funktionieren.

Da der OP. an maximal +15 / -15 Volt betrieben werden sollte, habe ich mich für 30 Volt Betriebsspannung entschieden und damit die Vorspannwiderstände auch dementsprechend dimensioniert. An den mittleren EB-Widerständen des Spannungsteilers fallen ungefähr 0,5 Volt ab, die der Op jetzt nicht mehr nachzuregulieren braucht. Bei weniger Betriebsspannung sollten diese Widerstandswerte entsprechend abgeändert werden. Zum Halbieren der Betriebsspannung am Pluseingang dient der Spannungsteiler mit 2 x 10 KOhm. Die halbierte Spannung wird dann zwecks hoher Eingangsimpedanz über 100 KOhm dem +Eingang zugeführt. Die Gegenkopplung zum Minuseingang muß in diesem Fall durch  einen Elko von 100 µF an Masse entkoppelt werden. Auf diese Weise funktioniert der OP.  problemlos an einer einzigen positiven Spannung.

Die thermische Sicherung sollte wirksam sein aber trotzdem so einfach wie nur möglich.

Mit keiner anderen Schaltung läßt sich dieses Problem besser lösen als mit  der komplementären Darlington-Gegentaktendstufe. Der Spannungsabfall am Emitterwiderstand des Treibertransistors, dessen Wert schaltungsspezifisch gewählt werden kann, regelt die Basis-Emitterspannung  bei Erwärmung der Endstufe nämlich automatisch zurück. Da die Treibertransistoren mit maximal 0,5 Volt vorgespannt sind, fließt in den Endstufentransistoren praktisch kein oder nur ein sehr minimaler Strom. Sollte sich die Endstufe  erhitzen und dadurch der Kollektorgleichstrom zu sehr ansteigen, so steigt über die Basis der Endtransistoren ebenfalls der CE-Strom der Treibertransistoren an, was an den Emitterwiderständen der Treiberstufe einen höheren Spannungsabfall zur Folge hat. Die Treiberstufe geht hierdurch wieder in den sperrenden Zustand über. Das Ganze funktioniert recht gut bis zu einer Betriebsspannung von  31 Volt. Auch bei übermäßiger Erhitzung werden die Endtransistoren nicht  weiter leitend.

Sollten Sie sich zum Nachbau dieser sehr einfachen, aber trotzdem guten und sehr kraftvollen Endstufe entscheiden, stehe ich Ihnen bei Fragen und Materialwahl  gerne zur Verfügung. Beim Betrieb an 4 Ohm Lautsprechern und Stereobetrieb muß ein Netzteil vun mindestens 5 A stabilisiert vorgesehen werden. Der Potentiometer am Spannungsteiler der Inverterstufe wird bei sehr leisem Signal so eingestellt, dass keine Verzerrung mehr hörbar ist.Die Sekunddärtrafospannung sollte 26 bis 27 Volt betragen. Ich wünsche Ihnen viel Spass beim Nachbau.                 Nockels Serge                      Bollendorf, den 22.08.2014.

Folgende Änderungen wurden unternommen:

Um auf 4 getrennte Endstufen zugreifen zu können, wurden 2 Elkos von 10000 µF, c9 u. c10  mit jeweils einem Widerstand hinzugefügt. Man hat jetzt die Wahl, 4 Lautsprecherkanäle mit jeweils 1/4 Leistung an Masse zu koppeln oder aber mit voller Leistung in Brückenschaltung zu betreiben.

Die Treibertransistoren haben einen Kollektorwiderstand erhalten, was erstens eine Verzögerung im KHz-Bereich ausschließt und zweitens den Ausgangsgleichstrom herabsetzt.

Durch die Verbindung von Ausgang OP1 zum +Eingang OP2 des anderen Kanals und umgekehrt ist an den OP2-Ausgängen ein Surroundeffekt mit zusätzlichem Halleffekt geschaffen worden, jedoch stark abhängig vom Stereoeffekt des jeweiligen Musikstückes. Surround und Hall - Effekt  treten bei 5 / 6 - Kanal an den hinteren Boxen auf. Bei Brückenschaltung ist der Effekt auf alle Boxen verteilt.  Auch lässt sich  der Surround / Hall mit Doppelschalter abschalten.  Es handelt sich hier um einen aktiven Allpass oder auch einfach OP-Phasenschieber, der bei Erhöhung von R22 oder C12 die Phasenverschiebung von 180 Grad ein klein wenig verändert. Der ideale Surroundeffekt läßt sich am besten durch  C12 = 2 bis 8 nF einstellen.

Der Basisspannungsteiler wurde durch R5 / R21 ( 33KOhm ) galvanisch weitgehend vom OP getrennt, da mit 150 Ohm-Werten Gleichspannungsunterschiede zwischen Endstufe und OP Verzerrungen entstehen. Die 33K-Widerstände sollten nicht entfernt werden, da sie bei hoher Belastung ein Gleichspannungs-Wegdriften der Treibertransistoren verhindern.

Die 330Ohm-Widerstände am Spannungsteiler wurden durch Dioden ersetzt um eine bessere BE-Spannungsstabilität an den Treibertransistoren zu gewährleisten. Das OP-Ausgangssignal wird jetzt über 1µF-Elkos zur Basis der Treibertransistoren übertragen.

In seiner ganzen Einfachheit sucht diese 4 - fach - Endstufe ( in Stereo-Ausführung ) mit analogem Surround und Hall ihresgleichen. Die einfache Realisierung der Zusatzeffekte liegt natürlich an der Struktur des Aufbaues und nicht zuletzt an der Überkreuz-Verbindung der beiden Kanäle, die durch Mehrfachdurchlaufen der beiden Kanäle Verzögerung und Phasenverschiebung  des Stereosignals ermöglichen. Hierdurch werden die üblichen komplizierten Methoden wie analoge  Eimerkettenspeicherschaltung überflüssig. Die Endstufe weist einen sehr angenehmen Klang auf und in Verbindung mit einem guten Subwoofer und einigen Spulen stehen ungeahnte Möglichkeiten beim Zusammenschaltung der Lautsprecher zur Verfügung. Es ist unbedingt drauf zu achten, dass die Verstärkung beider Kanäle genau gleich ist, da andernfalls unerwünschte Verzerrungen beim Betreiben im Surroundmodus auftreten.

Nockels Serge   Bollendorf,  März 2015