richi44
12.01.2010, 15:29
... und der Elektronik allgemein
Es existiert die alte Diskussion, ob man Unterschiede zwischen Verstärkern hören könne. Und was für Verstärker gilt, gilt im Grunde auch für alle andere Elektronik, ob das nun die Analogteile eines CD sind oder ein Tuner oder eine Bandmaschine.
Und an dieser Stelle möchte ich wieder mal an die alte DIN 45500 erinnern. Dort sind Mindestanforderungen festgelegt worden, welche Geräte erfüllen müssen, die als HIFI bezeichnet werden sollen.
Die Krux dieser Norm war, dass sie sich nicht an einer „Unhörbarkeit“ festmachte und auch nicht an einem hypothetischen Höchststandard, sondern daran, was zu jener Zeit ohne grösseren Aufwand zu erreichen war. Schliesslich wollte man ja nicht die bekannten (vornehmlich deutschen) Hesteller brüskieren.
Wenn man also anschaut, was von einem Verstärker gefordert wurde (eigentlich der einfachsten Elektronik), so konnte man schon fast davon ausgehen, dass die zugelassenen Unzulänglichkeiten unterhalb der durchschnittlichen Hörschwelle lagen, zumindest, wenn man nicht gezielt auf diese oder jene Veränderung achtete.
Wenn also ein Klirr von 0,7% gefordert wurde (hauptsächlich K3 und etwas K2, aber kaum Klirr höherer Ordnung), so kann dies an der Hörgrenze liegen. Bei einem Tonbandgerät war aber im Bereich der tiefen und mittleren Frequenzen ein Klirr von 3% (K3) zulässig, oberhalb etwa 3kHz gab es schon gar keine Beschränkung mehr, weil sonst die bandsparenden Geschwindigkeiten von 9,5cm/S und tiefer nicht machbar gewesen wären. Übrigens auch im Studio waren bei Bandgeräten Klirrwerte von 3% durchaus „toleriert“, weil ein kleinerer Klirr eine weniger starke Bandaussteuerung bedeutet hätte und dadurch das Rauschen angestiegen wäre. Um dies alles zu umgehen gab es sowohl im Heimbereich als auch im Studio Rauschunterdrückungssysteme (Telefunken HighCom, Dolby B und C im Heim, Dolby A und SR im Studio sowie dbx für Heim oder Studio). Dies waren aber eigentlich Protesen, die nicht wirklich Qualität ermöglichten, sondern nur neue Probleme schafften, etwa TIM-Verzerrungen durch verspätete Reaktion der Systeme sowie dynamische Unzulänglichkeiten, sodass neue Verzerrungen entstanden.
Betrachten wir die heutige Welt, so können wir analoge Aufzeichnungs- und Übertragungsverfahren einfach mal weg lassen. Die Analogtechnik in diesen Bereichen ist im Grunde verschwunden. Wenn es noch Plattenspieler oder Bandmaschinen gibt (oder Mittelwellen-Radio), so sind dies Liebhaberprodukte, bei denen ein Fortschritt systembedingt nicht möglich ist. Mit verbesserter Verstärkertechnik kann man jedenfalls das Platten- und Bandrauschen nicht wirklich bekämpfen. Was also bleibt ist der analoge Verstärkerteil. Und da gibt es tatsächlich Variationsmöglichkeiten. Was davon dann als hörbaren Fortschritt beim Zuhörer ankommt und was ihm davon noch bewusst wird, soll erst mal unsere folgende Betrachtung sein.
Zuvor aber nochmals ein kurzer Rückblick in die analoge Aufzeichnungswelt. Nehmen wir Schallplatten der 70er und früher, so waren dies meist Bandaufnahmen, mit oder ohne Dolby, welche zwecks Bearbeitung angefertigt wurden. Da konnte mechanisch geschnitten und geklebt werden oder es wurde elektronisch, also durch Kopieren „geschnitten“. Diese art verschlechterte die Qualität aber erneut, weil jede Kopie zusätzliche Verluste aufwies.
Nun wurde und wird behauptet, dass analoge Aufnahmen rein und ohne „Treppen“ erfolgt seien, wie dies bei der Digitaltechnik durch die Quantisierung der Fall ist (das Analogsignal muss gemessen werden und es wird der nächst passende digitale Wert gesucht und dieser dann aufgezeichnet). Natürlich sind Elektronen „klein“, aber auch sie stellen eine bestimmte Grösse dar. Und das Plattenmaterial ist auch nicht unendlich fein, sondern die Plattenrille gleicht einem Flussbett. Wenn man dieses abtastet, so gibt es da mehr oder weniger grosse Steine, welche den Verlauf bestimmen und würde man einen verschieben, so würde man am nächsten anstossen, sodass der Verlauf mindestens so holperig würde wie wenn man eine lange Treppe runter fährt. Und auch bei einer Bandaufnahme haben wir das magnetisierbare Eisenpulver auf dem Band, das eine bestimmte endliche Feinheit aufweist und damit die maximale Auflösung vorgibt.
Theoretisch ist Band und Platte etwa mit der selben Feinheit zu vergleichen, wie sie die übliche CD bietet, eventuell noch etwas feiner, aber eine SACD hat mit Sicherheit die feinere Auflösung als die analoge Medien bieten können, wenn man den Materialaufwand nicht übertreiben will (Ein grossformatiges Fotoplatten-Negativ hat eine sehr feine Körnung, welche von Digitalkameras heute gerade erreicht wird. Nur wer will heute schon beschichtete Glasplatten und Kameras im 20 Liter-Format rumschleppen?). Das mit der unendlich feinen Auflösung ist also auch in der Analogwelt ein Traum. Und genau so ist es mit den Signalen an einem Verstärker. Ein Rauschen bewirkt letztlich etwas ähnliches wie eine endliche Feinheit der Auflösung. Der momentane, tatsächliche Signalwert ist nicht das, was das Analogsignal eigentlich sein möchte, sondern ein Wert in der Umgebung des angestrebten, mal höher, mal tiefer, je nach Rauschsignal. Und damit ist es doch kaum mehr ein Unterschied zum Digitalsignal.
Also, unter diesem Aspekt existiert die analoge Feinheit nicht. Es war mindestens so falsch, was da raus kam wie beim Digitalsignal und dort weiss man wenigstens, in welchen Breiten sich der Fehler bewegen kann, analog ist dies reiner Zufall und nicht vorhersehbar.
Nun gibt es bei der Elektronik eine Reihe von Signalbeeinflussungen, die hörbar sein können, die aber auch unter der Hörschwelle liegen können. Richtigerweise müsste man nun erst mal die Hörschwelle für alle möglichen und unmöglichen Ereignisse ausloten.
Sicher ist, dass Klirr (K2, K3 usw.) das Signal verändert und sicher ist, dass dieser Klirr mehr oder weniger hörbar ist. Da Klirr niedriger Ordnung musikalisch sinnvoll ist (Oktaven, Quinten, bis zu Terzen), stört er zumindest in einem Musikstück nicht, solange er nicht zu gross wird. Darüber habe ich an andere Stelle hier im Forum schon berichtet.
Würden wir uns nur reine Sinustöne anhören, und da auch nur einen nach dem anderen, wäre Klirr kein wirkliches Problem, im Gegenteil. Durch den Klirr, also die neu entstehenden Frequenzen, welche einen musikalischen Zusammenhang haben, wird aus dem Fiepston erst ein Klang.
Es gibt aber nicht nur Klirr, sondern auch Intermodulation. Das geschieht, wenn gleichzeitig zwei Sinussignale anliegen. Da entstehen auch neue Frequenzen, aber das sind jeweils Addition und Subtraktion der beiden Frequenzen. Haben wir z.B. 500Hz und 3000Hz, so gibt es neben diesen beiden Frequenzen 2500Hz und 3500Hz. Und diese beiden Neuen haben musikalisch nichts mit den ursprünglichen 500Hz und 3000Hz zu tun.
Gut, es gibt Menschen, die kein Musikgehör haben und nicht feststellen, wenn etwas falsch klingt. Sie sind aber eine Minderheit. Daneben gibt es Musiker, die auf eine „Verstimmung“ stark reagieren. Sicher ist, dass die Mehrheit Töne, die nichts mit den Tonintervallen am Klavier zu tun haben, sehr rasch feststellen können.
Wie gesagt habe ich darüber bereits berichtet und es ist zumindest bekannt, welche Konstellationen mit welcher Stärke vorhanden sein müssen, um hörbare Beeinträchtigungen zu erzielen. Was noch nicht vollumfänglich geklärt ist, was bei drei, vier und mehr Tönen gleichzeitig passiert. Je mehr Einzeltöne, desto grösser wird die Anzahl an neuen Mischtönen, welche ihrerseits auch wieder untereinander und mit den ursprünglichen Tönen reagieren können. Dies alles abzuklären ist sehr aufwändig und wird daher auch unterbleiben. Es ist aber eine Tatsache, dass unser Ohr genau auch diese Unzulänglichkeiten aufweist und genau so Mischtöne produziert.
Wir könnten nun hergehen und 10 einzelne Töne elektrisch zusammenmischen und über einen Verstärker einem Lautsprecher zuführen. Dann hätten wir je nach Stärke der Verzerrungen ( welche an gekrümmten Wiedergabekurven entstehen) mehr oder weniger starke neue Töne.
Wir könnten aber auch hergehen und die 10 Töne über 10 Verstärker und 10 Lautsprecher wiedergeben. Wir hätten dann zwar noch einen Anteil an Klirr, aber keine Intermodulation. Diese könnte erst unser Ohr bilden. Mit einem Vergleich dieser beiden Situationen könnte man abklären, was das Ohr noch hören kann und wo die Grenze liegt, weil es seine eigene Intermodulation ja als natürlich betrachtet...
