Ein Audioverstärker oder Tonverstärker ist ein breitbandiger und möglichst verzerrungsarmer Verstärker für Wechselspannungen im hörbaren Niederfrequenz-Bereich von 20 Hz bis 20.000 Hz oder höher. Audioverstärker enthalten eine elektronische Schaltung, die kleine Audiosignale wie die eines Schallplattenspielers, Tuners, MP3- oder CD-Spielers verstärkt, um diese mit größerer Leistung mit meistens stufenlos einstellbarer Lautstärke über einen oder mehrere Lautsprecher wiedergeben zu können.

Audioverstärker sind eine der Haupt- bzw. Standardkomponenten jedes elektronischen Systems zur akustischen Wiedergabe von Tonsignalen wie Musik oder Sprache. Sie finden sich unter anderem in Stereoanlagen, Heimkino- bzw. Raumklanganlagen, Fernsehgeräten, Autoradios und Smartphones sowie in professionellen PA-Anlagen.

Grundlagen

Audioverstärker sind Leistungsverstärker. Sie sind Bestandteil einer elektrischen Übertragungskette, an deren Anfang und Ende ein umgesetztes Schallereignis steht. Die Signalquellen (z. B. ein Instrument mit Mikrofon oder eine Tonaufnahme) liefern meist relativ kleine Spannungen mit großem Innenwiderstand, während die Lautsprecher mit 4 oder 8 Ohm eine sehr niederohmige Last darstellen. Daher verstärken Audioverstärker zunächst die Eingangsspannung, bevor eventuelle Frequenzgangkorrekturen (z. B. per Klangregler) vorgenommen werden und die Lautstärke eingestellt wird. Bei der anschließenden Leistungsverstärkung (${\displaystyle 1\ W=1\ V\cdot 1\ A}$) wird vorwiegend der Strom verstärkt, um die niedrige Impedanz der Last (Lautsprecher) treiben zu können.

Ein Audio-Verstärker kann als elektrischer Vierpol betrachtet werden, dessen Ausgangsspannung U_a größer als die Eingangsspannung U_e (Eingangssignal, zu unterscheiden von der Betriebsspannung) ist. Eine Betriebsspannungsquelle (Netzteil oder Batterie) stellt die Energie zur Verfügung.

Zwischen Aus- und Eingangsspannung (Pegel und Momentanwert) besteht meistens ein linearer Zusammenhang. Die Spannungsverstärkung ${\displaystyle V}$ beschreibt das Verhältnis zwischen Ein- und Ausgangsspannung.

${\displaystyle V={\frac {U_{\mathrm {a} }}{U_{\mathrm {e} }}}}$

In der Regel wird die Verstärkung aber als Verstärkungsmaß, also mit der Einheit Bel, angegeben. Da die Werte in Bel zu klein wären, wird das Verstärkungsmaß mit "10" multipliziert, und der Wert in Dezibel angegeben.

${\displaystyle G=20\lg {\frac {U_{\mathrm {a} }}{U_{\mathrm {e} }}}\,}$.

Hergeleitet aus:

${\displaystyle G=10\lg {\frac {U_{\mathrm {a} }^{2}\,R}{U_{\mathrm {e} }^{2}\,R}}\,}$.

Obwohl ein Audioverstärker die Lautstärke eines Schallereignisses verstärkt, arbeitet dieser nur mit elektrischen Signalen. Das eingehende Schallereignis (z. B. Musik von einem CD-Player) ist ein kleines elektrisches Signal welches verstärkt auf die (Passiv-)Lautsprecher gegeben wird. In gewisser Hinsicht kann die elektrische Verstärkung also mit der Verstärkung der Lautstärke verglichen werden (nichtlineare Bestandteile).

Gliederung nach Funktion

Audioverstärker können nach ihrer Funktion in einer elektroakustischen Übertragungskette unterschieden werden:

