Verstärker Klasse A

Kniff: Die Schaltung wird nach der Elektrode benannt, die für das Wechselsignal Eingang und Ausgang gemeinsam ist. Der Kollektor liegt ohne Widerstand direkt an der Betriebsspannung, und die Plus-Schiene ist für Wechselspannung Masse — also Kollektorschaltung. Das Erkennungszeichen: kein Kollektorwiderstand, Signal am Emitter abgenommen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• einen Verstärker in Emitterschaltung. – Bei einer Emitterschaltung müsste das Signal am Kollektor abgenommen werden und der Kollektor über einen Widerstand an Plus liegen. Hier hängt er direkt an der Schiene und der Ausgang sitzt am Emitter.
• einen Oszillator in Kollektorschaltung. – Die Schaltungsart ist richtig erkannt, aber ein Oszillator braucht einen Schwingkreis oder ein Laufzeitglied und eine Rückführung vom Ausgang auf den Eingang. Beides fehlt in der Zeichnung: kein Schwingkreis, keine Verbindung von A nach E.
• einen Oszillator in Emitterschaltung. – Doppelt falsch — weder ist eine Rückführung gezeichnet noch liegt der Ausgang am Kollektor.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD401

Kniff: Ohne Kollektorwiderstand gibt es keine Spannungsverstärkung: der Emitter folgt der Basis und bleibt nur um die nahezu konstanten 0,7 V darunter. Damit ist v_U knapp unter 1 und das Ausgangssignal läuft gleichphasig mit. Die Phasendrehung um 180 Grad entsteht am Kollektor, und dort wird hier nichts abgenommen. Verstärkt wird trotzdem, nämlich der Strom.

Warum die anderen nicht stimmen:

• v_U ist groß (z. B. 100 ... 300) und φ = 180°. – Das sind die Werte einer Emitterschaltung. Die hat einen Kollektorwiderstand und nimmt das Signal am Kollektor ab — hier fehlt der Widerstand, der Ausgang sitzt am Emitter.
• v_U ist groß (z. B. 100 ... 300) und φ = 0°. – Verwechslung in beide Richtungen: die Spannungsverstärkung einer Emitterschaltung mit der Phasenlage der Kollektorschaltung zusammengesetzt.
• v_U ist klein (z. B. 0,9 ... 0,98) und φ = 180°. – Die Verstärkung ist richtig, die Phase nicht. Der Emitter kann der Basis nur gleichphasig folgen; er kann sich nicht gegen sie bewegen.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD402

Kniff: Am Eingang wirkt nur der kleine Basisstrom, deshalb ist die Basis hochohmig. Am Emitter fließt der ganze Kollektorstrom, und jede Änderung der Ausgangsspannung wird sofort über die Basis-Emitter-Strecke gegengekoppelt — der Ausgang ist niederohmig, oft nur einige Ohm. Genau deshalb nimmt man diese Schaltung: zum Anpassen von hochohmig auf niederohmig, nicht zum Verstärken der Spannung.

Warum die anderen nicht stimmen:

• sehr hoch im Vergleich zur Eingangsimpedanz. – Genau verdreht: Die Basis nimmt kaum Strom auf und ist deshalb hochohmig, der Emitter kann viel Strom liefern und ist niederohmig.
• in etwa gleich der Eingangsimpedanz und hochohmig. – Gleiche Impedanzen an beiden Enden würden die Schaltung sinnlos machen — sie soll ja umsetzen. Hochohmig ist nur der Eingang.
• in etwa gleich der Eingangsimpedanz und niederohmig. – Niederohmig ist nur der Ausgang. Der Eingang liegt an der Basis und ist hochohmig, sonst würde die Stufe die Signalquelle belasten.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD403

Kniff: Der Emitterfolger verstärkt die Spannung nicht, wohl aber den Strom. Sein Nutzen liegt in der Impedanzwandlung: hochohmiger Eingang, niederohmiger Ausgang. Damit kann er eine Last antreiben, ohne die Quelle davor zu belasten — genau das braucht ein Oszillator, dessen Frequenz sich sonst mit jeder Laständerung verzieht.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Spannungsverstärker mit hoher Verstärkung verwendet werden. – Die Spannungsverstärkung bleibt knapp unter 1, weil der Emitter der Basis nur folgen kann. Für hohe Spannungsverstärkung bräuchte man einen Kollektorwiderstand und den Abgriff am Kollektor.
• Phasenumkehrstufe verwendet werden. – Umgekehrt wird die Phase nur am Kollektor. Der Emitter läuft mit der Basis gleichphasig mit, hier also 0 Grad statt 180 Grad.
• Frequenzvervielfacher verwendet werden. – Dazu müsste die Stufe das Signal kräftig verzerren (C-Betrieb) und ein Schwingkreis auf der Oberwelle das Vielfache heraussieben. Der Basisspannungsteiler legt hier aber einen linearen Arbeitspunkt fest, und ein Schwingkreis ist nirgends gezeichnet.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD404

In Kollektorschaltung wird das Signal am Emitter abgenommen. Der Emitter folgt der Basis — daher der Name Emitterfolger. Ein- und Ausgang schwingen im Gleichtakt.

