Verstärker

Verstärker - Das Herz jeder Funkstation

Verstärker sind überall in der Funktechnik: im Empfänger, im Sender, im Mikrofon. Mit 33 Fragen ist dies ein zentrales Thema!

Stell dir vor: Ein Verstärker ist wie ein Megaphon:

Du sprichst leise rein (Eingangssignal) → es kommt laut raus (Ausgangssignal)
Die Form deiner Stimme bleibt gleich (bei guten Verstärkern)
Die Energie kommt aus der Batterie (Stromversorgung), nicht aus deiner Stimme

Fragen AD401-AD405: Kollektorschaltung (Emitterfolger)

Fragen AD401-AD404 zeigen alle die gleiche Schaltung - eine Kollektorschaltung:

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So erkennst du eine Kollektorschaltung:

Eingang an der Basis
Ausgang am Emitter
Kollektor liegt direkt an der Versorgungsspannung (kein Widerstand!)

Eigenschaften der Kollektorschaltung:

Eigenschaft	Wert
Spannungsverstärkung $v_U$	Klein (0,9 - 0,98)
Phasenverschiebung $\varphi$	0° (keine Invertierung)
Eingangsimpedanz	Sehr hoch
Ausgangsimpedanz	Sehr niedrig

Antworten AD401-AD405:

AD401: Verstärker in Kollektorschaltung
AD402: $v_U$ klein (0,9-0,98), $\varphi$ = 0°
AD403: Ausgangsimpedanz sehr niedrig im Vergleich zur Eingangsimpedanz
AD404: Kann als Pufferstufe zwischen Oszillator und Last verwendet werden
AD405: Phasenverschiebung = 0°

Frage AD406: Ausgangssignal Kollektorschaltung

Frage AD406 zeigt ein Eingangssignal und fragt nach dem Ausgangssignal:

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Das richtige Ausgangssignal (gleiche Phase, etwas kleiner):

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Merke: Kollektorschaltung = 0° Phasenverschiebung = Signal bleibt "aufrecht"

Fragen AD407-AD410: Emitterschaltung

Frage AD407 fragt nach der Phasenverschiebung der Emitterschaltung:

Antwort: Die Phasenverschiebung beträgt 180° (Signal wird invertiert!).

Frage AD408 zeigt die Phasenlage in einer Emitterschaltung:

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Fragen AD409-AD410 zeigen eine Emitterschaltung:

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So erkennst du eine Emitterschaltung:

Eingang an der Basis
Ausgang am Kollektor
Emitter über Widerstand an Masse (oft mit Kondensator überbrückt)

Antworten AD409-AD410:

AD409: Verstärker in Emitterschaltung
AD410: $v_U$ groß (100-300), $\varphi$ = 180°

Vergleich: Emitter- vs. Kollektorschaltung

Emitterschaltung
Verstärkung: HOCH (100-300)
Phase: 180° (invertiert)
Anwendung: Verstärkung

Kollektorschaltung
Verstärkung: ≈ 1 (0,9-0,98)
Phase: 0° (nicht invertiert)
Anwendung: Puffer, Impedanzwandlung

Fragen AD411-AD415: Bauteile in der Verstärkerschaltung

Frage AD411 fragt nach der Funktion von $R_1$ und $R_2$:

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Antwort: $R_1$ und $R_2$ dienen zur Einstellung der Basisvorspannung (Arbeitspunkt).

Frage AD412 fragt nach der Funktion von $C_1$ und $C_2$:

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Antwort: $C_1$ und $C_2$ dienen zur Wechselstromkopplung und Gleichspannungsentkopplung.

Fragen AD413-AD415 fragen nach dem Emitterkondensator:

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Antworten AD413-AD415:

AD413: $C_1$ dient zur Maximierung der Wechselspannungsverstärkung
AD414: Ohne $C_1$ nimmt die Verstärkung ab
AD415: Ohne Emitterkondensator sinkt die Verstärkung auf etwa 10

Frage AD416: Arbeitspunkte und Betriebsarten

Frage AD416 zeigt die Steuerkennlinie eines Transistors mit vier Arbeitspunkten:

Transistor-Steuerkennlinie mit Arbeitspunkten

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Zuordnung der Arbeitspunkte:

AP₁ (ganz unten) = C-Betrieb
AP₂ (am Knick) = B-Betrieb
AP₃ (leicht darüber) = AB-Betrieb
AP₄ (in der Mitte) = A-Betrieb