Ich gehe mal davon aus, dass diese Grenzen ausgelotet wurden und im Grunde bekannt ist, was wie stark stört. Und tatsächlich war dies zumindest für Verstärker schon die Vorgabe bei der DIN45500. Das bedeutet, dass man nicht schlechter als 45500 sein darf, weil sonst offensichtlich mit klanglichen Mängeln zu rechnen ist. Und es besagt dass es angezeigt ist, die Qualität höher zu schrauben. Man kann aber davon ausgehen, dass Qualitätssteigerungen um Faktor 100 (Klirr von 0,007%) das Ende des Sinnvollen sind.
Dazu muss man sich vergegenwärtigen, dass ein Klirr oder eine Intermodulation, also der neu gebildete Ton immer nur GLEICHZEITIG mit dem Originalton vorhanden sein kann. Und gerade im Zusammenhang mit MP3 wurde akribisch untersucht, welche Pegelunterschiede bei welchen Tonintervallen vorhanden sein müssen, dass der leisere Ton nicht mehr gehört wird. Und dabei hat man festgestellt, dass generell ein Ton, der 60dB leiser ist als ein anderer, kaum mehr wahrgenommen wird, bei einem Pegelunterschied von 80dB ist garantiert nichts mehr hörbar. Beziehen wir das mal auf den Klirr, so ist 1% = -40dB, 0,1% -60dB und 0,01% -80dB. Das heisst nicht mehr und nicht weniger, als dass ein Klirr oder eine Intermodulation oder was auch immer mit einem Pegel von –80dB unter dem maximal gleichzeitig wiedergegebenen Pegel (oder 0,01%) garantiert unhörbar bleibt.
Und wenn wir uns an Dolby erinnern, so wurde da das Rauschen verringert, weil das Signal komprimiert und expandiert wurde. Eine Platte oder Bandaufnahme (Profimaschine) rauscht praktisch nicht, wenn die Musik erklingt, aber sie rauscht in den Pausen. Mit Dolby wurde dieses Rauschen um rund 10dB abgesenkt und es war auch in den Pausen kaum bis nicht mehr hörbar.
Aus dem Gesagten ist der Schluss zu ziehen, dass auch die miesesten und perfidesten Klangveränderungen nicht hörbar werden, wenn sie kleiner als 0,01% sind. Dass es Veränderungen gibt, die bei 0,1% oder gar bei 1% noch nicht hörbar sind, ist eine (für die Elektronik) angenehme Tatsache.
Jetzt können wir uns der Elektronik zuwenden. Und da stellen wir fest, dass die Verzerrungen IMMER an gekrümmten Kennlinien entstehen. Zuerst mal eine Röhrenkennlinie:
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Um die Linearität zu verdeutlichen habe ich parallel zur Röhrenkennlinie (schwarz) eine Gerade gezogen (grün) und einen Bereich festgelegt, in welchem die Abweichung der Kennlinie von der theoretischen geraden Linie minimal ist, bezeichnet mit den beiden blauen vertikalen Linien. Würde man diese Röhre so aussteuern, so ergäben sich keine Verzerrungen.
Im Gegensatz dazu eine konstruierte Kurve, wie sie einem bestimmten Röhrentyp (Regelröhre) und dem Transistor entspricht.
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Hier ist ganz offensichtlich, dass die Kennlinie nirgends gerade ist, höchstens auf der Null-Ebene, was aber niemand interessiert, weil NULL nicht nutzbar ist.
Man kann sich nun leicht vorstellen, dass es bei der ersten Röhrenkennlinie möglich ist, eine Eingangsspannung zwischen die blauen Linien (horizontal) zu legen und ein entsprechend vergrössertes Signal als vertikale Änderung zu bekommen, ohne dass da irgendwelche Verzerrungen auftreten. Dies wäre der Idealfall, der einem Stück Draht entspricht, an welchem am Ende mehr raus kommt, als am Anfang rein geht.
Die Transistorkennlinie aber zeigt, dass da nie etwas ohne Verzerrung entsteht. Und würde man an dieser Kennline rechts der vertikalen schwarzen Linie weitere blaue ansetzen, so würde die grüne verlängert und es kämen noch rote hinzu, mit immer grösseren Abständen, aber ein lineares Verhältnis käme NIE zustande.
Die Steilheit der grünen Linie ist bei der Röhre in einem gewissen Bereich linear (wobei dies eine extrem lineare Röhre ist!), bei einem Transistor gibt es keine lineare Steilheit und damit keine Schaltung, die nicht mehr oder weniger verzerrt.
Betrachten wir nochmals die „Transistor-Kennline“. Wir könnten im Bereich der Eingangsspannung (zwischen die blauen Linien) ein Sinussignal anlegen und schauen, was zwischen den roten Linien raus kommt. Oder wir könnten ein lineares Eingangssignal anlegen (eine Gerade) und schauen was raus kommt. Raus käme ein Signal, das genau so aussieht wie die Kennlinie, denn diese ist ja genau so aufgenommen worden als Antwort auf eine lineare Änderung. Darum können wir uns vorstellen, dass es bei einem Sinus genau so zu einer Beeinflussung kommt wie bei einer Geraden und darum können wir uns die Zeichnerei sparen.
Jetzt aber mal eine Überlegung: Was passiert, wenn wir nur eine ganz winzige Eingangsspannung verwenden? Dann haben wir einen winzigen Ausschnitt der Kennlinie genutzt. Und dieser winzige Ausschnitt kann man schon fast als linear anschauen.
Tatsache ist, dass bei einem Transistor die Verstärkung von der Kurvensteilheit und dem Arbeitswiderstand abhängt. Je grösser der Widerstand und/oder je höher die Steilheit, umso grösser ist die Verstärkung.
Jetzt ist an der krummen Kurve etwas „konstant“. Die Steilheit ist bei normaler Temperatur des Transistors rund 39 mal dem Kollektorstrom Ic. Bei einer Röhre gibt man die Steilheit in mA / V Gitterspannungsänderung an. Und das kann man beim Transistor auch. Da wäre es 39 mal Ic. Und die Verstärkung könnte man folglich als S mal Ra, also 39 xIc x Ra annehmen. Man sieht sofort, dass der eine Faktor „39“ konstant ist, aber Ic ist ja von der Steuerspannung abhängig und damit wird die Kurve (und die Formel) krumm.
Wenn wir nun nur einen winzigen Ausschnitt der Kennlinie verwenden, so ändert sich Ic von z.B. 5 mA auf 5,01 mA. Damit ist einmal die Steilheit 5x39 = 195mA/V, im anderen Fall 195,39 mA/V und entsprechend ist die Verstärkung als beinahe konstant anzusehen (Fehler 0,2%). Das bedeutet, dass man die Verzerrungen dann reduziert, wenn die Aussteuerung sehr klein hält und die Stromänderung wesentlich kleiner ist als der Ruhestrom. Dies zumindest bei Kleinsignalstufen.
Hier mal der einfachste Transistorverstärker.
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Wir haben eine feste Betriebsspannung und eine feste Basisvorspannung. Und das Ding würde klirren. Nun wurden solche Schaltungen bei einfachen Kassettenrecordern als Mikverstärker verwendet, denn erstens haben wir da ein Ding, das ohnehin klirrt und zweitens sind die Miksignale verhältnismässig klein. Damit ist nur ein kurzer Ausschnitt der Kennlinie genutzt und der Klirr ist entsprechend klein. Nun hat man da aber die 0,6V nicht fest eingestellt, sondern man hat sie mit einer negativen Spannung überlagert, welche man durch Gleichrichtung des Ausgangssignals, also des verstärkten Miksignals gewonnen hat. Erinnern wir uns: Die Verstärkung ist S mal Ra. Und S hängt von Ic ab und dieses von Ube, also der Basisvorspannung. Machen wir durch Addition von +0,6V mit einer Minusspannung Ube kleiner, so nimmt die Steilheit und damit die Verstärkung ab. Wenn man das richtig macht, bekommt man eine automatische Aufnahmeaussteuerung des Kassettengerätes.
Jetzt mal eine andere Überlegung:
Wenn doch die Verzerrung reduziert wird, indem wir das Eingangssignal klein machen, dann müsste man doch einfach dieses Eingangssignal ganz klein halten, um Verzerrungen fast ganz zu eliminieren. Wenn wir also in obiger Mikschaltung das Eingangssignal mit Widerständen teilen, dann kommt zwar weniger raus, dafür aber mit weniger Klirr. Das ist richtig. Nur ist das Miksignal eh schon klein, also wollen wir es verstärken und nicht abschwächen. Und jede Transistroschaltung rauscht, also macht es keinen Sinn, das Miksignal kleiner zu machen und diesem am Ausgang der Schaltung rauschen beizufügen. Das wird nichts brauchbares. Das hat allenfalls für das lausige Kassettengerät gereicht, nicht aber für Hifi.
Was passiert, wenn wir in die Emitterleitung einen Widerstand einfügen? Der Transistorstrom fliesst auch durch diesen Widerstand und lässt da eine Spannung entstehen. Und diese Spannung hemmt die Ansteuerung, denn diese passiert zwischen Basis und Emitter. Macht der Emitter das Gleiche wie die Basis, so gibt es keine Ansteuerung und damit zwar keinen Klirr aber auch kein Ausgangssignal. Das bedeutet, dass ein Widerstand im Emitter zwar den Klirr reduziert, weil die effektive Transistoransteuerung verringert wird, aber gleichzeitig sinkt die Verstärkung.
Oder wenn wir den Transistor genauer betrachten würden, sähen wir, dass das Verhältnis Basisstrom zu Kollektorstrom linear ist, nicht wie das Verhältnis Basisspannung zu Kollektorstrom.
