Schaltung: Kompakter 60-W-Verstärker

Was wäre, wenn ein Verstärker in Handflächengröße größere und teurere Module übertreffen und dabei eine hervorragende Klangqualität liefern könnte? Dieser kompakte, kostengünstige diskrete 60-W-Verstärker aus dem Jahr 2015 beweist, dass beeindruckende Audioleistung nicht zwangsläufig ein großes oder teures Gehäuse benötigt.

Was wäre, wenn ein Verstärker in Handflächengröße Verstärker größere und teurere Module übertreffen und dabei eine hervorragende Klangqualität liefern könnte? Dieser kompakte, kostengünstige diskrete 60-W-Verstärker aus dem Jahr 2015 beweist, dass beeindruckende Audioleistung nicht zwingend in einem großen oder teuren Gehäuse kommen muss.

Die Schaltung

Mit nur 38 × 56 mm war Dr. Robert M. Carters kompakter 60-W-Verstärker kleiner und preiswerter als viele vergleichbare IC-basierte Module, lieferte aber dennoch ausgezeichnete Klangqualität. Erstmals vorgestellt in Elektor November/Dezember 2015, machte ihn sein effizienter Footprint und die starke Leistung zu einer vielseitigen Lösung für viele Anwendungen – von Car-Audio-Systemen und Heim-Subwoofern bis hin zu Smartphone- oder Tablet-Lautsprechern und Mehrkanal-AV-Anlagen.

60-w amplifer circuit — Der kompakte 60-W-Audioverstärker.

Die Schaltung folgt einem konventionellen Aufbau und verwendet ein vollständig symmetrisches Design mit einfacher Frequenzkompensation, wobei einige weniger übliche Entscheidungen getroffen wurden, um die Gesamtanzahl der Bauteile zu reduzieren. Anstatt der typischen nicht invertierenden Beschaltung arbeitet der Verstärker im invertierenden Modus. Dies erfordert eine umgekehrte Lautsprecherpolarität, aber invertierende Verstärker benötigen im Allgemeinen weniger Aufwand zur Korrektur von Open-Loop-Phasendrehungen als nicht invertierende Designs – ein Vorteil für eine vereinfachte Schaltung. Zusätzlich übernimmt der Eingangskondensator mehrere Aufgaben: Er sorgt für die Wechselstromkupplung und reduziert auch die Gleichspannungsverstärkung auf Eins. Die gesamte frequenzabhängige Formung erfolgt außerhalb der Gegenkopplung, wobei das Signal vollständig durch das passive Eingangsschaltungsnetzwerk vorkonditioniert wird, was die Anzahl der erforderlichen Komponenten weiter minimiert.

60-w amp projecct — Mit nur 38 × 56 mm ist das diskrete Design günstiger als IC-Module mit ähnlicher Leistung.

„Der Grundverstärker arbeitet also mit hoher Verstärkung bis in Frequenzen jenseits des Audiobereichs, und es wird auffallen, dass das Design – abgesehen von den 39-pF-Frequenzkompensationskondensatoren und etwas Grundentkopplung – nicht mit mysteriösen RC-Netzwerken ‚für die Stabilität‘ übersät ist“, schrieb Dr. Carter. „Trotzdem hat der Verstärker eine theoretische Phasenreserve von 40° und das kompakte Leiterplattenlayout hält parasitäre Effekte minimal – betrachten Sie ihn als diskreten Power-Operationsverstärker.“

Beachten Sie, dass 60 W (65 W bei 10 % THD) aus TO-220-Leistungstransistoren diese Bauteile stark beanspruchten. Daher war eine angemessene Kühlung wichtig.

„Schaltungstechnisch bedeutet dies, dass Überlastschutz hier nicht als Luxus betrachtet wird“, merkte Dr. Carter an und ergänzte, dass konventionelle Single-Slope-Schaltungen verwendet wurden.