Kniff: Die Kollektorschaltung verstärkt keine Spannung (Verstärkung knapp unter 1), sondern Strom. Ihr Zweck ist die Impedanzwandlung: hoher Eingangs-, niedriger Ausgangswiderstand.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 180° – Das ist die Emitterschaltung. Dort liegt der Ausgang am Kollektor, und der geht herunter, wenn die Basis hinaufgeht.
• 90° – Eine Phasendrehung von 90 ° entsteht an Blindwiderständen, nicht durch die Grundschaltung eines Verstärkers.
• 270° – Ebenso wenig. Bei den drei Grundschaltungen kommen nur 0 ° und 180 ° vor.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD405

Richtig ist C:

Kniff: Zuerst den Ruhezustand klären: solange der Transistor sperrt, fließt kein Kollektorstrom, am Kollektorwiderstand fällt nichts ab, und U_A liegt auf der vollen Betriebsspannung +10 V. Die Grundlinie ist also +10 V und nicht Null. Leitend wird der Transistor erst, wenn die Basis gegenüber dem Emitter etwa 0,6 V positiv ist; dann zieht er den Kollektor nach unten gegen 0 V. Mit 0,6 V Spitzenwert kommt der Eingang nur in den Spitzen der positiven Halbwellen an diese Schwelle, und das nur für einen kurzen Augenblick — daraus werden schmale Einbrüche. Richtig ist deshalb der Verlauf auf +10 V mit den zwei schmalen Einbrüchen zu den positiven Halbwellen. Die beiden Verläufe mit der Grundlinie 0 V und Zacken nach +10 V drehen die Wirkung um: der Transistor schaltet den Ausgang nicht nach oben, sondern kurz nach unten. Der Verlauf mit Einbrüchen bis −10 V bräuchte eine negative Betriebsspannung, die die Schaltung nicht hat. Und wer die negativen Halbwellen für die wirksamen hält, hat die Durchlassrichtung der Basis-Emitter-Diode des NPN verwechselt.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD406

In Emitterschaltung liegt der Ausgang am Kollektor. Steigt die Basisspannung, steigt der Kollektorstrom, und am Kollektorwiderstand fällt mehr ab — die Kollektorspannung SINKT. Das sind 180 °.

Kniff: Merken lässt es sich über den Widerstand: Mehr Strom heißt mehr Spannungsabfall, und was am Widerstand abfällt, fehlt am Ausgang. Deshalb dreht die Emitterschaltung die Phase.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 90° – Kommt bei einer Grundschaltung nicht vor — 90 ° entstehen an Blindwiderständen.
• 0° – Das ist die Kollektorschaltung, der Emitterfolger.
• 270° – Bei den Grundschaltungen gibt es nur 0 ° und 180 °.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD407

Richtig ist A:

Kniff: Drei Zuordnungen müssen zusammenpassen, und jede falsche Antwort verdreht genau eine davon — es genügt also nicht, eine Kurve zu prüfen. Erstens: der Kollektorstrom folgt dem Basisstrom, I_C läuft im Takt mit I_B und nicht gegen ihn. Zweitens: U_CE ist die Betriebsspannung minus dem Abfall am Kollektorwiderstand; mehr Kollektorstrom heißt mehr Abfall, also kleineres U_CE. U_CE ist damit gegenläufig zu I_C — das ist die 180-Grad-Drehung, für die die Emitterschaltung bekannt ist. Drittens: der Auskoppelkondensator nimmt nur den Gleichanteil weg, an der Phase ändert er nichts; U_A schwingt wie U_CE und ist deshalb gegenläufig zu U_E. Richtig ist die Antwort, in der alle drei Aussagen gleichzeitig stimmen.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD408

Kniff: Den Namen bestimmt die Elektrode, die für das Wechselsignal Eingang und Ausgang gemeinsam ist. Der Emitterkondensator legt den Emitter wechselstrommäßig auf Masse — der Emitter ist die gemeinsame Elektrode. Eingang an der Basis, Ausgang am Kollektor: Emitterschaltung.