Wir glauben das einfach mal. Dann müssen wir aber davon ausgehen, dass der Basisstrom sich genau so krumm verhält in Abhängigkeit der Basisspannung wie der Kollektorstrom in Abhängigkeit der Basisspannung.
Und wenn wir diese Linearität Ib zu Ic verwenden wollen, müssen wir halt einen linearen Ib aus der Steuerspannung gewinnen. Dies können wir nahezu, wenn wir zwischen Signalquelle und Basis einen sehr grossen Längswiderstand einsetzen. Der Basisstrom ist dann von der Quellenspannung, also dem Tonsignal und dem Längswiderstand bestimmt und nur in Prozent-Bruchteilen vom Eingangswiderstand des Transistors, welcher ja unlinear ist. Und damit haben wir wieder einen Spannungsteiler im Eingang, eine verschwindend kleine Ausnutzung der Transistorkennlinie und folglich eine minime Verstärkung, also alles, was wir NICHT wollen.
Jetzt müssen wir uns mal vergegenwärtigen, wie alles mal angefangen hat. Die ersten Tansistoren waren aus Germanium und es gab nur PNP-Typen für negative Betriebsspannung.
Eintaktendstufen machten keinen Sinn, weil die Transistoren nicht gerade leistungsverträglich waren. Da hätte man mit allen Tricks nur gerade das fertig gebracht, was mit Batterieröhren Stand der Technik war. Und die Transistoren waren noch zu teuer.
Irgendwann hat man dann aber entdeckt, dass man auch (im Heim) Verstärker bauen könnte, welche mit Treibertrafos ausgerüstet (diese waren relativ klein) schon Gegentaktschaltungen ohne Ausgangstrafo gestatteten. Damit wurden die Verstärker kleiner und billiger als die Röhrendinger und hatten erst noch eine etwas höhere Leistung (15W waren machbar).
Allen Transistoren war gemenisam, dass Germanium (wie auch Silizium) in hochreinem Zustand nicht leitet. Man benötigte aber Halbleiter, was einen genau dosierten „Verschmutzungsgrad“ mit definierten Materialien verlangt. Da man dies noch nicht so ganz beherrschte, war der Ausschuss gross, also musste JEDER Transistor ausgemessen und entsprechend der erreichten Daten einem Typ zugeordnet werden.
Und nicht viel später kamen die ersten NPN-Germaniumtransistoren auf den Markt.
Damit waren wirkliche Endstufen ohne Trafos möglich, was den Preis erneut nach unten anpasste. Die einfachste Endstufe war damals, ein AC126, ein AC127, ein AC187 und ein AC188. Mit diesen 4 Dingern baute man Verstärker mit etwa 0,2W Leistung, allerdings mit einem recht hohen Klirr.
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Im Lauf der Zeit wurde die Schaltung immer aufwändiger und die hier noch bescheidene Gegenkopplung wurde deutlich erhöht, um gute Messwerte zu erreichen. Allerdings handelte man sich damit gewissen Schwierigkeiten ein.
Eine Gegenkopplung reduziert die Verstärkung, indem sie das Eingangssignal der Schaltung in der internen Wirkung verringert. Und wie wir gesehen haben verringern wir damit den Klirr.
Und wenn wir uns an die ersten Transistorzeiten erinnern, so gab es bereits Labormuster an Verstärkern, im Stile der obigen Schaltung. Und es gab allenfalls bereits Mittelwellenradios, UKW war aber damals nicht möglich, weil die Transistoren diese Frequenzbereiche noch nicht beherrschten. Die hohen Frequenzen wurden erst im Lauf der Zeit erreicht, als durch laufende Verbesserung der Produktion die Qualität zunahm.
Wenn wir uns also die zweite Generation (die Nachfolger der obigen Schaltung mit verbesserter Verstärkung und damit erhöhter Gegenkopplung) betrachten, so sehen wir, dass der Klirr durch die höhere interne Verstärkung deutlich reduziert wurde. Es war also die Zeit, als mit allen Mitteln versucht wurde, die Messwerte, die man damals kannte zu verbessern. Allerdings konnten die damaligen Geräte im Normalbetrieb nicht wirklich überzeugen. Sie klangen trotz hervorragender Messwerte oft rauh und giftig. Und ich vermute, dass der „Röhrensound“ aus jener Zeit Ende der 60er bis etwa Mitte der 70er stammt.
Das Problem war, dass eine Gegenkopplung ja erst etwas bewirken kann, nachdem „das Kind in den Brunnen gefallen ist“. Sie hinkt also immer hinten nach. Und zeitgleich wurde versucht, den Frequenzgang der Aufzeichnungsmedien nach oben zu erweitern. Das Resultat war „TIM“, also Verzerrungen, die nur kurzzeitig (transient) auftreten. Und je höher die Verstärkung war und je stärker die Gegenkopplung, umso höher die Gefahr dieser Übersteuerungen und Verzerrungen. Die damaligen Transistoren waren oft nur für den NF-Bereich tauglich, dabei müsste bei jeder Verstärkungsverdoppelung die Bandbreite verdoppelt werden. Wenn also ein Verstärker gebaut wurde, der ohne Gegenkopplung tausendfach verstärken würde, so würde dieser bei Dauertonmessungen auch nur Verzerrungen und Frequenzgangfehler eines Tausendstels der Fehler aufweisen, die ungegengekoppelt auftreten. Aber mit der Gegenkopplung müsste die Bandbreite intern mindestens bis 20MHz reichen, um nicht zu spät zu reagieren. Und darauf wurde damals aus Unwissenheit nicht Rücksicht genommen.
Also mussten neue, bessere Bauteile her, aber gleichzeitig wurde versucht, bessere Schaltungen zu entwickeln. Da stellt sich die Frage, was man denn verbessern könnte oder welche Massnahmen greifen könnten.
Wir haben gesehen, dass die krumme Kennlinie zwangsläufig zu Verzerrungen führt. Und wir haben auch gesehen, dass eine Verkürzung der Ansteuerung auf der Kennlinie den Klirr reduziert, gleichzeitig aber die Verstärkung mindert.
Fangen wir mal mit einer Endstufe an, so sehen wir, dass wir üblicherweise Emitterfolgerschaltungen im Ausgang haben. Nehmen wir mal an, wir hätten eine Betriebsspannung von + und – 50V. Dann könnten wir einen Ausgangstransistor mit bis zu 50V an der Basis aussteuern. Der Emitter würde dieser Spannung folgen, abzüglich natürlich der Steuerspannung zwischen Basis und Emitter von rund 0,2V maximal. Das bedeutet, dass bei einer Ansteuerung mit 50V der Ausgang 49,8V beträgt und somit der Fehler rund 0,4% ist. Diese 0,4% wollen wir noch mit einer Massnahme reduzieren. Die Frage ist einfach, wie.
Angenommen, wir würden den Ruhestrom auf 15A festlegen, so müssten wir dauernd diesen Strom und damit dauernd 1,5kW pro Kanal aufbringen. Das kostet und heizt. Aber wir müssten eigentlich den leitenden Transistor nicht weiter leitend machen, sondern wir könnten dem anderen den Ruhestrom reduzieren. Dann würde der Strom des leitenden nicht mehr durch den zweiten als Ruhestrom abfliessen, sondern durch den Lautsprecher. Oder wir machen eine Kombination. Wir erhöhen den Strom des leitenden Transistors auf meinetwegen 21,25A, den des „nicht leitenden“ senken wir auf 8.75A. Um dies zu bewerkstelligen ist jeweils ein noch kürzeres Stück der Kennlinie nötig, sodass der Klirr ohne Gegenkopplung auf unter 0,1% sinkt. Allerdings erkaufen wir uns dies mit einem immensen Stromverbrauch, der tatsächlich nicht sein müsste.
Und wir haben nach wie vor die Bauteile in den spannungsverstärkenden Stufen, welche auch klirren und folglich auch einer „Behandlung“ bedürfen.
Also überlegen wir uns, ob es nicht eine andere Möglichkeit gäbe. Und an dieser Stelle gleich mal eine allgemeine Überlegung. Wenn man den Klirr damit beseitigen will, indem man den Strom gross macht und die ausgenutzten Kennlinienteile kurz, so ist massgebend, dass diese Kennlinien möglichst genau zusammenpassen. Dies ist bei gepaarten Transistoren NPN für die positive Speisung und PNP für die negative möglich. Wenn wir aber aus Leistungsgründen mehrere Transistoren parallel schalten, so wird eine „Paarung“ von z.B. 5 PNP untereinander und mit 5 NPN wohl kaum möglich sein. Haben wir aber grössere Abweichungen, so werden nicht alle Transistoren gleich angesteuert und damit entstehen neue Verzerrungen.
Velassen wir mal kurz den Leistungsteil und widmen uns der Verstärkung kleinerer Signale und Ströme. Auch hier gilt natürlich das von der möglichst kurzen Aussteuerung auf der Kennlinie. Aber wir könnten doch mal etwas versuchen, nämlich eine Verstärkung ohne Stromänderung. Wenn wir uns an den ersten einfachen Verstärker erinnern, so brauchen wir da eine Stromänderung, damit am Arbeitswiderstand eine Spannungsänderung und damit Ausgangsspannung entsteht. Jetzt kennt man den Begriff Konstantstromquelle. Das Ding liefert einen konstanten Strom, unabhängig von der Spannung. Oder umgekehrt kann man sagen, da entsteht eine „beliebige“ Spannung selbst „ohne“ Stromänderung. Würde man an besagter Verstärkerstufe statt des Ra eine Konstatnstromquelle einsetzen, so müsste der Strom durch den Transistor praktisch nicht verändert werden (also keine Ansteuerung und somit keine Kennlinienkrümmung), um trotzdem eine Ausgangsspannung zu erhalten. Wir hätten die höchst mögliche Verstärkung mit kleinst möglichen Verzerrungen. Und wenn wir noch einen Emitterwiderstand einsetzen, können wir diese fast unendliche Verstärkung reduzieren und damit auch den verbliebenen Rest an Klirr. Das müsste doch die eierlegende Wollmilchsau sein...
