Verstärker

Verstärker sind elektronische Baugruppen, die ein schwaches elektrisches Signal in ein stärkeres elektrisches Signal umwandeln. Die wesentliche physikalische Größe ist dabei die Leistung des Signals, die erhöht werden soll. Dies kann durch Spannungsverstärkung und Stromverstärkung geschehen. Verstärker benötigen Hilfsenergie für ihren Betrieb, da sie nach dem Gesetz von der Erhaltung der Energie die Leistungserhöhung nur durch Zufuhr einer äußeren Energie bewirken können.

Nachfolgend wird die Funktionsweise eines Verstärkers am Beispiel eines Mikrofonverstärkers erläutert. Der Mikrofonverstärker dient der elektronischen Verstärkung schwacher elektrischer Signale eines Mikrofons, damit diese hörbar gemacht werden können. Dabei wird die Verstärkerwirkung eines Transistors genutzt.

Ein einfacher Mikrofonverstärker kann den in Bild 2 gezeigten Aufbau haben. Durch die Wahl der Widerstände $R_1$ und $R_2$ wird die Basis-Emitter-Spannung $U_{BE}$ und damit die Basisstromstärke $I_B$ so eingestellt, dass ein mittlerer Kollektorstrom $I_C$ durch den Lautsprecher fließt. Dieser hält die Membran des Lautsprechers zunächst in Ruhestellung.

Gelangt Schall auf das Mikrofon, so ändert sich der Widerstand des Mikrofons und damit die Basisstromstärke. Mit der Basistromstärke ändert sich im Transistor auch die Kollektorstromstärke. Bei einem Transistor führt eine kleine Änderung der Basistromstärke zu einer großen Änderung der Kollektorstromstärke. Somit kann ein schwaches elektrisches Signal in ein starkes umgewandelt werden.
Damit der Verstärker nicht verzerrt, müssen die Widerstände $R_1$ und $R_2$ so gewählt werden, dass die Basis-Emitter-Spannung nicht kleiner als die Schwellenspannung wird. Dann nämlich würden Teile des Eingangssignals nicht zu einer Änderung der Kollektorstromstärke führen.

Sollte die erzielte Verstärkung für den gewünschten Zweck noch nicht ausreichen, kann ein mehrstufiger Verstärker genutzt werden. Dabei wird das bereits verstärkte Signal als Eingangssignal auf eine weitere Transistorschaltung geleitet und nochmals verstärkt.