Warum die anderen nicht stimmen:

• einen Verstärker als Emitterfolger. – Beim Emitterfolger wird das Signal am Emitter abgenommen. Hier liegt der Emitter über den Kondensator fest, und A hängt am Kollektor.
• einen Verstärker in Kollektorschaltung. – Kollektorschaltung ist nur der andere Name für den Emitterfolger. Dazu müsste der Kollektor die gemeinsame Elektrode sein; er hängt hier aber am Arbeitswiderstand und trägt den Ausgang.
• einen Verstärker für Gleichspannung. – Die Koppelkondensatoren an E und an A sperren Gleichspannung. Verstärkt wird nur Wechselspannung; der Gleichanteil bleibt draußen und die eingestellte Ruhelage bleibt drinnen.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD409

Kniff: Der Emitterkondensator hebt die Gegenkopplung auf, deshalb bleibt die Verstärkung groß. Das Vorzeichen steckt im Kollektorwiderstand: mehr Basisspannung heißt mehr Kollektorstrom, mehr Abfall am Kollektorwiderstand, also weniger Spannung am Kollektor. Der Ausgang läuft dem Eingang entgegen — 180 °. Diese Umkehr ist das Kennzeichen der Emitterschaltung.

Warum die anderen nicht stimmen:

• v_U ist groß (z. B. 100 ... 300) und φ = 0° – Der Betrag stimmt, die Phase nicht. Eine Emitterschaltung dreht immer um 180 °. Große Verstärkung ohne Phasendrehung liefert die Basisschaltung — hier wird aber an der Basis eingespeist und am Kollektor abgenommen.
• v_U ist klein (z. B. 0,9 ... 0,98) und φ = 0°. – Das sind die Werte der Kollektorschaltung (Emitterfolger) — dort hängt der Ausgang am Emitter. Hier hängt er am Kollektor.
• v_U ist klein (z. B. 0,9 ... 0,98) und φ = 180°. – Diese Verbindung gibt es bei keiner der drei Grundschaltungen: knapp unter 1 verstärkt nur der Emitterfolger, und der dreht die Phase gerade nicht. Eine Blindantwort.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD410

Kniff: R₁ und R₂ liegen als Spannungsteiler zwischen Plus und Minus, und die Basis hängt am Abgriff. Ein Spannungsteiler an der Basis macht genau eines: er legt die Gleichspannung an der Basis fest, also den Arbeitspunkt. Das Signal geht über den Koppelkondensator daran vorbei.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Verhinderung von Phasendrehungen. – Eine Phasendrehung entsteht an Blindwiderständen, nicht an einem Gleichspannungsteiler aus zwei Widerständen. Die 180 Grad Phasendrehung dieser Emitterschaltung bleiben ohnehin, gleich wie R₁ und R₂ bemessen sind.
• Verhinderung von Eigenschwingungen. – Gegen Eigenschwingungen setzt man Kondensatoren zum Abblocken oder kleine Widerstände direkt an Basis oder Gate ein. R₁ und R₂ liegen dafür falsch: sie verbinden die Basis mit den Versorgungsschienen, nicht mit dem Signalweg.
• Einstellung der Gegenkopplung. – Die Gegenkopplung stellt hier der Emitterwiderstand ein, und der Kondensator parallel dazu hebt sie für das Signal wieder auf. R₁ und R₂ liegen nicht im Signalweg zwischen Ausgang und Eingang und können nichts gegenkoppeln.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD411

Kniff: An der Basis liegt zweierlei gleichzeitig: die Gleichspannung aus dem Teiler, die den Arbeitspunkt festhält, und das Wechselsignal. C₁ und C₂ stehen an den Grenzen der Stufe und lassen nur das Wechselsignal passieren. Ohne sie würde die Quelle am Eingang den Basisteiler verstimmen und die Kollektorgleichspannung an den Ausgang gelangen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Anhebung niederfrequenter Signalanteile. – Ein Kondensator in Reihe hat bei tiefen Frequenzen den größten Blindwiderstand, dämpft sie also. Mit C₁ und C₂ legt man die untere Grenzfrequenz fest, angehoben wird dabei nichts.
• Festlegung der oberen Grenzfrequenz. – Verwechselt mit der unteren: Längskondensatoren wirken als Hochpass. Die obere Grenzfrequenz macht der Transistor mit seinen Kapazitäten, nicht C₁ und C₂.
• Erzeugung der erforderlichen Phasenverschiebung. – Koppelkondensatoren wählt man absichtlich so groß, dass sie im Nutzbereich fast keine Phasendrehung verursachen. Eine Phasenschiebung braucht man in Oszillatoren, nicht in einer Verstärkerstufe.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD412