Aber wo Licht ist, ist auch schatten. Das Ding funktioniert für sich allein. Aber wenn da was raus kommt, so muss es wo anders wieder rein. Und dieses „woanders“ hat einen Eingangswiderstand, welcher das Ideal bald in übliche Dimensionen reduziert. Trotzdem behalten wir diese Idee mal im Auge.
Dann haben wir noch eine Möglichkeit: Wenn wir einen Transistor nicht an der Basis ansteuern, sondern am Emitter, ihm also da einen Strom einspeisen, so ist der Kollektorstrom fast gleich gross wie der Emitterstrom. Und damit haben wir bei einer Stromänderung am Emitter ptaktisch die gleiche Stromänderung am Kollektor und somit im Arbeitswiderstand, also eine fast ideale Ausgangsspannung. Und wenn wir statt des normalen Arbeitswiderstandes eine Konstantstromquelle verwenden und den Emitterstrom über einen Emitterfolger ansteuern und in diesen zwei Emittern wieder eine Konstantstromquelle einsetzen und dem ganzen Zeugs noch eine Dralington-Emitterfolgerstufe nachschalten, sollte es doch möglich sein...
Was jetzt so kompliziert klingt, ist im Grunde (für uns) ganz einfach:
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Rot sind alles Konstantstromquellen, grün ist ein (fast) „Darlington“ Und das Ganze ist der OPV NE4558, also ein IC (Käfer).
Das bedeutet, dass man zwar solche Schaltungen auch diskret aufbauen kann, mit einem ganzen Transistorgrab, dass man das Gleiche und in zumindest gleicher Qualität auch fertig als integrierte Schaltung kaufen kann.
Also, wir können eigentlich heute davon ausgehen, dass wir einen Vorverstärker nicht mehr mit einzelnen Transistoren aufbauen müssen, sondern hochwertige, fertige Bausteine zur Verfügung haben. Nur müssen wir auch wissen, dass ein OPV nicht einfach ein Verstärker ist, der alles kann und macht, sondern dass auch diese Dinger für bestimmte Einsatzzwecke gebaut wurden. Und wenn in einem Gerät ein betimmter Typ eingebaut ist, heisst dies nicht, dass ein anderer, teurerer und in Hifizeitschriften beworbener besser geeignet wäre. Das Gegenteil kann der Fall sein. Wer, wie bei Röhren zuweilen beliebt, einfach wild drauf los tauscht, muss sich über Rauchzeichen aus der Schaltung nicht wundern. Wenn alles das Selbe wäre (und nur dann wäre es austauschbar), gäbe es nicht die Typenvielfalt.
Doch nochmals zurück zur Endstufe.
Wir haben uns bisher wenig um Details gekümmert. Wir haben nur gesehen, dass die Länge der ausgesteuerten Kennlinie ihre Krümmung und damit die Verzerrungen bestimmt. Wir habe auch gesehen, dass normale Transistoren einen recht hohen Basisstrom benötigen können. Und wir haben letztlich gesehen, dass es Sinn macht, die Transistoren zwecks Klirrminderung zu paaren, also auszusuchen.
Wir haben noch nicht darüber gesprochen, dass man z.B. mit Darlingtons, also Doppeltransistoren mit wesentlich höherer Stromverstärkung das Problem der Ansteuerleistung los bekommt. Das ist dann einfach schon im End-Darlington drin gelöst.
Also, wenn wir eine konventionelle Endstufe bauen würden, könnten wir eigentlich mit Darlingtons und Klasse A (riesen Rhestrom) ohne Gegenkopplung auskommen. Wir müssten allenfalls im eigentlichen Endstufenteil mit Konstantstromquellen und künstlich reduzierter Verstärkung arbeiten.
Die Alternative wäre eine nicht all zu hohe Verstärkung (5 fach), ein mittlerer Ruhestrom (5% des Maximalstroms), Transistoren mit relativ hoher Grenzfrequenz (1MHz) und einer nicht zu üppigen Gegenkopplung ( 26dB).
Wir könnten uns aber auch überlegen, ob wir nicht MOSFETs einsetzen wollen. Diese brauchen keinen Basisstrom, sondern sind wie Röhren rein spannungsgesteuert. Die Krux daran sind nur die innerern Kapazitäten. Um zu steuern, müssen wir da Elektronen rein füllen. Und bei der Polaritätsumkehr muss das Zeug wieder raus. Das bedeutet jedes mal einen ganz gehörigen Elektronenfluss, was nichts anderes als STROM bedeutet. MOSFETs sind also beileibe nicht so unproblematisch. Dies zum Ersten. Und zum Zweiten gibt es da nicht wirkliche Paarungen. Die Kennlinien unterscheiden sich mehr als nur deutlich. Kommt hinzu, dass die Länge der Ansteuerkennlinie nicht wie beim normalen Transistor maximal 0,2V beträgt, sondern bis rund 2V reicht. Folglich muss niemand auf die Idee kommen, sowas ohne Gegenkopplung lösen zu wollen. Eine MOSFET Endstufe ohne Gegenkopplung kann nicht wirklich funktionieren. Sie hat allerdings (bei genügendem Ansteuerstrom) den Vorteil, dass die Transistoren sehr schnell sind und damit ist TIM-Klirr kein Thema. Wie gesagt, sofern der Rest richtig gebaut ist. Eine generelle Garantie ist es aber auch nicht. Wo MOSFET drauf steht, muss nicht zwingend Qualität drin sein.
An dieser Stelle mal eine kurze Zusammenfassung:
In Vorverstärkern macht das selber basteln eigentlich keinen Sinn, denn im Grunde kann man nur das nachbauen, was andere schon gebaut haben. Neue Schaltungen gibt es nicht wirklich. Und der Amateur hat nicht die Möglichkeiten, Schaltungen zu bauen, zu testen und wieder andere zu bauen... Dies ist bei der Entwicklung einer integrierten Schaltung aber Gang und Gäbe. Also sind da Enticklungen getätigt worden, von denen man profitieren kann und sollte.
Und generell gilt, dass es zwar richtig ist (z.B. in Vorstufen) Schaltungen (wie sie in Ics vorhanden sind) zu verwenden oder zu entwickeln, die von Haus aus wenig Verzerrungen liefern und nicht rauschen, damit die Gegenkopplungen nicht zum Selbstzweck werden. Es ist aber genau so wichtig zu sehen, welche Vorteile eine Gegenkopplung bringen kann (kleiner Innenwiderstand, hoher Eingangswiderstand), die anders nicht wirklich zu erreichen sind.
Und hier noch ein Blick auf Endstufen-IC. Es gibt fertige Endstufen, die eigentlich fast gar nichts mehr brauchen ausser einer Speisung und einem entsprechenden Kühlkörper. Sowas gibt es für den Einsatz in Autoradios oder Mini-Stereoanlagen. Diese Dinger sind für erste Basteleien genau so geeignet wie für „Digitalendstufen“ (es tönt/es tönt nicht). Aber Qualität ist damit nicht zu machen.
Dann gibt es aber eine Reihe von Endstufen, etwa die LM1875, die es schon mal auf 20W bei 0,015% Klirr bringt. Oder eine LM3886 oder...
Letztlich gibt es auch Konstruktionen wie die des TDA7293 oder des LM4702. Die grösseren und aufwändigeren (auch was die Zusatzbauteile anbetrifft) Dinger lassen Qualitäten erwarten, die sich neben konventionellen Geräten durchaus sehen lassen können. Und es ist keineswegs gesagt, dass ein Gerät, das mit hochtrabenden Namen und Hochglanzprospekt wirbt, tatsächlich besser ist als ein gut gemachter IC.
Man darf nicht vergessen, dass die Entwicklung eines IC recht teuer werden kann und darum soll er dann auch längere Zeit produziert und verkauft werden. Wenn aber eine kleine Verstärkerfabrik (um nicht zu sagen Klitsche) Ramsch baut und bald dicht machen muss, so ist dies volkswirtschaftlich kaum ein Schaden. Und in solchen Firmen wird viel gebastelt, das schlimmer ist als manches was Amateute so zusammenlöten...
Die Quintessenz:
Es gibt Entwicklungen mit „per Ohr ausgesuchten“ Bauteilen. Diese werden oft mit hochtrabenden Sprüchen beworben. In der Praxis aber können diese Dinger nichts besser als konventionelle Schaltungen auch. Und natürlich gibt es eine Kumulation von Fehlern. Wenn ich also in einer Schaltung einen Koppelkondensator verwende, der statt des üblichen Klirrs von 0,01% 0,001% liefert (bei entsprechender, praxisfremder Messmethode), so darf ich nicht erwarten, dass sich der Klirr des Gerätes als ganzes verbessert hat. In der Art, wie der Kondensator eingebaut ist, ist der Klirr immer unter 0,0001% oder weit darunter, eigentlich gar nicht messbar. Da sind alle anderen Bauteile entscheidender.
Und es sind auch die Bauteile entscheidend, welche im Studio eingesetzt wurden. Was also da den Bach runter ging, ist auf der CD verewigt und damit unsere Referenz.
Und ohrausgesuchte Bauteile findet man in der Studiotechnik nicht, weil es Unsinn wäre, eine Reparatur verunmöglichen würde und nebenher einen Preis generieren würde, dass man neben dem Radio eine Büchse aufstellen müsste, die mit 5 € pro Stunde für die Gebühren zu füttern wäre...