Fragen AD417-AD422: Betriebsarten (A, AB, B, C)

Die Betriebsart bestimmt Wirkungsgrad und Verzerrungen:

Klasse	Ruhestrom	Wirkungsgrad	Verzerrungen	Anwendung
A	Hoch (~100%)	~40%	Sehr gering	NF, Linear
AB	Gering-Mittel	~50-70%	Gering	SSB, Linear
B	Sehr gering	~80%	Gering	SSB, Gegentakt
C	Null!	80-87%	Hoch	FM, CW

Antworten AD417-AD422:

AD417: Im B-Betrieb: Wenn Basis-Emitterspannung steigt → Kollektorstrom nimmt erheblich zu
AD418: Ruhestrom im C-Betrieb: Null Ampere
AD419: A-Betrieb: ~40% Wirkungsgrad, sehr geringe Verzerrungen, hoher Ruhestrom
AD420: B-Betrieb: ~80% Wirkungsgrad, geringe Verzerrungen, sehr geringer Ruhestrom
AD421: C-Betrieb: 80-87% Wirkungsgrad, hohe Verzerrungen, Ruhestrom null
AD422: SSB-Sender: A-, AB- oder B-Betrieb (NICHT C-Betrieb wegen Verzerrungen!)

Wichtig für SSB: C-Betrieb ist für SSB nicht geeignet, weil die hohen Verzerrungen das Signal zerstören würden!

Frage AD423: Übersteuerung

Frage AD423 fragt, was bei Übersteuerung eines SSB-Verstärkers passiert:

Antwort: Übersteuerung führt zu Splatter auf benachbarten Frequenzen (Störungen der Nachbarkanäle).

Fragen AD424-AD425: Ausgangsleistung berechnen

Die Ausgangsleistung hängt vom Wirkungsgrad ab:

$P_{aus} = P_{ein} \cdot \eta = U \cdot I \cdot \eta$

Beispielrechnung AD424 (A-Betrieb): U = 50 V, I = 2 A, η ≈ 0,40

$P_{ein} = 50\,\text{V} \cdot 2\,\text{A} = 100\,\text{W}$
$P_{aus} = 100\,\text{W} \cdot 0{,}40 = 40\,\text{W}$

Beispielrechnung AD425 (C-Betrieb): U = 50 V, I = 2 A, η ≈ 0,85

$P_{ein} = 50\,\text{V} \cdot 2\,\text{A} = 100\,\text{W}$
$P_{aus} = 100\,\text{W} \cdot 0{,}85 = 85\,\text{W}$

Fragen AD426-AD428: Verstärkung in dB

Frage AD426: Verstärkung 16 dB, Eingangsleistung 1 W

Merke: +10 dB = 10× Leistung, +3 dB = 2× Leistung
Also: 16 dB = 10 dB + 3 dB + 3 dB = 10 × 2 × 2 = 40×

$P_{aus} = 1\,\text{W} \cdot 40 = 40\,\text{W}$

Frage AD427: Spannungsverstärkung von 1 mV auf 4 mV

$v = \frac{4\,\text{mV}}{1\,\text{mV}} = 4$
$v_{dB} = 20 \cdot \log_{10}(4) = 20 \cdot 0{,}6 = 12\,\text{dB}$

Frage AD428: Leistungsverstärkung von 2,5 W auf 38 W

$v = \frac{38\,\text{W}}{2{,}5\,\text{W}} = 15{,}2$
$v_{dB} = 10 \cdot \log_{10}(15{,}2) \approx 11{,}8\,\text{dB}$

Fragen AD429-AD430: Wirkungsgrad berechnen

Der Wirkungsgrad berechnet sich:

$\eta = \frac{P_{aus}}{P_{ein}} = \frac{P_{HF}}{P_{DC}}$

Beispielrechnung AD429: $P_{HF,ein}$ = 1 W, $P_{HF,aus}$ = 10 W, $P_{DC}$ = 25 W

$\eta = \frac{P_{HF,aus}}{P_{DC}} = \frac{10\,\text{W}}{25\,\text{W}} = 0{,}40 = 40\%$

Beispielrechnung AD430: $P_{HF}$ = 90 W, U = 12,5 V, I = 16 A

$P_{DC} = 12{,}5\,\text{V} \cdot 16\,\text{A} = 200\,\text{W}$
$\eta = \frac{90\,\text{W}}{200\,\text{W}} = 0{,}45 = 45\%$

Fragen AD431-AD433: Sonstige Verstärker-Themen

Frage AD431 fragt nach der Eigenschaft eines Linearverstärkers:

Antwort: Die Kurvenform am Ausgang entspricht der Kurvenform am Eingang.