Kniff: Der Emitterwiderstand stabilisiert den Arbeitspunkt, kostet dafür aber Verstärkung: jede Stromänderung hebt die Emitterspannung und arbeitet der Eingangsspannung entgegen. C1 liegt parallel dazu und schließt den Widerstand für das Wechselsignal kurz — die Gegenkopplung wirkt dann nur noch für Gleichstrom. Beides zugleich: Arbeitspunkt bleibt stabil, Wechselspannungsverstärkung wird groß.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Einstellung der Vorspannung am Emitter. – Gleichspannungen stellt ein Kondensator nicht ein — er sperrt sie. Die Vorspannung kommt vom Basisspannungsteiler und dem Emitterwiderstand.
• Verringerung der Wechselspannungsverstärkung. – Genau umgekehrt: der Kondensator nimmt die Gegenkopplung weg. Verringert wird die Verstärkung, wenn man C1 wegnimmt (siehe AD414).
• Stabilisierung des Arbeitspunktes des Transistors. – Das leistet der Emitterwiderstand allein. C1 hat für Gleichstrom keine Wirkung und kann am Arbeitspunkt nichts stabilisieren.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD413

Kniff: Ohne C1 wirkt der Emitterwiderstand auch für das Wechselsignal: der Emitter geht mit dem Signal mit, so dass von der Eingangsspannung nur ein Teil an der Basis-Emitter-Strecke ankommt. Die Verstärkung sinkt etwa auf das Verhältnis Kollektorwiderstand zu Emitterwiderstand — kleiner, aber nicht null.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Sie fällt auf Null ab. – Die Stufe verstärkt weiter, nur schwächer. Verstärkung null gäbe es erst, wenn der Kollektorwiderstand fehlte oder der Signalweg unterbrochen wäre.
• Sie bleibt konstant. – Dann wäre C1 in der Schaltung überflüssig. Mit dem Kondensator ist der Emitterwiderstand für das Signal kurzgeschlossen, ohne ihn nicht — das ist ein großer Unterschied.
• Sie nimmt zu. – Die Gegenkopplung, die der Kondensator vorher überbrückte, wirkt nun voll. Gegenkopplung kann die Verstärkung nur senken, nie heben.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD414

Lösungsweg:

1. Ohne Emitterkondensator wirkt der Emitterwiderstand als Gegenkopplung
2. Verstärkung ≈ Kollektorwiderstand / Emitterwiderstand
3. 22 kΩ / 2,2 kΩ = 10

Kniff: Ohne den Kondensator liegt der Emitterwiderstand auch für das Wechselsignal voll in der Emitterleitung und koppelt gegen: fast die ganze Eingangsspannung fällt an ihm ab. Dann hängt die Verstärkung nicht mehr an den Transistordaten, sondern nur noch am Verhältnis der beiden Widerstände — und ist dafür stabil. Die Basisteiler-Widerstände spielen dabei keine Rolle.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 1/10 – Das Verhältnis verkehrt gebildet: 2,2 kΩ / 22 kΩ = 0,1. Im Zähler steht der Widerstand, an dem das Ausgangssignal entsteht, also der Kollektorwiderstand.
• 1 – Knapp 1 ist der Wert der Kollektorschaltung. Hier kommt der Ausgang aber vom Kollektor, und 22 kΩ gegen 2,2 kΩ ergeben 10, nicht 1. Vollständig gegengekoppelt (Verstärkung 1) wäre die Stufe nur, wenn der Kollektorwiderstand so groß wäre wie der Emitterwiderstand.
• 0 – Die Gegenkopplung drückt die Verstärkung herunter, sie schaltet die Stufe nicht ab. Verstärkung 0 hieße: am Ausgang gar kein Signal — dann wäre der Emitterkondensator kein Zusatz, sondern die Voraussetzung fürs Funktionieren.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD415

Kniff: Die Betriebsart hängt nur davon ab, wo der Arbeitspunkt gegenüber dem Knick liegt. Unter dem Knick (AP₁) fließt erst bei größeren Signalspitzen Strom — C-Betrieb. Genau im Knick (AP₂) fließt in einer halben Periode Strom — B-Betrieb. Ein Stück darüber (AP₃) ist AB-Betrieb, und mitten auf der Gerade (AP₄) fließt über die ganze Periode Strom — A-Betrieb. Die Reihenfolge C, B, AB, A läuft also von unten nach oben, nicht umgekehrt.