• Vollverstärker (englisch integrated amplifier) sind die „klassischen“ und meistverbreiteten Verstärker in Stereoanlagen für den Privatgebrauch. Sie vereinen in einem Gerät einen Vorverstärker mit Eingangswahlschalter(n) für verschiedene Audioquellen, eine Lautstärkeregelung, meist eine Balanceregelung sowie eine Klangregelung für Bässe und Höhen und zudem den Endverstärker zur Bereitstellung der Leistung für die Lautsprecherboxen. Inzwischen besitzen die meisten Vollverstärker Eingänge für digitale Audiodaten und somit einen Digital-Analog-Wandler.
• Ein Receiver vereint als Kombigerät alle Funktionen des oben beschriebenen Vollverstärkers mit einem Radio-Empfänger (Tuner). Mittlerweile werden mehr Receiver als Vollverstärker produziert.
• Vorverstärker bereiten ein sehr kleines Eingangssignal so auf, dass dessen Weiterverarbeitung (siehe Punkt Vollverstärker) oder Fortleitung aufgrund eines höheren Spannungspegels und/oder einer günstigeren Ausgangsimpedanz vereinfacht oder erst möglich wird.
• Leistungsverstärker oder Endverstärker (teilweise umgangssprachlich Endstufe) sind Verstärker, die oft einen relativ hohen Eingangspegel zur Aussteuerung benötigen und ihrerseits keine oder wenige Steuerglieder besitzen. Sie stellen mit möglichst niedriger Ausgangsimpedanz die Spannung für Lautsprecher, Schneidapparaturen (für die Schallplattenaufzeichnung) oder den Modulationsweg (für Sender) bereit.
• Verzerrer/Entzerrer sind Verstärker mit gezielten Abweichungen vom linearen Frequenzgang (z. B. Emphasis, also Preemphasis und Deemphasis, RIAA-Entzerrer) oder der Linearität (Verzerrer). Dies ist Standard bei Vorverstärkern für die Signale des Tonabnehmers eines analogen Schallplattenspielers (RIAA) sowie bei analogen Kassettenrekordern. Im Bereich der Musikinstrumente kann auch ein Effektgerät nichtlineare Verzerrungen erwünschterweise erzeugen.
• Mischpulte bestehen aus einer Anzahl von Vorverstärkern mit verstellbarer Verstärkung und verstellbarem Frequenzgang für mehrere Audiosignale, deren Ausgangssignale additiv zusammengeführt werden. Das Summensignal kann ebenfalls in seinem Pegel beeinflusst werden und dient zum Beispiel zur Speisung eines Endverstärkers oder eines Aufzeichnungsgerätes.
• Zwischenverstärker erhöhen einen durch Fortleitung abgesenkten Pegel oder dienen der Anpassung des Pegels oder der Impedanz zwischen verschiedenen Elementen der Übertragungskette.
• Steuerverstärker enthalten Steuerglieder, die den Pegel, den Frequenzgang, die Stereobalance usw. einstellen lassen oder regeln. Meistens sind diese funktioniell mit dem Vorverstärker identisch.
• Schneidverstärker, Aufsprechverstärker, Modulationsverstärker u. Ä. sind das zwischenzeitliche Endglied einer Übertragungskette vor einer Aufzeichnung oder Aussendung. Je nach Erfordernis besitzen sie Eigenschaften von Endverstärkern (z. B. Modulationsverstärker in Mittelwellen-Sendern).

Weitere Formen sind z. B. der Mischverstärker.

Gliederung nach Anwendungsgebieten

Gliederung nach Schaltungsart

Gliederung nach aktiven Bauelementen

Es werden Transistoren oder Elektronenröhren verwendet. Transistorverstärker werden häufig als monolithischer Integrierter Schaltkreis oder als Modul in Dickschichttechnik realisiert.

Literatur

• R. Beckmann: Handbuch der PA-Technik, Grundlagen-Komponenten-Praxis. 2. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen, 1990, ISBN 3-921608-66-X
• Roland Enders: Das Homerecording Handbuch. 3. Auflage, Carstensen Verlag, München, 2003, ISBN 3-910098-25-8
• Gustav Büscher, A. Wiegemann: Kleines ABC der Elektroakustik. 6. Auflage, Franzis Verlag, München, 1972, ISBN 3-7723-0296-3
• Fritz Kühne: Niederfrequenz-Verstärker mit Röhren und Transistoren. 13. Auflage, Franzis Verlag, München, 1970, ISBN 3-7723-0119-3
• Siegfried Wirsum: Nf-Tricks für den Audio-Freak. 1. Auflage, Franzis Verlag GmbH, München, 1990, ISBN 3-7723-3321-4

Siehe auch

• Endstufe
• PA-Anlage
• Liste von Audio-Fachbegriffen

Weblinks

• Übersicht über die Verstärkungsarten Class-A, Class-B und Class-AB
• Erklärung zu Class-D Verstärkern mit Grafiken