Es existiert die alte Diskussion, ob man Unterschiede zwischen Verstärkern hören könne. Und was für Verstärker gilt, gilt im Grunde auch für alle andere Elektronik, ob das nun die Analogteile eines CD sind oder ein Tuner oder eine Bandmaschine.
Und an dieser Stelle möchte ich wieder mal an die alte DIN 45500 erinnern. Dort sind Mindestanforderungen festgelegt worden, welche Geräte erfüllen müssen, die als HIFI bezeichnet werden sollen.
Die Krux dieser Norm war, dass sie sich nicht an einer „Unhörbarkeit“ festmachte und auch nicht an einem hypothetischen Höchststandard, sondern daran, was zu jener Zeit ohne grösseren Aufwand zu erreichen war. Schliesslich wollte man ja nicht die bekannten (vornehmlich deutschen) Hesteller brüskieren.
Wenn man also anschaut, was von einem Verstärker gefordert wurde (eigentlich der einfachsten Elektronik), so konnte man schon fast davon ausgehen, dass die zugelassenen Unzulänglichkeiten unterhalb der durchschnittlichen Hörschwelle lagen, zumindest, wenn man nicht gezielt auf diese oder jene Veränderung achtete.
Wenn also ein Klirr von 0,7% gefordert wurde (hauptsächlich K3 und etwas K2, aber kaum Klirr höherer Ordnung), so kann dies an der Hörgrenze liegen. Bei einem Tonbandgerät war aber im Bereich der tiefen und mittleren Frequenzen ein Klirr von 3% (K3) zulässig, oberhalb etwa 3kHz gab es schon gar keine Beschränkung mehr, weil sonst die bandsparenden Geschwindigkeiten von 9,5cm/S und tiefer nicht machbar gewesen wären. Übrigens auch im Studio waren bei Bandgeräten Klirrwerte von 3% durchaus „toleriert“, weil ein kleinerer Klirr eine weniger starke Bandaussteuerung bedeutet hätte und dadurch das Rauschen angestiegen wäre. Um dies alles zu umgehen gab es sowohl im Heimbereich als auch im Studio Rauschunterdrückungssysteme (Telefunken HighCom, Dolby B und C im Heim, Dolby A und SR im Studio sowie dbx für Heim oder Studio). Dies waren aber eigentlich Protesen, die nicht wirklich Qualität ermöglichten, sondern nur neue Probleme schafften, etwa TIM-Verzerrungen durch verspätete Reaktion der Systeme sowie dynamische Unzulänglichkeiten, sodass neue Verzerrungen entstanden.
Betrachten wir die heutige Welt, so können wir analoge Aufzeichnungs- und Übertragungsverfahren einfach mal weg lassen. Die Analogtechnik in diesen Bereichen ist im Grunde verschwunden. Wenn es noch Plattenspieler oder Bandmaschinen gibt (oder Mittelwellen-Radio), so sind dies Liebhaberprodukte, bei denen ein Fortschritt systembedingt nicht möglich ist. Mit verbesserter Verstärkertechnik kann man jedenfalls das Platten- und Bandrauschen nicht wirklich bekämpfen. Was also bleibt ist der analoge Verstärkerteil. Und da gibt es tatsächlich Variationsmöglichkeiten. Was davon dann als hörbaren Fortschritt beim Zuhörer ankommt und was ihm davon noch bewusst wird, soll erst mal unsere folgende Betrachtung sein.
Zuvor aber nochmals ein kurzer Rückblick in die analoge Aufzeichnungswelt. Nehmen wir Schallplatten der 70er und früher, so waren dies meist Bandaufnahmen, mit oder ohne Dolby, welche zwecks Bearbeitung angefertigt wurden. Da konnte mechanisch geschnitten und geklebt werden oder es wurde elektronisch, also durch Kopieren „geschnitten“. Diese art verschlechterte die Qualität aber erneut, weil jede Kopie zusätzliche Verluste aufwies.
Nun wurde und wird behauptet, dass analoge Aufnahmen rein und ohne „Treppen“ erfolgt seien, wie dies bei der Digitaltechnik durch die Quantisierung der Fall ist (das Analogsignal muss gemessen werden und es wird der nächst passende digitale Wert gesucht und dieser dann aufgezeichnet). Natürlich sind Elektronen „klein“, aber auch sie stellen eine bestimmte Grösse dar. Und das Plattenmaterial ist auch nicht unendlich fein, sondern die Plattenrille gleicht einem Flussbett. Wenn man dieses abtastet, so gibt es da mehr oder weniger grosse Steine, welche den Verlauf bestimmen und würde man einen verschieben, so würde man am nächsten anstossen, sodass der Verlauf mindestens so holperig würde wie wenn man eine lange Treppe runter fährt. Und auch bei einer Bandaufnahme haben wir das magnetisierbare Eisenpulver auf dem Band, das eine bestimmte endliche Feinheit aufweist und damit die maximale Auflösung vorgibt.
Theoretisch ist Band und Platte etwa mit der selben Feinheit zu vergleichen, wie sie die übliche CD bietet, eventuell noch etwas feiner, aber eine SACD hat mit Sicherheit die feinere Auflösung als die analoge Medien bieten können, wenn man den Materialaufwand nicht übertreiben will (Ein grossformatiges Fotoplatten-Negativ hat eine sehr feine Körnung, welche von Digitalkameras heute gerade erreicht wird. Nur wer will heute schon beschichtete Glasplatten und Kameras im 20 Liter-Format rumschleppen?). Das mit der unendlich feinen Auflösung ist also auch in der Analogwelt ein Traum. Und genau so ist es mit den Signalen an einem Verstärker. Ein Rauschen bewirkt letztlich etwas ähnliches wie eine endliche Feinheit der Auflösung. Der momentane, tatsächliche Signalwert ist nicht das, was das Analogsignal eigentlich sein möchte, sondern ein Wert in der Umgebung des angestrebten, mal höher, mal tiefer, je nach Rauschsignal. Und damit ist es doch kaum mehr ein Unterschied zum Digitalsignal.
Also, unter diesem Aspekt existiert die analoge Feinheit nicht. Es war mindestens so falsch, was da raus kam wie beim Digitalsignal und dort weiss man wenigstens, in welchen Breiten sich der Fehler bewegen kann, analog ist dies reiner Zufall und nicht vorhersehbar.
Nun gibt es bei der Elektronik eine Reihe von Signalbeeinflussungen, die hörbar sein können, die aber auch unter der Hörschwelle liegen können. Richtigerweise müsste man nun erst mal die Hörschwelle für alle möglichen und unmöglichen Ereignisse ausloten.
Sicher ist, dass Klirr (K2, K3 usw.) das Signal verändert und sicher ist, dass dieser Klirr mehr oder weniger hörbar ist. Da Klirr niedriger Ordnung musikalisch sinnvoll ist (Oktaven, Quinten, bis zu Terzen), stört er zumindest in einem Musikstück nicht, solange er nicht zu gross wird. Darüber habe ich an andere Stelle hier im Forum schon berichtet.
Würden wir uns nur reine Sinustöne anhören, und da auch nur einen nach dem anderen, wäre Klirr kein wirkliches Problem, im Gegenteil. Durch den Klirr, also die neu entstehenden Frequenzen, welche einen musikalischen Zusammenhang haben, wird aus dem Fiepston erst ein Klang.
Es gibt aber nicht nur Klirr, sondern auch Intermodulation. Das geschieht, wenn gleichzeitig zwei Sinussignale anliegen. Da entstehen auch neue Frequenzen, aber das sind jeweils Addition und Subtraktion der beiden Frequenzen. Haben wir z.B. 500Hz und 3000Hz, so gibt es neben diesen beiden Frequenzen 2500Hz und 3500Hz. Und diese beiden Neuen haben musikalisch nichts mit den ursprünglichen 500Hz und 3000Hz zu tun.
Gut, es gibt Menschen, die kein Musikgehör haben und nicht feststellen, wenn etwas falsch klingt. Sie sind aber eine Minderheit. Daneben gibt es Musiker, die auf eine „Verstimmung“ stark reagieren. Sicher ist, dass die Mehrheit Töne, die nichts mit den Tonintervallen am Klavier zu tun haben, sehr rasch feststellen können.
Wie gesagt habe ich darüber bereits berichtet und es ist zumindest bekannt, welche Konstellationen mit welcher Stärke vorhanden sein müssen, um hörbare Beeinträchtigungen zu erzielen. Was noch nicht vollumfänglich geklärt ist, was bei drei, vier und mehr Tönen gleichzeitig passiert. Je mehr Einzeltöne, desto grösser wird die Anzahl an neuen Mischtönen, welche ihrerseits auch wieder untereinander und mit den ursprünglichen Tönen reagieren können. Dies alles abzuklären ist sehr aufwändig und wird daher auch unterbleiben. Es ist aber eine Tatsache, dass unser Ohr genau auch diese Unzulänglichkeiten aufweist und genau so Mischtöne produziert.
Wir könnten nun hergehen und 10 einzelne Töne elektrisch zusammenmischen und über einen Verstärker einem Lautsprecher zuführen. Dann hätten wir je nach Stärke der Verzerrungen ( welche an gekrümmten Wiedergabekurven entstehen) mehr oder weniger starke neue Töne.
Wir könnten aber auch hergehen und die 10 Töne über 10 Verstärker und 10 Lautsprecher wiedergeben. Wir hätten dann zwar noch einen Anteil an Klirr, aber keine Intermodulation. Diese könnte erst unser Ohr bilden. Mit einem Vergleich dieser beiden Situationen könnte man abklären, was das Ohr noch hören kann und wo die Grenze liegt, weil es seine eigene Intermodulation ja als natürlich betrachtet...