Warum die anderen nicht stimmen:

• AP₁ ist kein geeigneter Verstärkerarbeitspunkt, AP₂ entspricht C-Betrieb, AP₃ entspricht B-Betrieb, AP₄ entspricht A-Betrieb. – AP₁ wird als unbrauchbar abgetan, und dadurch rutscht die ganze Zuordnung um eine Stufe nach oben. C-Betrieb ist ein üblicher Arbeitspunkt für Endstufen, und er liegt gerade unterhalb des Knicks, also bei AP₁. B-Betrieb liegt genau im Knick, das ist AP₂ und nicht AP₃.
• AP₁ ist kein geeigneter Verstärkerarbeitspunkt, AP₂ entspricht A-Betrieb, AP₃ entspricht B-Betrieb, AP₄ entspricht C-Betrieb. – Hier ist die Reihenfolge umgedreht: A-Betrieb steht im Knick, C-Betrieb oben auf der Gerade. Im Knick wird die halbe Periode abgeschnitten, das ist gerade nicht A-Betrieb; und weit oben auf der Gerade fließt dauernd Strom, das ist nie C-Betrieb.
• AP₁ entspricht A-Betrieb, AP₂ entspricht AB-Betrieb, AP₃ entspricht B-Betrieb, AP₄ entspricht C-Betrieb. – Die vier Betriebsarten sind vollständig von hinten nach vorn eingetragen. Bei AP₁ liegt die Kennlinie noch auf der Achse, dort fließt ohne Signal gar kein Kollektorstrom — A-Betrieb braucht aber einen Ruhestrom mitten auf der Gerade.

Im B-Betrieb sitzt der Arbeitspunkt genau an der Leitgrenze. Schon eine kleine Erhöhung der Basis-Emitter-Spannung bringt den Transistor in den steilen Teil seiner Kennlinie.

Kniff: Die Kennlinie eines Transistors ist exponentiell: Wenige Millivolt mehr an der Basis vervielfachen den Kollektorstrom. "Erheblich" ist deshalb nicht übertrieben.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Er nimmt erheblich ab. – Richtung verdreht. Mehr Basis-Emitter-Spannung bedeutet beim NPN mehr Strom, nicht weniger.
• Er verringert sich geringfügig. – Die Richtung stimmt nicht, und geringfügig ist die Änderung schon gar nicht — der Zusammenhang ist exponentiell.
• Er bleibt konstant. – Dann ließe sich der Transistor nicht steuern. Genau diese Abhängigkeit macht ihn zum Verstärker.

Im C-Betrieb liegt der Arbeitspunkt unterhalb der Leitgrenze. Ohne Ansteuerung fließt gar kein Strom — der Transistor leitet nur während eines Teils der positiven Halbwelle.

Kniff: Kein Ruhestrom heißt keine Verlustleistung im Leerlauf, und daher der hohe Wirkungsgrad. Der Preis ist ein stark verzerrtes Signal, das erst ein Schwingkreis wieder zur Sinusform ergänzt.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Bei etwa 70–80 % des Stromes bei Nennleistung – So hohe Ruheströme gibt es bei keiner Betriebsart. Selbst im A-Betrieb liegt der Ruhestrom bei etwa der Hälfte des Maximalstroms.
• Bei fast 100 % des Stromes bei Nennleistung – Das wäre ein Transistor, der ständig voll leitet — er würde sich ohne Signal zerstören.
• Bei etwa 10–20 % des Stromes bei Nennleistung – Das ist der AB-Betrieb. Im C-Betrieb ist der Ruhestrom genau null.

Im A-Betrieb leitet der Transistor die ganze Periode über. Das ergibt die sauberste Kurvenform, kostet aber ständig Ruhestrom — und damit Wirkungsgrad.

Kniff: Die drei Betriebsarten hängen zusammen: A ist sauber und ineffizient, C ist effizient und schmutzig, B liegt dazwischen. Wer sich diese Reihe merkt, hat AD419 bis AD421 auf einen Schlag.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Wirkungsgrad bis zu 80 %, geringer Oberschwingungsanteil, sehr geringer Ruhestrom. – Das ist der B-Betrieb. Im A-Betrieb ist der Ruhestrom gerade hoch, nicht sehr gering.
• Wirkungsgrad bis zu 70 %, geringer Oberschwingungsanteil, geringer bis mittlerer Ruhestrom. – Das ist der AB-Betrieb mit seinem mittleren Ruhestrom.
• Wirkungsgrad 80–87 %, hoher Oberschwingungsanteil, der Ruhestrom ist null. – Das ist der C-Betrieb — hoher Wirkungsgrad, aber viele Oberwellen und gar kein Ruhestrom.

