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Über die Entwicklung der Leistungsverstärker

AEG Verstärker 1943
K&H Verstärker 1960

Die Entwicklung der Leistungsverstärker verlief in Wellen. Waren Anfang der 30er Jahre Röhrenverstärker mit 30 Watt Nennleistung (für Sprache) überhaupt eine Sensation, so war dies nach dem 2.Weltkrieg nicht mehr so dramatisch. In den Anfängen waren die Entwicker froh, wenn diese Röhren-Ungetüme die Reden oder Aufmärsche der jeweiligen Regierungen und Redner (meist Schreihälse) überlebten und nicht durch Überhitzung dahin gingen . . . .

Nach 1945 besann man sich doch lieber auf die Qualität. Eines hatte sich nämlich in den vergangenen 12 Jahren bewahrheitet, wer am lautesten schrie, der hatte nicht recht.

Die ersten großen Hifi-Röhrenverstärker kamen aus dem Ausland von Avery Fisher (The Fisher) und H.H.Scott und McIntosh und wurden bei uns von Sennheiser und Klein & Hummel und ein paar weiteren kleineren Ingenieurbüros nachentwickelt. Auch Telefunken und Siemens hatten etwas für Kinos, Studios und Rundfunkanstalten anzubieten. Doch alle diese Produkte waren für den kleinen Mann überhaupt nicht erschwinglich.

Grundig Röhrenendstufe NF02
Grundig Verstärker SV40

Max Grundig und sein Gefühl im Bauch

Hier schlug wieder Max Grundig zu. Er bot 1961 eine 2 x 8 Watt Endstufe (es war der NF1 - aber nur echte 2 x 6 Watt) für DM 125.- Mark an. Ganz kurze Zeit später kam er mit einem ganz erstaunlichen 2 x 15 Watt Röhrenendverstärker (NF2) mit 4 x EL84 - auch wieder für ganz wenig Geld - auf den Markt. In unserem historischen Vergleich werden diese beiden Urgesteine dabei sein.

Nac
h 1964 war der Weg zu den Transistorverstärkern unaufhaltsam. Die Ansprüche stiegen deutlich an. 15 oder 30 Watt (pro Kanal) reichten nicht mehr. Auch war die damals erreichbare Qualität nicht mehr befriedigend.
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Grundlagen und Wunschträume

Beim Leistungsverstärker wäre es optimal, die vom Netzteil gelieferte Gleichspannung (sprich Leistung) verlustfrei in die gewünschte Wechselspannung (sprich Musik) umformen zu können und direkt an das jeweilige Lautsprecher-Chassis zu liefern. Doch das geht so nicht. Es gibt da technologische Zwänge, hier und da Bremsen einzubauen. Auf dem nebenstehenden Schaltbild sehen sie, daß sowohl (recht kleine) Widerstände bei den beiden Transistoren eingefügt wurden als auch eine Dossel im Ausgang zum jeweiligen Chassis vorhanden ist. Beides ist je nach Konzept zwingend erforderlich.

Wenige Verstärker sind technologisch so aufwendig konzipiert, daß sowohl die inneren Widerstände sich lediglich im 0,1 Ohm Bereich bewegen als auch daß die Drossel zur Unterdrückung von HF-Schwingen (auf der Verstärkerplatine) sehr sehr niederohmig ist. Das ist eine Frage des Preises.
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Ein früher 4Watt Bastel-Verstärker

Angefangen hatt es mit den ersten verfügbaren Germanium Leistungstransistoren ACxxx und ADxxx. Doch die vertrugen nur niedrige Sperrspannungen. Mit 40 Volt Gleichspannung konnte man keine Bäume ausreißen. Auch war die Stromdurchleitung sehr begrenzt. Und - Transistoren waren vor 1960 richtg teuer. Bei den ersten 10 Watt Hifi-Verstärkern waren in der Realität mehr Sicherungen nötig als in der Theorie. Dann lebten die "Dinger" länger.

Daß damit natürlich bei der Qualität Einbußen hingenommen werden mußten, war damals (noch) nicht so wichtig. So wurde über einen Kollektorwiderstand der maximale Strom einfach "begrenzt". Die allermeisten Lautsprecher waren sowieso qualitativ noch nicht so weit. Werfen Sie mal einen Blick in die 1963er Riesenbox Modell 100 von Grundig.

Patente und Tricks bei der Schaltung

Mir ist nicht mehr bekannt, wann die ersten Endstufen mit symmetrischen Spannungen vorgestellt wurden. Auf jeden Fall brauchte man von nun an keinen Koppelkondensator mehr, die Wiedergabe wurde merklich besser und der Entwickler brauchte nur noch um sein Chassis zu zittern, falls ein Defekt einen der beiden Transistoren "zerschoß" und die Sicherung nicht "durchbrannte". In einem solchen Fall lag die halbe Versorgungsspannung direkt am Lautsprecher an, der sich mit weißem Rauch für immer verabschiedete.

Jetzt waren ausgeklügelte Sicherungssysteme gefragt
, die aber den Audio-Weg nicht berühren oder beeinflussen durften. Auch durfte dieser künstliche Nullpunkt nicht thermisch wandern. Wenige Volt waren bereits gefährlich.

Die nächste Qualitäts-Stufe war,
daß man mit einem geringen (signalunabhängigen) Ruhestrom durch beide Transitoren die Verzerrungen bei niedrigen Leistungen erheblich verringern konnte. Dieser Ruhestrom mußte eingestellt werden und sollte sich dann auch nicht selbsttätig thermisch verändern.