Ich gehe mal davon aus, dass diese Grenzen ausgelotet wurden und im Grunde bekannt ist, was wie stark stört. Und tatsächlich war dies zumindest für Verstärker schon die Vorgabe bei der DIN45500. Das bedeutet, dass man nicht schlechter als 45500 sein darf, weil sonst offensichtlich mit klanglichen Mängeln zu rechnen ist. Und es besagt dass es angezeigt ist, die Qualität höher zu schrauben. Man kann aber davon ausgehen, dass Qualitätssteigerungen um Faktor 100 (Klirr von 0,007%) das Ende des Sinnvollen sind.
Dazu muss man sich vergegenwärtigen, dass ein Klirr oder eine Intermodulation, also der neu gebildete Ton immer nur GLEICHZEITIG mit dem Originalton vorhanden sein kann. Und gerade im Zusammenhang mit MP3 wurde akribisch untersucht, welche Pegelunterschiede bei welchen Tonintervallen vorhanden sein müssen, dass der leisere Ton nicht mehr gehört wird. Und dabei hat man festgestellt, dass generell ein Ton, der 60dB leiser ist als ein anderer, kaum mehr wahrgenommen wird, bei einem Pegelunterschied von 80dB ist garantiert nichts mehr hörbar. Beziehen wir das mal auf den Klirr, so ist 1% = -40dB, 0,1% -60dB und 0,01% -80dB. Das heisst nicht mehr und nicht weniger, als dass ein Klirr oder eine Intermodulation oder was auch immer mit einem Pegel von –80dB unter dem maximal gleichzeitig wiedergegebenen Pegel (oder 0,01%) garantiert unhörbar bleibt.
Und wenn wir uns an Dolby erinnern, so wurde da das Rauschen verringert, weil das Signal komprimiert und expandiert wurde. Eine Platte oder Bandaufnahme (Profimaschine) rauscht praktisch nicht, wenn die Musik erklingt, aber sie rauscht in den Pausen. Mit Dolby wurde dieses Rauschen um rund 10dB abgesenkt und es war auch in den Pausen kaum bis nicht mehr hörbar.
Aus dem Gesagten ist der Schluss zu ziehen, dass auch die miesesten und perfidesten Klangveränderungen nicht hörbar werden, wenn sie kleiner als 0,01% sind. Dass es Veränderungen gibt, die bei 0,1% oder gar bei 1% noch nicht hörbar sind, ist eine (für die Elektronik) angenehme Tatsache.
Jetzt können wir uns der Elektronik zuwenden. Und da stellen wir fest, dass die Verzerrungen IMMER an gekrümmten Kennlinien entstehen. Zuerst mal eine Röhrenkennlinie:
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Um die Linearität zu verdeutlichen habe ich parallel zur Röhrenkennlinie (schwarz) eine Gerade gezogen (grün) und einen Bereich festgelegt, in welchem die Abweichung der Kennlinie von der theoretischen geraden Linie minimal ist, bezeichnet mit den beiden blauen vertikalen Linien. Würde man diese Röhre so aussteuern, so ergäben sich keine Verzerrungen.
Im Gegensatz dazu eine konstruierte Kurve, wie sie einem bestimmten Röhrentyp (Regelröhre) und dem Transistor entspricht.
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Hier ist ganz offensichtlich, dass die Kennlinie nirgends gerade ist, höchstens auf der Null-Ebene, was aber niemand interessiert, weil NULL nicht nutzbar ist.
Man kann sich nun leicht vorstellen, dass es bei der ersten Röhrenkennlinie möglich ist, eine Eingangsspannung zwischen die blauen Linien (horizontal) zu legen und ein entsprechend vergrössertes Signal als vertikale Änderung zu bekommen, ohne dass da irgendwelche Verzerrungen auftreten. Dies wäre der Idealfall, der einem Stück Draht entspricht, an welchem am Ende mehr raus kommt, als am Anfang rein geht.
Die Transistorkennlinie aber zeigt, dass da nie etwas ohne Verzerrung entsteht. Und würde man an dieser Kennline rechts der vertikalen schwarzen Linie weitere blaue ansetzen, so würde die grüne verlängert und es kämen noch rote hinzu, mit immer grösseren Abständen, aber ein lineares Verhältnis käme NIE zustande.
Die Steilheit der grünen Linie ist bei der Röhre in einem gewissen Bereich linear (wobei dies eine extrem lineare Röhre ist!), bei einem Transistor gibt es keine lineare Steilheit und damit keine Schaltung, die nicht mehr oder weniger verzerrt.
Betrachten wir nochmals die „Transistor-Kennline“. Wir könnten im Bereich der Eingangsspannung (zwischen die blauen Linien) ein Sinussignal anlegen und schauen, was zwischen den roten Linien raus kommt. Oder wir könnten ein lineares Eingangssignal anlegen (eine Gerade) und schauen was raus kommt. Raus käme ein Signal, das genau so aussieht wie die Kennlinie, denn diese ist ja genau so aufgenommen worden als Antwort auf eine lineare Änderung. Darum können wir uns vorstellen, dass es bei einem Sinus genau so zu einer Beeinflussung kommt wie bei einer Geraden und darum können wir uns die Zeichnerei sparen.
Jetzt aber mal eine Überlegung: Was passiert, wenn wir nur eine ganz winzige Eingangsspannung verwenden? Dann haben wir einen winzigen Ausschnitt der Kennlinie genutzt. Und dieser winzige Ausschnitt kann man schon fast als linear anschauen.
Tatsache ist, dass bei einem Transistor die Verstärkung von der Kurvensteilheit und dem Arbeitswiderstand abhängt. Je grösser der Widerstand und/oder je höher die Steilheit, umso grösser ist die Verstärkung.
Jetzt ist an der krummen Kurve etwas „konstant“. Die Steilheit ist bei normaler Temperatur des Transistors rund 39 mal dem Kollektorstrom Ic. Bei einer Röhre gibt man die Steilheit in mA / V Gitterspannungsänderung an. Und das kann man beim Transistor auch. Da wäre es 39 mal Ic. Und die Verstärkung könnte man folglich als S mal Ra, also 39 xIc x Ra annehmen. Man sieht sofort, dass der eine Faktor „39“ konstant ist, aber Ic ist ja von der Steuerspannung abhängig und damit wird die Kurve (und die Formel) krumm.
Wenn wir nun nur einen winzigen Ausschnitt der Kennlinie verwenden, so ändert sich Ic von z.B. 5 mA auf 5,01 mA. Damit ist einmal die Steilheit 5x39 = 195mA/V, im anderen Fall 195,39 mA/V und entsprechend ist die Verstärkung als beinahe konstant anzusehen (Fehler 0,2%). Das bedeutet, dass man die Verzerrungen dann reduziert, wenn die Aussteuerung sehr klein hält und die Stromänderung wesentlich kleiner ist als der Ruhestrom. Dies zumindest bei Kleinsignalstufen.
Hier mal der einfachste Transistorverstärker.
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Wir haben eine feste Betriebsspannung und eine feste Basisvorspannung. Und das Ding würde klirren. Nun wurden solche Schaltungen bei einfachen Kassettenrecordern als Mikverstärker verwendet, denn erstens haben wir da ein Ding, das ohnehin klirrt und zweitens sind die Miksignale verhältnismässig klein. Damit ist nur ein kurzer Ausschnitt der Kennlinie genutzt und der Klirr ist entsprechend klein. Nun hat man da aber die 0,6V nicht fest eingestellt, sondern man hat sie mit einer negativen Spannung überlagert, welche man durch Gleichrichtung des Ausgangssignals, also des verstärkten Miksignals gewonnen hat. Erinnern wir uns: Die Verstärkung ist S mal Ra. Und S hängt von Ic ab und dieses von Ube, also der Basisvorspannung. Machen wir durch Addition von +0,6V mit einer Minusspannung Ube kleiner, so nimmt die Steilheit und damit die Verstärkung ab. Wenn man das richtig macht, bekommt man eine automatische Aufnahmeaussteuerung des Kassettengerätes.
Jetzt mal eine andere Überlegung:
Wenn doch die Verzerrung reduziert wird, indem wir das Eingangssignal klein machen, dann müsste man doch einfach dieses Eingangssignal ganz klein halten, um Verzerrungen fast ganz zu eliminieren. Wenn wir also in obiger Mikschaltung das Eingangssignal mit Widerständen teilen, dann kommt zwar weniger raus, dafür aber mit weniger Klirr. Das ist richtig. Nur ist das Miksignal eh schon klein, also wollen wir es verstärken und nicht abschwächen. Und jede Transistroschaltung rauscht, also macht es keinen Sinn, das Miksignal kleiner zu machen und diesem am Ausgang der Schaltung rauschen beizufügen. Das wird nichts brauchbares. Das hat allenfalls für das lausige Kassettengerät gereicht, nicht aber für Hifi.
Was passiert, wenn wir in die Emitterleitung einen Widerstand einfügen? Der Transistorstrom fliesst auch durch diesen Widerstand und lässt da eine Spannung entstehen. Und diese Spannung hemmt die Ansteuerung, denn diese passiert zwischen Basis und Emitter. Macht der Emitter das Gleiche wie die Basis, so gibt es keine Ansteuerung und damit zwar keinen Klirr aber auch kein Ausgangssignal. Das bedeutet, dass ein Widerstand im Emitter zwar den Klirr reduziert, weil die effektive Transistoransteuerung verringert wird, aber gleichzeitig sinkt die Verstärkung.
Oder wenn wir den Transistor genauer betrachten würden, sähen wir, dass das Verhältnis Basisstrom zu Kollektorstrom linear ist, nicht wie das Verhältnis Basisspannung zu Kollektorstrom.