Im B-Betrieb leitet der Transistor genau eine Halbwelle lang. Der Ruhestrom ist sehr gering, der Wirkungsgrad steigt auf rund 80 %.

Kniff: B liegt zwischen A und C — in jeder Hinsicht. In der Gegentaktstufe ergänzen sich zwei B-Transistoren zur vollen Welle, und deshalb bleibt die Kurvenform trotzdem brauchbar.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Wirkungsgrad ca. 40 %, sehr geringer Oberschwingungsanteil, hoher Ruhestrom. – Das ist der A-Betrieb: sauber, aber mit hohem Ruhestrom und schlechtem Wirkungsgrad.
• Wirkungsgrad bis zu 70 %, geringer Oberschwingungsanteil, geringer bis mittlerer Ruhestrom. – Das ist der AB-Betrieb mit geringem bis mittlerem Ruhestrom.
• Wirkungsgrad 80–87 %, hoher Oberschwingungsanteil, der Ruhestrom ist null. – Das ist der C-Betrieb. Sein hoher Oberschwingungsanteil unterscheidet ihn vom B-Betrieb.

Im C-Betrieb leitet der Transistor weniger als eine halbe Periode. Das ergibt den höchsten Wirkungsgrad und zugleich die meisten Oberwellen.

Kniff: Wegen der Oberwellen taugt der C-Betrieb nur für Signale mit gleichbleibender Hüllkurve — FM und CW. Für SSB ist er unbrauchbar, weil die Amplitudeninformation dabei verlorengeht.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Wirkungsgrad bis zu 80 %, geringer Oberschwingungsanteil, sehr geringer Ruhestrom. – Das ist der B-Betrieb. Im C-Betrieb ist der Oberschwingungsanteil hoch.
• Wirkungsgrad ca. 40 %, sehr geringer Oberschwingungsanteil, hoher Ruhestrom. – Das ist der A-Betrieb.
• Wirkungsgrad bis zu 70 %, geringer Oberschwingungsanteil, geringer bis mittlerer Ruhestrom. – Das ist der AB-Betrieb.

Ein SSB-Signal trägt seine Information in der Amplitude. Der Verstärker muss deshalb linear arbeiten — die Hüllkurve darf nicht verändert werden.

Kniff: C-Betrieb scheidet aus, sobald SSB im Spiel ist. Alles andere — A, AB und B — ist linear genug; in der Praxis nimmt man AB, weil es Linearität und Wirkungsgrad vernünftig verbindet.

Warum die anderen nicht stimmen:

• AB-, B- oder C-Betrieb – C-Betrieb ist nicht linear. Er würde die Hüllkurve verstümmeln und Splatter erzeugen.
• B- oder C-Betrieb – Zweimal daneben: C fällt aus, und A ist ausdrücklich zugelassen, fehlt hier aber.
• A-, AB-, B- oder C-Betrieb – Alle vier zuzulassen ist gerade der Fehler. C-Betrieb ist der einzige, der ausscheidet.

Übersteuerung heißt: Die Spitzen werden abgeschnitten. Aus der Begrenzung entstehen neue Mischprodukte, und die liegen dicht neben dem eigenen Signal.

Kniff: Splatter ist das Kennzeichen eines übersteuerten SSB-Senders: ein breites Krachen ein paar Kilohertz zu beiden Seiten. Die anderen drei Antworten nennen Fehler, die andere Ursachen haben.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Frequenzsprüngen in der Sendefrequenz. – Die Frequenz kommt aus dem Oszillator und wird von der Endstufe nicht verändert.
• parasitären Schwingungen des Verstärkers. – Die entstehen durch ungewollte Rückkopplung im Verstärker, nicht durch zu viel Ansteuerung.
• Chirp im Sendesignal. – Chirp ist ein Frequenzziehen beim Tasten in CW — es hat mit Übersteuerung nichts zu tun.

Erst die aufgenommene Gleichstromleistung, dann der typische Wirkungsgrad der Betriebsart. Im A-Betrieb sind rund 40 % zu erwarten.

