Verstärker

Schau' Dir zum Einstieg den folgenden Film an:

Ich habe die Schaltung aus dem Film in folgenden Punkten verändert:

Weglassen der LEDs, dafür Anpassung der Widerstände an unsere Versorgungsspannung von 5,0 V.
Hinzufügen zweier Entstörkondensatoren (unsere Stromquelle erzeugt leider ca. alle 0,8 ms unerwünschte Spannungsspitzen).
Hinzufügen einer “Endstufe”, damit wir ausreichend Stromstärke erhalten um unseren Lautsprecher zu betreiben.

Erklärung der einzelnen Bestandteile

1. Mikrofon und Entkoppelkondensator

Das Elektret-Mikrofon besitzt einen eingebauten Feldeffekttransistor zur ersten Verstärkung des Signals (siehe hier. Dieser wird über den $10\,\mathrm{k\Omega}$-Widerstand gespeist. Am Ausgang liefert es ein Signal, das mit einer Amplitude von ca. $20\,\mathrm{mV}$ um ca. 4,0 V herum schwingt. Da sich der Arbeitspunkt des nachfolgenden Vorverstärker-Transistor-Eingangs aber bei ca. 0,7 V befindet, müssen wir den Gleichspannungsanteil von 4,0 V zunächst entfernen. Dies bewirkt der $100\,\mathrm{nF}$-Kondensator. Hinter dem Kondensator hat das Signal weiterhin eine Ampltude von ca. 20 mV, schwingt aber um 0,7 V herum.

2. Transistor 1

Der Transistor 1 wird im negativen Feedback betrieben: Beim Kollektoreingang teilt sich die Stromstärke auf. Der größere Teil fließt durch die C-E-Strecke des Transistors, ein kleinerer Teil durch den $1\,\mathrm{M\Omega}$-Widerstand.

Je größer die Stromstärke durch den $1\,\mathrm{M\Omega}$-Widerstand (und damit in die Basis des Transistors rein), desto größer die Stromstärke durch die C-E-Strecke des Transistors.
Je größer die Stromstärke durch den $1\,\mathrm{M\Omega}$-Widerstand, desto höher ist die Spannung, die an ihm abfällt. Dies senkt die Basisspannung, womit die Stromstärke durch die B-E-Strecke abnimmt und damit auch die Stromstärke durch die C-E-Strecke des Transistors.

Insgesamt sorgt dies für ein Abflachen der $U_{Basis}$-$U_{Collector}$-Kennlinie des Transistors (siehe die Erklärung im Video). Die erreichte Verstärkung der Mikrofonspannung ist ungefähr Faktor 50, so dass am Ausgang des Vorverstärkers - je nach Lautstärke - eine Amplitude von ca. 1 V herauskommt. Diese ist aber noch nicht sehr belastbar, so dass wir hinter den ersten Verstärker einen 2. Verstärker anhängen.