Wir glauben das einfach mal. Dann müssen wir aber davon ausgehen, dass der Basisstrom sich genau so krumm verhält in Abhängigkeit der Basisspannung wie der Kollektorstrom in Abhängigkeit der Basisspannung.
Und wenn wir diese Linearität Ib zu Ic verwenden wollen, müssen wir halt einen linearen Ib aus der Steuerspannung gewinnen. Dies können wir nahezu, wenn wir zwischen Signalquelle und Basis einen sehr grossen Längswiderstand einsetzen. Der Basisstrom ist dann von der Quellenspannung, also dem Tonsignal und dem Längswiderstand bestimmt und nur in Prozent-Bruchteilen vom Eingangswiderstand des Transistors, welcher ja unlinear ist. Und damit haben wir wieder einen Spannungsteiler im Eingang, eine verschwindend kleine Ausnutzung der Transistorkennlinie und folglich eine minime Verstärkung, also alles, was wir NICHT wollen.
Jetzt müssen wir uns mal vergegenwärtigen, wie alles mal angefangen hat. Die ersten Tansistoren waren aus Germanium und es gab nur PNP-Typen für negative Betriebsspannung.
Eintaktendstufen machten keinen Sinn, weil die Transistoren nicht gerade leistungsverträglich waren. Da hätte man mit allen Tricks nur gerade das fertig gebracht, was mit Batterieröhren Stand der Technik war. Und die Transistoren waren noch zu teuer.
Irgendwann hat man dann aber entdeckt, dass man auch (im Heim) Verstärker bauen könnte, welche mit Treibertrafos ausgerüstet (diese waren relativ klein) schon Gegentaktschaltungen ohne Ausgangstrafo gestatteten. Damit wurden die Verstärker kleiner und billiger als die Röhrendinger und hatten erst noch eine etwas höhere Leistung (15W waren machbar).
Allen Transistoren war gemenisam, dass Germanium (wie auch Silizium) in hochreinem Zustand nicht leitet. Man benötigte aber Halbleiter, was einen genau dosierten „Verschmutzungsgrad“ mit definierten Materialien verlangt. Da man dies noch nicht so ganz beherrschte, war der Ausschuss gross, also musste JEDER Transistor ausgemessen und entsprechend der erreichten Daten einem Typ zugeordnet werden.
Und nicht viel später kamen die ersten NPN-Germaniumtransistoren auf den Markt.
Damit waren wirkliche Endstufen ohne Trafos möglich, was den Preis erneut nach unten anpasste. Die einfachste Endstufe war damals, ein AC126, ein AC127, ein AC187 und ein AC188. Mit diesen 4 Dingern baute man Verstärker mit etwa 0,2W Leistung, allerdings mit einem recht hohen Klirr.
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Im Lauf der Zeit wurde die Schaltung immer aufwändiger und die hier noch bescheidene Gegenkopplung wurde deutlich erhöht, um gute Messwerte zu erreichen. Allerdings handelte man sich damit gewissen Schwierigkeiten ein.
Eine Gegenkopplung reduziert die Verstärkung, indem sie das Eingangssignal der Schaltung in der internen Wirkung verringert. Und wie wir gesehen haben verringern wir damit den Klirr.
Und wenn wir uns an die ersten Transistorzeiten erinnern, so gab es bereits Labormuster an Verstärkern, im Stile der obigen Schaltung. Und es gab allenfalls bereits Mittelwellenradios, UKW war aber damals nicht möglich, weil die Transistoren diese Frequenzbereiche noch nicht beherrschten. Die hohen Frequenzen wurden erst im Lauf der Zeit erreicht, als durch laufende Verbesserung der Produktion die Qualität zunahm.
Wenn wir uns also die zweite Generation (die Nachfolger der obigen Schaltung mit verbesserter Verstärkung und damit erhöhter Gegenkopplung) betrachten, so sehen wir, dass der Klirr durch die höhere interne Verstärkung deutlich reduziert wurde. Es war also die Zeit, als mit allen Mitteln versucht wurde, die Messwerte, die man damals kannte zu verbessern. Allerdings konnten die damaligen Geräte im Normalbetrieb nicht wirklich überzeugen. Sie klangen trotz hervorragender Messwerte oft rauh und giftig. Und ich vermute, dass der „Röhrensound“ aus jener Zeit Ende der 60er bis etwa Mitte der 70er stammt.
Das Problem war, dass eine Gegenkopplung ja erst etwas bewirken kann, nachdem „das Kind in den Brunnen gefallen ist“. Sie hinkt also immer hinten nach. Und zeitgleich wurde versucht, den Frequenzgang der Aufzeichnungsmedien nach oben zu erweitern. Das Resultat war „TIM“, also Verzerrungen, die nur kurzzeitig (transient) auftreten. Und je höher die Verstärkung war und je stärker die Gegenkopplung, umso höher die Gefahr dieser Übersteuerungen und Verzerrungen. Die damaligen Transistoren waren oft nur für den NF-Bereich tauglich, dabei müsste bei jeder Verstärkungsverdoppelung die Bandbreite verdoppelt werden. Wenn also ein Verstärker gebaut wurde, der ohne Gegenkopplung tausendfach verstärken würde, so würde dieser bei Dauertonmessungen auch nur Verzerrungen und Frequenzgangfehler eines Tausendstels der Fehler aufweisen, die ungegengekoppelt auftreten. Aber mit der Gegenkopplung müsste die Bandbreite intern mindestens bis 20MHz reichen, um nicht zu spät zu reagieren. Und darauf wurde damals aus Unwissenheit nicht Rücksicht genommen.
Also mussten neue, bessere Bauteile her, aber gleichzeitig wurde versucht, bessere Schaltungen zu entwickeln. Da stellt sich die Frage, was man denn verbessern könnte oder welche Massnahmen greifen könnten.
Wir haben gesehen, dass die krumme Kennlinie zwangsläufig zu Verzerrungen führt. Und wir haben auch gesehen, dass eine Verkürzung der Ansteuerung auf der Kennlinie den Klirr reduziert, gleichzeitig aber die Verstärkung mindert.
Fangen wir mal mit einer Endstufe an, so sehen wir, dass wir üblicherweise Emitterfolgerschaltungen im Ausgang haben. Nehmen wir mal an, wir hätten eine Betriebsspannung von + und – 50V. Dann könnten wir einen Ausgangstransistor mit bis zu 50V an der Basis aussteuern. Der Emitter würde dieser Spannung folgen, abzüglich natürlich der Steuerspannung zwischen Basis und Emitter von rund 0,2V maximal. Das bedeutet, dass bei einer Ansteuerung mit 50V der Ausgang 49,8V beträgt und somit der Fehler rund 0,4% ist. Diese 0,4% wollen wir noch mit einer Massnahme reduzieren. Die Frage ist einfach, wie.
Angenommen, wir würden den Ruhestrom auf 15A festlegen, so müssten wir dauernd diesen Strom und damit dauernd 1,5kW pro Kanal aufbringen. Das kostet und heizt. Aber wir müssten eigentlich den leitenden Transistor nicht weiter leitend machen, sondern wir könnten dem anderen den Ruhestrom reduzieren. Dann würde der Strom des leitenden nicht mehr durch den zweiten als Ruhestrom abfliessen, sondern durch den Lautsprecher. Oder wir machen eine Kombination. Wir erhöhen den Strom des leitenden Transistors auf meinetwegen 21,25A, den des „nicht leitenden“ senken wir auf 8.75A. Um dies zu bewerkstelligen ist jeweils ein noch kürzeres Stück der Kennlinie nötig, sodass der Klirr ohne Gegenkopplung auf unter 0,1% sinkt. Allerdings erkaufen wir uns dies mit einem immensen Stromverbrauch, der tatsächlich nicht sein müsste.
Und wir haben nach wie vor die Bauteile in den spannungsverstärkenden Stufen, welche auch klirren und folglich auch einer „Behandlung“ bedürfen.
Also überlegen wir uns, ob es nicht eine andere Möglichkeit gäbe. Und an dieser Stelle gleich mal eine allgemeine Überlegung. Wenn man den Klirr damit beseitigen will, indem man den Strom gross macht und die ausgenutzten Kennlinienteile kurz, so ist massgebend, dass diese Kennlinien möglichst genau zusammenpassen. Dies ist bei gepaarten Transistoren NPN für die positive Speisung und PNP für die negative möglich. Wenn wir aber aus Leistungsgründen mehrere Transistoren parallel schalten, so wird eine „Paarung“ von z.B. 5 PNP untereinander und mit 5 NPN wohl kaum möglich sein. Haben wir aber grössere Abweichungen, so werden nicht alle Transistoren gleich angesteuert und damit entstehen neue Verzerrungen.
Velassen wir mal kurz den Leistungsteil und widmen uns der Verstärkung kleinerer Signale und Ströme. Auch hier gilt natürlich das von der möglichst kurzen Aussteuerung auf der Kennlinie. Aber wir könnten doch mal etwas versuchen, nämlich eine Verstärkung ohne Stromänderung. Wenn wir uns an den ersten einfachen Verstärker erinnern, so brauchen wir da eine Stromänderung, damit am Arbeitswiderstand eine Spannungsänderung und damit Ausgangsspannung entsteht. Jetzt kennt man den Begriff Konstantstromquelle. Das Ding liefert einen konstanten Strom, unabhängig von der Spannung. Oder umgekehrt kann man sagen, da entsteht eine „beliebige“ Spannung selbst „ohne“ Stromänderung. Würde man an besagter Verstärkerstufe statt des Ra eine Konstatnstromquelle einsetzen, so müsste der Strom durch den Transistor praktisch nicht verändert werden (also keine Ansteuerung und somit keine Kennlinienkrümmung), um trotzdem eine Ausgangsspannung zu erhalten. Wir hätten die höchst mögliche Verstärkung mit kleinst möglichen Verzerrungen. Und wenn wir noch einen Emitterwiderstand einsetzen, können wir diese fast unendliche Verstärkung reduzieren und damit auch den verbliebenen Rest an Klirr. Das müsste doch die eierlegende Wollmilchsau sein...