Lösungsweg:

1. Gleichstromleistung: 50 V · 2 A = 100 W
2. A-Betrieb: Wirkungsgrad rund 40 %
3. P_aus = 100 W · 0,4 = 40 W

Kniff: Der Wirkungsgrad steht nicht in der Aufgabe — er muss aus der Betriebsart kommen. A bedeutet rund 40 %, C rund 85 %. Genau das ist der Unterschied zur Nachbarfrage AD425 mit denselben Zahlen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• ≈ 85 W – Das ist das Ergebnis für C-Betrieb — die Nachbarfrage AD425.
• ≈ 60 W – Entspräche 60 % Wirkungsgrad. Den erreicht keine der Betriebsarten im A-Modus.
• ≈ 75 W – Entspräche 75 %. Das liegt oberhalb dessen, was der A-Betrieb kann.

Dieselbe Rechnung wie in AD424, nur mit dem Wirkungsgrad des C-Betriebs: rund 85 %.

Lösungsweg:

1. Gleichstromleistung: 50 V · 2 A = 100 W
2. C-Betrieb: Wirkungsgrad rund 85 %
3. P_aus = 100 W · 0,85 = 85 W

Kniff: Die Zahlen sind absichtlich gleich. Nur die Betriebsart entscheidet — und aus 100 W Gleichstromleistung werden im C-Betrieb eben 85 W statt 40 W.

Warum die anderen nicht stimmen:

• ≈ 70 W – Entspräche 70 % — das wäre AB-Betrieb.
• ≈ 40 W – Das ist das Ergebnis für A-Betrieb, die Nachbarfrage AD424.
• ≈ 60 W – Entspräche 60 %. Keine der genannten Betriebsarten liegt dort.

16 dB Verstärkung bedeuten den Faktor 10^(16/10) = rund 40 bei der Leistung.

Lösungsweg:

1. Faktor = 10^(16/10) = 10^1,6
2. 10^1,6 = 39,8, also rund 40
3. 1 W · 40 = 40 W

Kniff: Dieselbe Aufgabe wie AA106. Die 16 im dB-Wert ist kein Faktor — sie steht als falsche Antwort da, weil genau diese Verwechslung so naheliegt.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 20 W – Entspräche 13 dB. Zu 16 dB führt keine übliche Verwechslung auf 20 W.
• 80 W – Entspräche 19 dB — also 3 dB zu viel angesetzt.
• 16 W – Die dB-Zahl direkt als Faktor genommen. dB sind ein Logarithmus.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD426

Ein SPANNUNGSverhältnis wird mit 20 · log gerechnet. Der Hinweis, dass Ein- und Ausgangswiderstand gleich sind, steht nur da, damit man die Leistungen nicht getrennt betrachten muss.

Lösungsweg:

1. Verhältnis: 4 mV / 1 mV = 4
2. dB = 20 · log(4)
3. 20 · 0,602 = 12 dB

Kniff: Von 1 mV auf 4 mV ist der Faktor 4. Bei Spannungen sind das 12 dB — bei Leistungen wären es 6 dB, und genau die steht als Falle daneben.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 9 dB – Zu dieser Zahl führt keine der üblichen Verwechslungen — eine Blindantwort.
• 3 dB – Das wäre der Faktor 2 bei der Leistung. Gleich zwei Fehler: falscher Faktor und falsches Verhältnis.
• 6 dB – Mit dem Leistungsfaktor 10 gerechnet: 10 · log(4) = 6 dB. Bei Spannungen steht die 20 davor.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD427

Ein LEISTUNGSverhältnis wird mit 10 · log gerechnet.

Lösungsweg:

1. Verhältnis: 38 W / 2,5 W = 15,2
2. dB = 10 · log(15,2)
3. 10 · 1,182 = 11,8 dB

Kniff: Erst das Verhältnis bilden, dann logarithmieren. Das Verhältnis 15,2 steht selbst als falsche Antwort da — es ist kein dB-Wert, sondern ein Faktor.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 15,2 dB. – Das ist das Verhältnis selbst, nicht sein Logarithmus. Ein Schritt zu früh aufgehört.
• 23,6 dB. – Mit dem Faktor 20 gerechnet: 20 · log(15,2) = 23,6. Der gilt für Spannungen.
• 17,7 dB. – Zu dieser Zahl führt keine der üblichen Verwechslungen — eine Blindantwort.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD428

Der Wirkungsgrad einer Verstärkerstufe setzt die abgegebene HF-Leistung ins Verhältnis zur aufgenommenen Gleichstromleistung.