Jetzt erst konnte man in bislang gigantische Leistungsklassen vordringen. Die K+H Telewatt Monoblöcke setzten zu jener Zeit (bei uns in Deutschland) Maßstäbe.

Leistung war gefragt

Auch wenn es in der Funkschau und der Funktechnik nicht so richtig raus kam, Grundig setzte mit seinen Tunern und Verstärker den Maßstab für den Normalbürger.

Der RT40 / SV40 (2 x 15 Watt) und SV80 (2 x 30 Watt) waren preislich sehr günstig und auf einmal "kaufbar". Die damaligen (beinahe) Hifi-Boxen waren noch recht effizient und diese Germanium- Technologie hatte man einigermaßen im Griff.

Die frühen Hifi-Fachzeitschriften verstiegen sich zwar preislich in immer höhere amerikanische und japanische Sphären, doch die Masse kaufte (noch) Grundig, denn das konnte Pappi auch bezahlen.

Dann kam 1968 der SV140 von Grundig, mit 2 x 50 Watt Sinus und 4 dicken Silizium-Endstufentransistoren pro Kanal - eine tolle Konstruktion. Ein Relais im Lautsprecher- Ausgang wurde von einer aufwendigen und komplexen Schutzschaltung überwacht, die man wirklich brauchte. Auch unser Fotoobjekt SV140 wurde vermutlich mehrfach "abgeschossen" und danach mehrfach unerfolgreich geflickt. Ich habe ihn am Ende verschenkt, so grausam zugerichtet war das Innenleben.

Die Verstärker gehören vielleicht doch besser in die Boxen

Um diese Zeit herum dämmerte es immer mehr Lautsprecher Entwicklern, daß das Konzept mit den passiven 3-Wegeboxen auch mit noch so guten Verstärkern sehr aufwendig wurde. Von jetzt an wurde in zwei Richtungen geforscht und entwickelt.

Verstärker für aktive und passive Boxen waren gefordert. Bei den Verstärkern für passive Boxen waren Lasten zwischen 4 und 16 Ohm inzwischen gängig und meist zwangsläufig vorgegeben. Die Zwickmühle war, daß bei 4 Ohm genügend Leistung zur Verfügung stehen würde und bei 16 Ohm fast gar nichts mehr. Und die Lautsprecher suchte der Kunde nach oft komischsten Gesichtspunkten aus. Selten wurde der Verstärker mit den "auserwählten" Boxen vorher zur Probe gehört. Das Erwachen kam meist später. Warum das mit den Boxen sich bei 8 Ohm eingependelt hatte, kommt auf einer weiteren Seite bei den Lautsprechern.

Die internen Verstärker in aktiven Boxen

Bei einer fest vorgegebenen Kombination aus Endverstärker und Lautsprecher-Chassis hat der Entwickler die Optimierung fest in seiner Hand.

Es gibt das schon mal keine Drosseln (Spulen) bei den Chassis, fast keine Kondensatoren und keine dünnen langen Kabel und auch keine Stecksockel für die Leistungstransistoren. Außerdem könnte er seine drei Verstärker nach Hochton, Mittelton und Bass einzeln dimensionieren, etwa 10 Watt, 20 Watt und 70 Watt, eine ausgewogene Abstufung.

Der Entwickler muß bei den Chassis nicht auf eine bestimmte Impedanz drängen, damit die Gesamtkonzeption pegelmäßig stimmt oder gar zu effiziente Chassis mit Vorwiderständen ausbremsen. Er kann das bei den einzelnen Verstärkern anpassen. Das erspart vieles an Problemen.

Und jetzt steckt er in einer Zwickmühle. Setzt er auf extrem niederohmige Chassis mit nahezu idealen Schwingspulen, so fließt im Falle eines Defektes der Endstufe ein gewaltiger Strom, der diese Spulen schnell verdampft. Auch muß er bei diesen extrem niederohmigen Lasten jeden Stecker und jedes Stück Zuleitung optimal dimensionieren, denn jetzt ist jeder zusätzliche 0,1 Ohm Widerstand hinderlich.

Die Grenze bei etwa 70 Watt Dauerleistung

Grundig SV140 aus 1969
Grundig SV140 aus 1969
Braun 3-Kanal aus 1969

Auch mit der internen Mono-Endstufe gibt es jetzt Zwänge, mit denen der Entwickler leben mußte. Er kann um 1970 zum Beispiel nur mit großem Aufwand Endstufen mit paarweise selektierten Doppel-Transistoren entwickeln, um höhere Leistungen als die Maximalleistungen von Einzeltransistoren zu erreichen. Und damit ist 1970 bei etwa 70 Watt Sinusleistung erst mal absolut Schluß.

Ein Beispiel ist der 1968er Grundig SV 140, der je Kanal 4 Endtransistoren hatte. Zu der Zeit war bei 30 Watt pro Transistor Schluß. Gepaart ginge es vielleicht bis 60 Watt, doch die Entwickler mußten mit 0,5 Ohm Lastverteilungs- widerständen in beiden Zuleitungen arbeiten. Die Transistoren konnten noch so gut selektiert sein, einer von beiden hatte immer "den Geist aufgegeben". Der SV140 war ein Dauerfall für die Werkstatt, sollte er vom Musikfreund öfter mal "gepowert" werden.

Von 1970 bis 1980 macht die Halbleitertechnik (bei der Spannungsfestigkeit) einen deutlichen Sprung nach vorne und die Einzeltransistoren konnten dann etwa 120 Watt Grenzbelastung ertragen. Jetzt waren etwa 2 Ohm Lastwiderstand nicht mehr völlig ausgeschlossen.

In der Beschreibung der Heco P7302 SLV/K2 steht eine Menge darüber geschrieben.

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