Frage AD432 fragt nach der Ursache für Eigenschwingungen:

Antwort: Kopplung zwischen Ausgang und Eingang (ungewollte Rückkopplung).

Frage AD433 fragt nach der Baugruppe zur NF-Bandbreitenbegrenzung:

Antwort: Ein Bandpassfilter begrenzt die NF-Bandbreite eines Mikrofonverstärkers.

Zusammenfassung für die Prüfung

Frage	Thema	Richtige Antwort
AD401	Schaltung erkennen	Kollektorschaltung
AD402	Kollektorschaltung Eigenschaften	v_U klein, φ = 0°
AD403	Kollektorschaltung Impedanz	Ausgang sehr niedrig
AD404	Kollektorschaltung Anwendung	Pufferstufe
AD405	Kollektorschaltung Phase	0°
AD406	Ausgangssignal Kollektor	Gleiche Phase, etwas kleiner
AD407	Emitterschaltung Phase	180°
AD408	Phasenlage Emitter	Invertiert (180°)
AD409	Schaltung erkennen	Emitterschaltung
AD410	Emitterschaltung Eigenschaften	v_U groß, φ = 180°
AD411	R1/R2 Funktion	Basisvorspannung einstellen
AD412	C1/C2 Funktion	Wechselstromkopplung
AD413	Emitterkondensator Funktion	Maximiert Verstärkung
AD414	Ohne Emitterkondensator	Verstärkung nimmt ab
AD415	Verstärkung ohne C	Sinkt auf ~10
AD416	Arbeitspunkte zuordnen	AP1=C, AP2=B, AP3=AB, AP4=A
AD417	B-Betrieb U_BE erhöht	Kollektorstrom steigt
AD418	Ruhestrom C-Betrieb	Null Ampere
AD419	A-Betrieb Merkmale	40%, geringe Verzerrung, hoher Ruhestrom
AD420	B-Betrieb Merkmale	80%, geringe Verzerrung, geringer Ruhestrom
AD421	C-Betrieb Merkmale	80-87%, hohe Verzerrung, Ruhestrom null
AD422	SSB-Sender Betriebsart	A-, AB- oder B-Betrieb
AD423	Übersteuerung SSB	Splatter
AD424	Leistung A-Betrieb	≈ 40 W
AD425	Leistung C-Betrieb	≈ 85 W
AD426	16 dB Verstärkung	40 W
AD427	Spannungsverstärkung dB	12 dB
AD428	Leistungsverstärkung dB	11,8 dB
AD429	Wirkungsgrad Treiber	40%
AD430	Wirkungsgrad berechnen	45%
AD431	Linearverstärker	Kurvenform bleibt gleich
AD432	Eigenschwingungen Ursache	Kopplung Ausgang-Eingang
AD433	NF-Bandbreitenbegrenzung	Bandpassfilter

Wissenskontrolle

0 / 33 Fragen richtig

AD401

Bei dieser Schaltung handelt es sich um ...

🔍

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AD402

Was lässt sich über die Wechselspannungsverstärkung $v_U$ und die Phasenverschiebung $\varphi$ zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung dieser Schaltung aussagen?

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AD403

Die Ausgangsimpedanz dieser Schaltung ist ...

🔍

AD404

Diese Schaltung kann unter anderem als ...

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AD405

Welche Phasenverschiebung tritt zwischen den sinusförmigen Ein- und Ausgangsspannungen eines Transistorverstärkers in Kollektorschaltung auf?

AD406

An den Eingang dieser Schaltung wird das folgende Signal gelegt. Welches ist ein mögliches Ausgangssignal $U_{\textrm{A}}$?

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AD407

Welche Phasenverschiebung tritt zwischen den sinusförmigen Ein- und Ausgangsspannungen eines Transistorverstärkers in Emitterschaltung auf?

AD408

Das Signal $U_{\textrm{E}}$ wird auf den Eingang folgender Schaltung gegeben. In welcher Antwort sind alle dargestellten Signale phasenrichtig zugeordnet?