Aber wo Licht ist, ist auch schatten. Das Ding funktioniert für sich allein. Aber wenn da was raus kommt, so muss es wo anders wieder rein. Und dieses „woanders“ hat einen Eingangswiderstand, welcher das Ideal bald in übliche Dimensionen reduziert. Trotzdem behalten wir diese Idee mal im Auge.
Dann haben wir noch eine Möglichkeit: Wenn wir einen Transistor nicht an der Basis ansteuern, sondern am Emitter, ihm also da einen Strom einspeisen, so ist der Kollektorstrom fast gleich gross wie der Emitterstrom. Und damit haben wir bei einer Stromänderung am Emitter ptaktisch die gleiche Stromänderung am Kollektor und somit im Arbeitswiderstand, also eine fast ideale Ausgangsspannung. Und wenn wir statt des normalen Arbeitswiderstandes eine Konstantstromquelle verwenden und den Emitterstrom über einen Emitterfolger ansteuern und in diesen zwei Emittern wieder eine Konstantstromquelle einsetzen und dem ganzen Zeugs noch eine Dralington-Emitterfolgerstufe nachschalten, sollte es doch möglich sein...
Was jetzt so kompliziert klingt, ist im Grunde (für uns) ganz einfach:
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Rot sind alles Konstantstromquellen, grün ist ein (fast) „Darlington“ Und das Ganze ist der OPV NE4558, also ein IC (Käfer).
Das bedeutet, dass man zwar solche Schaltungen auch diskret aufbauen kann, mit einem ganzen Transistorgrab, dass man das Gleiche und in zumindest gleicher Qualität auch fertig als integrierte Schaltung kaufen kann.
Also, wir können eigentlich heute davon ausgehen, dass wir einen Vorverstärker nicht mehr mit einzelnen Transistoren aufbauen müssen, sondern hochwertige, fertige Bausteine zur Verfügung haben. Nur müssen wir auch wissen, dass ein OPV nicht einfach ein Verstärker ist, der alles kann und macht, sondern dass auch diese Dinger für bestimmte Einsatzzwecke gebaut wurden. Und wenn in einem Gerät ein betimmter Typ eingebaut ist, heisst dies nicht, dass ein anderer, teurerer und in Hifizeitschriften beworbener besser geeignet wäre. Das Gegenteil kann der Fall sein. Wer, wie bei Röhren zuweilen beliebt, einfach wild drauf los tauscht, muss sich über Rauchzeichen aus der Schaltung nicht wundern. Wenn alles das Selbe wäre (und nur dann wäre es austauschbar), gäbe es nicht die Typenvielfalt.
Doch nochmals zurück zur Endstufe.
Wir haben uns bisher wenig um Details gekümmert. Wir haben nur gesehen, dass die Länge der ausgesteuerten Kennlinie ihre Krümmung und damit die Verzerrungen bestimmt. Wir habe auch gesehen, dass normale Transistoren einen recht hohen Basisstrom benötigen können. Und wir haben letztlich gesehen, dass es Sinn macht, die Transistoren zwecks Klirrminderung zu paaren, also auszusuchen.
Wir haben noch nicht darüber gesprochen, dass man z.B. mit Darlingtons, also Doppeltransistoren mit wesentlich höherer Stromverstärkung das Problem der Ansteuerleistung los bekommt. Das ist dann einfach schon im End-Darlington drin gelöst.
Also, wenn wir eine konventionelle Endstufe bauen würden, könnten wir eigentlich mit Darlingtons und Klasse A (riesen Rhestrom) ohne Gegenkopplung auskommen. Wir müssten allenfalls im eigentlichen Endstufenteil mit Konstantstromquellen und künstlich reduzierter Verstärkung arbeiten.
Die Alternative wäre eine nicht all zu hohe Verstärkung (5 fach), ein mittlerer Ruhestrom (5% des Maximalstroms), Transistoren mit relativ hoher Grenzfrequenz (1MHz) und einer nicht zu üppigen Gegenkopplung ( 26dB).
Wir könnten uns aber auch überlegen, ob wir nicht MOSFETs einsetzen wollen. Diese brauchen keinen Basisstrom, sondern sind wie Röhren rein spannungsgesteuert. Die Krux daran sind nur die innerern Kapazitäten. Um zu steuern, müssen wir da Elektronen rein füllen. Und bei der Polaritätsumkehr muss das Zeug wieder raus. Das bedeutet jedes mal einen ganz gehörigen Elektronenfluss, was nichts anderes als STROM bedeutet. MOSFETs sind also beileibe nicht so unproblematisch. Dies zum Ersten. Und zum Zweiten gibt es da nicht wirkliche Paarungen. Die Kennlinien unterscheiden sich mehr als nur deutlich. Kommt hinzu, dass die Länge der Ansteuerkennlinie nicht wie beim normalen Transistor maximal 0,2V beträgt, sondern bis rund 2V reicht. Folglich muss niemand auf die Idee kommen, sowas ohne Gegenkopplung lösen zu wollen. Eine MOSFET Endstufe ohne Gegenkopplung kann nicht wirklich funktionieren. Sie hat allerdings (bei genügendem Ansteuerstrom) den Vorteil, dass die Transistoren sehr schnell sind und damit ist TIM-Klirr kein Thema. Wie gesagt, sofern der Rest richtig gebaut ist. Eine generelle Garantie ist es aber auch nicht. Wo MOSFET drauf steht, muss nicht zwingend Qualität drin sein.
An dieser Stelle mal eine kurze Zusammenfassung:
In Vorverstärkern macht das selber basteln eigentlich keinen Sinn, denn im Grunde kann man nur das nachbauen, was andere schon gebaut haben. Neue Schaltungen gibt es nicht wirklich. Und der Amateur hat nicht die Möglichkeiten, Schaltungen zu bauen, zu testen und wieder andere zu bauen... Dies ist bei der Entwicklung einer integrierten Schaltung aber Gang und Gäbe. Also sind da Enticklungen getätigt worden, von denen man profitieren kann und sollte.
Und generell gilt, dass es zwar richtig ist (z.B. in Vorstufen) Schaltungen (wie sie in Ics vorhanden sind) zu verwenden oder zu entwickeln, die von Haus aus wenig Verzerrungen liefern und nicht rauschen, damit die Gegenkopplungen nicht zum Selbstzweck werden. Es ist aber genau so wichtig zu sehen, welche Vorteile eine Gegenkopplung bringen kann (kleiner Innenwiderstand, hoher Eingangswiderstand), die anders nicht wirklich zu erreichen sind.
Und hier noch ein Blick auf Endstufen-IC. Es gibt fertige Endstufen, die eigentlich fast gar nichts mehr brauchen ausser einer Speisung und einem entsprechenden Kühlkörper. Sowas gibt es für den Einsatz in Autoradios oder Mini-Stereoanlagen. Diese Dinger sind für erste Basteleien genau so geeignet wie für „Digitalendstufen“ (es tönt/es tönt nicht). Aber Qualität ist damit nicht zu machen.
Dann gibt es aber eine Reihe von Endstufen, etwa die LM1875, die es schon mal auf 20W bei 0,015% Klirr bringt. Oder eine LM3886 oder...
Letztlich gibt es auch Konstruktionen wie die des TDA7293 oder des LM4702. Die grösseren und aufwändigeren (auch was die Zusatzbauteile anbetrifft) Dinger lassen Qualitäten erwarten, die sich neben konventionellen Geräten durchaus sehen lassen können. Und es ist keineswegs gesagt, dass ein Gerät, das mit hochtrabenden Namen und Hochglanzprospekt wirbt, tatsächlich besser ist als ein gut gemachter IC.
Man darf nicht vergessen, dass die Entwicklung eines IC recht teuer werden kann und darum soll er dann auch längere Zeit produziert und verkauft werden. Wenn aber eine kleine Verstärkerfabrik (um nicht zu sagen Klitsche) Ramsch baut und bald dicht machen muss, so ist dies volkswirtschaftlich kaum ein Schaden. Und in solchen Firmen wird viel gebastelt, das schlimmer ist als manches was Amateute so zusammenlöten...
Die Quintessenz:
Es gibt Entwicklungen mit „per Ohr ausgesuchten“ Bauteilen. Diese werden oft mit hochtrabenden Sprüchen beworben. In der Praxis aber können diese Dinger nichts besser als konventionelle Schaltungen auch. Und natürlich gibt es eine Kumulation von Fehlern. Wenn ich also in einer Schaltung einen Koppelkondensator verwende, der statt des üblichen Klirrs von 0,01% 0,001% liefert (bei entsprechender, praxisfremder Messmethode), so darf ich nicht erwarten, dass sich der Klirr des Gerätes als ganzes verbessert hat. In der Art, wie der Kondensator eingebaut ist, ist der Klirr immer unter 0,0001% oder weit darunter, eigentlich gar nicht messbar. Da sind alle anderen Bauteile entscheidender.
Und es sind auch die Bauteile entscheidend, welche im Studio eingesetzt wurden. Was also da den Bach runter ging, ist auf der CD verewigt und damit unsere Referenz.
Und ohrausgesuchte Bauteile findet man in der Studiotechnik nicht, weil es Unsinn wäre, eine Reparatur verunmöglichen würde und nebenher einen Preis generieren würde, dass man neben dem Radio eine Büchse aufstellen müsste, die mit 5 € pro Stunde für die Gebühren zu füttern wäre...