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Die Entwicklung der Endverstärker

Bei den Endverstärkern der 1960er bis 1990er Jahre (und natürlich davor) gab es (für unsere Betrachtung) oberflächlich gesehen 3 Typen:
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  1. der Röhrenverstärker alter Bauart mit Ausgangsübertrager
  2. der Transistorverstärker mit Koppelkondensator (teils auch mit Übertragern)
  3. der Transistorverstärker mit direkter Koppelung

    und ganz viel später der IC gesteuerte DIgitalverstärker

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Diese Betrachtung hier hat natürlich Lücken, denn bei der Gruppe 3 gab es dann Class B und Class A und Class AB Varianten. Aber es geht hier mehr um die Ansteuerung von leistungsfähigen Hifi-Basschassis und das Verstehen der Technik dahinter.
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Der Röhrenverstärker alter Bauart

Grundig NF 20 - weit verbreitet

Der Röhrenverstärker alter Bauart arbeitete mit weit über 100 Volt Anodenspannung (oft sogar bis 190 Volt Gleich- spannung) und die so erzeugte sehr hohe Signalspannung konnte man nie (stimmt auch nur bedingt) direkt an die Lautsprecher abgeben.

Man bediente sich der Wechselspannungs-Transformation
(mit einem Ausgangsübertrager) auf gängige 20 bis 50 Volt und so konnte man dort normale 4, 8 oder 16 Ohm (oder noch mehr) Lautsprecherboxen anschalten. Das hatte den Vorteil, an dem Lautsprecher kam niemals Gleichspannung an (ein Trafo überträgt keine Gleichspannung), und auch der Anteil der tieffrequenten Wechselspannungen von unterhalb von 50 Hz war ziemlich schwach.

Das war quasi das Rumpelfilter mit Schutzfunktion. Auch oberhalb von 20 kHz brauchte man (fast) keine Schutzvorrichtungen, das konnten die allermeisten Übertrager auch nicht. Mit etwas Geschick und viel Fachwissen konnte man diese Übertrager sogar einigermaßen frequenzlinear konstruieren (McIntosh konnte das) und hatte schon edles Hifi deutlich oberhalb der DIN 45500.

1963 - Die Transistorverstärker der ersten Generation

Grundig Germanium Voll-Verstärker von 1963 - der Welt erster Serien- Transistor-Vollverstärker SV50
Der SV50 hatte noch mit Übertrager

Die damals neuen Transistorverstärker (Beispiel Grundig SV50 ) arbeiteten mit erheblich niedrigerer Gleichspannung (etwa 20 bis 60 Volt) und man brauchte (neben der Transistortechnik an sich) keinen Ausgangsübertrager mehr. Das war toll und sparte Kosten. (Dafür benötigten sie noch einen kleinen Übertrager vor den Endstufentransistoren.)

Diese ersten Transistorverstärker hatten erstmal auch nur eine Versorgungsspannung (z.B. 40 Volt - Gleichspannung natürlich) und damit lag am Ausgang der beiden Leistungstransistoren (zum Lautsprcher) fast immer genau die halbe Versorguns- spannung als Gleichspannung dauerhaft an.

Damit die aber nie an den Lautsprecher gelangen konnte, wurde diese Gleichspannung mit einem recht großen "Koppel- kondensator" abgeblockt und so wurde nur der sowieso brauchbare Wechselspannungsanteil (die Signalspannung) zu dem Lautsprecher-Chassis "transportiert".

Der Vorteil war, man mußte sich um die Größe dieser Gleichspannung keine Gedanken machen, solange sie in etwa in der Mitte der gesamten Versorgungspannung lag und die beiden Halbwellen einer Sinuskurve in etwa gleichmäßig in die Begrenzung (ins "Clipping") kamen.

Der Nachteil war,
der Innenwiderstand des Verstärkers, der vor allem dem Basschassis alle Eigenbewegungen abgewöhnen sollte, war recht hoch. Das Basschassis konnte durchaus ungewünschte eigene Bewegungen vollziehen (sogenannte unkontrollierte Ausschwingvorgänge) und damit recht schwabbelig tönen. (Beispiel die Grundig Box 100 von 1963)

1965 - Die Transistorverstärker der zweiten Generation

Der GRUNDIG SV 40
mit waagrechten Kühlrippen
Der GRUNDIG SV 140 hinten

Das mit dem Koppelkondensator war natürlich nur "suboptimal". Es funktionierte leidlich. Ein findiger Kopf kam dann auf die Idee, doch gleich zwei gegenläufige Gleichspannungen (z.B. ±30 Volt) zu erzeugen (z.B. mit einer Mittenanzapfung am Transformator) und dann den Lautsprecher zwischen die Ausgänge der beiden Leistungstransistoren und der Mittenanzapfung anzuschließen. Damit läge (im Idealfall) auch nie eine Gleichspannung am Ausgang des Verstärkers und damit am Lautsprecher.