Lösungsweg:

1. Abgegebene HF-Leistung: 10 W
2. Aufgenommene Gleichstromleistung: 25 W
3. η = 10 W / 25 W = 0,4, also 40 %

Kniff: Die 1 W Ansteuerleistung gehört nicht in die Rechnung — gefragt ist, was aus der Gleichstromversorgung wird. Die 1 W sagen nur etwas über die Verstärkung aus.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 10 % – Das ist 1 W zu 10 W, also der Kehrwert der Leistungsverstärkung (Faktor 10) — nicht der Wirkungsgrad.
• 25 % – Die 25 aus "25 W" als Prozentzahl abgeschrieben.
• 15 % – Das sind die 15 W Verlustleistung (25 − 10), als Prozentzahl gelesen.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD429

η = HF-Ausgangsleistung / aufgenommene Gleichstromleistung. Die Gleichstromleistung ist Spannung mal Strom aus dem Netzteil.

Lösungsweg:

1. Gleichstromleistung: 12,5 V · 16 A = 200 W
2. η = 90 W / 200 W
3. η = 0,45, also 45 %

Kniff: Erst die 200 W aus 12,5 V und 16 A bilden, dann teilen. Und die Probe: Ein Wirkungsgrad über 100 % kann nicht sein — die 222 % erkennt man daran sofort als umgedrehten Bruch.

Warum die anderen nicht stimmen:

• 100 %. – Dann entstünde keinerlei Wärme. Ein Verstärker mit 100 % Wirkungsgrad ist physikalisch nicht möglich.
• 55 %. – Das ist der Verlustanteil: 100 % − 45 %. Gefragt ist der Anteil, der als HF herauskommt.
• 222 %. – Der Bruch steht auf dem Kopf: 200 / 90. Über 100 % kann ein Wirkungsgrad nie liegen.

Ausführlicher Rechen- bzw. Lösungsweg im Lehrgang des DARC: 50ohm.de/AD430

Linear heißt: Das Ausgangssignal ist ein getreues, nur größeres Abbild des Eingangssignals. Die Kurvenform bleibt erhalten.

Kniff: Linear sagt nichts über die Phasenlage und nichts über die Signalart. Es sagt nur: keine Verzerrung. Und wenn die Amplitude gleich bliebe, wäre es kein Verstärker.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Die Phasenlage zwischen Eingang und Ausgang beträgt immer 180°. – Die Phasendrehung hängt von der Grundschaltung ab. Ein Emitterfolger dreht nicht und ist trotzdem linear.
• Die Amplitude am Ausgang entspricht der Amplitude am Eingang. – Dann würde nichts verstärkt. Gerade die Amplitude soll größer werden — nur die Form soll bleiben.
• Er ist nur für sinusförmige Signale geeignet. – Umgekehrt: Weil er linear ist, überträgt er auch zusammengesetzte Signale unverfälscht. Genau deshalb braucht SSB einen Linearverstärker.

Ein Verstärker schwingt, sobald ein Teil seines Ausgangssignals gleichphasig auf den Eingang zurückgelangt und die Schleifenverstärkung dabei mindestens 1 beträgt. Das ist die Oszillatorbedingung — ungewollt erfüllt.

Kniff: Die Kopplung braucht keine Leitung. Sie entsteht über Streukapazitäten, über gemeinsame Masseführung oder über die Betriebsspannung. Abhilfe: schirmen, entkoppeln, Leitungen trennen.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Zu hohe Restwelligkeit in der Stromversorgung – Brummt hörbar, erzeugt aber keine Eigenschwingung. Brumm und Schwingneigung sind zwei verschiedene Fehlerbilder.
• Unzulängliche Regelung der Stromversorgung – Eine schlecht geregelte Spannung kann eine bestehende Schwingneigung verstärken, ist aber nicht ihre Ursache.
• Unzulängliche Verstärkung – Zu wenig Verstärkung verhindert Schwingen gerade. Die Bedingung lautet Schleifenverstärkung mindestens 1.

Für Sprache wird nur ein Band von rund 300 Hz bis 3 kHz gebraucht. Was darunter und darüber liegt, macht das Signal nur breiter. Ein Bandpass schneidet beide Seiten ab.

Kniff: Beide Seiten — darauf kommt es an. Ein Hochpass entfernt nur das Tieffrequente; die Höhen, die das Signal unnötig verbreitern, ließe er durch.

Warum die anderen nicht stimmen:

• Notchfilter – Ein Notch löscht eine einzelne schmale Frequenz heraus. Zum Begrenzen eines ganzen Bereichs taugt er nicht.
• Amplitudenbegrenzer – Der begrenzt den Pegel, nicht die Bandbreite — und erzeugt dabei durch das Abschneiden sogar zusätzliche Frequenzen.
• Hochpassfilter – Der entfernt nur die tiefen Frequenzen. Nach oben bliebe das Band offen, und gerade dort entsteht die unnötige Breite.