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AD409

Bei dieser Schaltung handelt es sich um ...

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AD410

Was lässt sich über die Wechselspannungsverstärkung $v_U$ und die Phasenverschiebung $\varphi$ zwischen Ausgangs- und Eingangsspannung dieser Schaltung aussagen?

🔍

AD411

Welche Funktion haben die Widerstände $R_1$ und $R_2$ in der folgenden Schaltung? Sie dienen zur ...

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AD412

Welche Funktion haben die Kondensatoren $C_1$ und $C_2$ in der folgenden Schaltung? Sie dienen zur ...

🔍

AD413

Welche Funktion hat der Kondensator $C_1$ in der folgenden Schaltung? Er dient zur ...

🔍

AD414

Wie verhält sich die Spannungsverstärkung bei der folgenden Schaltung, wenn der Kondensator $C_1$ entfernt wird?

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AD415

Bei folgender Emitterschaltung wird die Schaltung ohne den Emitterkondensator betrieben. Auf welchen Betrag sinkt die Spannungsverstärkung ungefähr?

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AD416

Das folgende Bild zeigt eine idealisierte Steuerkennlinie eines Transistors mit vier eingezeichneten Arbeitspunkten $\text{AP}_1$ bis $\text{AP}_4$. Welcher Arbeitspunkt ist welcher Verstärkerbetriebsart zuzuordnen?

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AD417

Wie verhält sich der Kollektorstrom eines NPN-Transistors in einer HF-Verstärkerstufe im B-Betrieb, wenn die Basis-Emitterspannung erhöht wird?

AD418

In welcher Größenordnung liegt der Ruhestrom eines HF-Leistungsverstärkers im C-Betrieb?

AD419

Welche Merkmale hat ein HF-Leistungsverstärker im A-Betrieb?

AD420

Welche Merkmale hat ein HF-Leistungsverstärker im B-Betrieb?

AD421

Welche Merkmale hat ein HF-Leistungsverstärker im C-Betrieb?

AD422

In welchem Arbeitspunkt kann ein HF-Leistungsverstärker für einen SSB-Sender betrieben werden?

AD423

Wenn ein linearer HF-Leistungsverstärker im AB-Betrieb durch ein SSB-Signal übersteuert wird, führt dies zu ...

AD424

Ein HF-Leistungsverstärker im A-Betrieb wird mit einer Drainspannung von 50 V und einem Drainstrom von 2 A betrieben. Wie hoch ist die zu erwartende Ausgangsleistung des Verstärkers?

AD425

Ein HF-Leistungsverstärker im C-Betrieb wird mit einer Drainspannung von 50 V und einem Drainstrom von 2 A betrieben. Wie hoch ist die zu erwartende Ausgangsleistung des Verstärkers?

AD426

Ein HF-Leistungsverstärker hat eine Verstärkung von 16 dB. Welche HF-Ausgangsleistung ist zu erwarten, wenn der Verstärker mit 1 W HF-Eingangsleistung angesteuert wird?

AD427

Ein NF-Verstärker hebt die Eingangsspannung von 1 mV auf 4 mV Ausgangsspannung an. Eingangs- und Ausgangswiderstand sind gleich. Wie groß ist die Spannungsverstärkung des Verstärkers?

AD428

Ein Leistungsverstärker hebt die Eingangsleistung von 2,5 W auf 38 W Ausgangsleistung an. Dem entspricht eine Leistungsverstärkung von ...

AD429

Eine Treiberstufe eines HF-Verstärkers braucht am Eingang eine Leistung von 1 W, um am Ausgang 10 W an die Endstufe abgeben zu können. Sie benötigt dazu eine Gleichstromleistung von 25 W. Wie hoch ist der Wirkungsgrad der Treiberstufe?

AD430

Ein HF-Verstärker ist an eine 12,5 V-Gleichstrom-Versorgung angeschlossen. Wenn die HF-Ausgangsleistung des Verstärkers 90 W beträgt, zeigt das an die Stromversorgung angeschlossene Strommessgerät 16 A an. Der Wirkungsgrad des Verstärkers beträgt ...

AD431

Welche Eigenschaft besitzt ein Linearverstärker?

AD432

Was ist die Ursache für Eigenschwingungen eines Verstärkers?

AD433

Welche Baugruppe sollte für die Begrenzung der NF-Bandbreite eines Mikrofonverstärkers verwendet werden?

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