Doch hier fangen die Tücken der Technik an, nicht mitzuspielen. Die Transistoren waren und sind unvollkommen. Abhängig von der Erwärmung (und anderen Eigenschaften) "leiten" sie mal ein bißchen mehr oder weniger. ("Leiten" ist das gegenteilige Verhalten von "Sperren", wenn also der Transistor keinen Strom durchläßt.) Und leiten die beiden Endstufentransitoren "ein wenig mehr" als erlaubt, fließen auf einmal (dauernd) erhebliche "Ruheströme", noch bevor irgend ein Ton produziert wird.

Und auch nur "ein wenig" Gleichspannung am Ausgang eines Verstärkers ist absolut ungesund für jeden Lautsprecher. Die Membrane bewegt sich überhaupt nicht und muß dennoch erhebliche Ströme in Wärme umsetzen. Das Chassis raucht irgendwann ab. Und wehe, einer der beiden Endstufentransistoren bekommt einen Kurzschluß wegen Überlastung und die Sicherungen fliegen nicht schnell genug raus, dann liegt eine der beiden Versorgungsspannungen voll und "ungebremst" am Lautsprecher und normalerweise schafft es niemend, in Bruchteilen von Sekunden den Stecker zu ziehen.

(Standard-Spruch: Sieht Du leichten Rauch aufsteigen, wird der Fehler sich bald zeigen.)

Dem vorzubeugen waren die Ingenieure lange Zeit wirklich herausgefordert.

Eigentlich braucht eine Endstufe nur 5 Transistoren.

Citation 12 - damals sehr berühmt - mit 2 Trafos und je 5 Transistoren

Es gibt einen legendären Endverstärker, den Harman Cardon Citation 12, der mit 5 Transistoren pro Kanal 60 Watt Sinus an 8 Ohm liefert oder lieferte. Das ging solange gut, wie der Betreiber immer !!! aufgepaßt hat. Für einen Kurzschluß oder einen Betrieb ohne Lautsprecher war das Teil eben nicht vorgesehen. (Man nannte das Pech.)

Die Ingenieure mußten sich also etwas einfallen lassen.
Die gängigste Lösung war, den Lautsprecher mit einem Relais an- und abzuschalten. Die Elektronik, die dann alle Fehlermöglichkeiten abfangen sollte und mußte, war aber überhaupt nicht mehr trivial. Grundig hatte es vorgemacht, der Endverstäker hatte auf einmal insgesamt 28 Transistoren.

Dazu kam eine ausgekügelte Ruhestromeinstellung sowie eine Nullspannungskalibrierung und das alles auch noch automatisch temperaturkompensiert.

Transistoren haben die erst später entdeckte Eigenschaft, in Grenzbereichen nicht entsprechend der Theorie zu funktionieren. Alte Verstärker krächsen bei leisen Lautstärken. Das verwunderte viele Käufer und brachte großen Ärger ein. (Ein Beispiel ist der legendäre BRAUN CSV 1000.)

Deshalb erzwingt man einen vertretbaren Ruhestrom, der aber auch nicht von alleine (an-)steigen darf. (Nur Class A Verstärker haben vom Prinzip her einen gewaltigen Ruhestrom.)

Pfiffige Schaltungen in Hybridbausteinen.

Beispiel eines Hybrid-Modules
und hier das Modul von Philips

Das war vielen Entwicklern von Receivern, Verstärkern und aktiven Lautsprechern einfach zu viel Zirkus und viel zu viel Arbeit - bei der Endkontrolle zum Beispiel einer aktiven 3-Wege Box wie der Canton ergo aktiv.

Man bediente sich einfach der überlegenen fertigen Entwicklung aus den legendären Philips Labors
, die all die genannten Eigenschaften - samt einer automatischen Korrektur der kritischen Bereiche - in ein sogananntes "Hybrid- Modul" integriert hatten, zum Beispiel den legendären "OM 961".

Die Philips Halbleiter Labors in Breda waren zwar "draußen im Land" nahezu unbekannt, hatten aber hinter den Kulissen Weltgeltung. Dort wurden 1980 bis 1985 die ersten Halbleiter-Chips für die modernen Fernsehkameras entwickelt, die die Plumbicon Röhre schlagartig ersetzten.

Auch die Bücher aus diesen Philips Labors sind Spitzenklasse. Einen Teil unseres Wissens hier stammt aus diesen Büchern.
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--- der Rest ist noch nicht fertig ---

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