refactor: wirkungsgrad

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Matthias Jung
2026-08-02 23:29:00 +02:00
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Der Wirkungsgrad eines Verstärkers errechnet sich aus dem Verhältnis von dessen hochfrequenter Ausgangsleistung (HF-Ausgangsleistung) zur zugeführten Gleichstromleistung der Spannungsversorgung des Verstärkers.
Hierbei kann das Verhältnis maximal den Wert $1$ erreichen.
Man gibt dieses Verhältnis als sog. Wirkungsgrad an, indem man es auf $\qty{100}{\percent}$ bezieht. Ein Verhältnis von $0,5$ würde somit z.B. einem Wirkungsgrad von $\qty{50}{\percent}$ entsprechen.
Die zugeführte Gleichstromleistung eines Verstärkers lässt sich z.B. berechnen aus dem Produkt von Versorgungsspannung und Strom.
Ein Verstärker entnimmt seiner Spannungsversorgung eine Gleichstromleistung und wandelt einen Teil davon in hochfrequente Ausgangsleistung um (vgl. Abbildung [ref:a_wirkungsgrad_verstaerker]). Ein weiterer Teil wird hauptsächlich als Wärme im Transistor und in anderen Bauteilen umgesetzt. Dazu trägt insbesondere der Ruhestrom bei, der auch ohne Eingangssignal fließt, welchen wir im folgenden Kapitel genauer betrachten.
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[picture:1120:a_wirkungsgrad_verstaerker:Leistungsfluss eines Verstärkers mit zugeführter Gleichstromleistung, HF-Ausgangsleistung und Verlustleistung]
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Der *Wirkungsgrad* $\eta$ gibt an, welcher Anteil der zugeführten Gleichstromleistung als nutzbare HF-Leistung am Ausgang des Verstärkers zur Verfügung steht:
$\eta = \frac{P_\mathrm{HF}}{P_\mathrm{DC}}$
Dabei ist $P_\mathrm{HF}$ die hochfrequente Ausgangsleistung und $P_\mathrm{DC}$ die von der Spannungsversorgung aufgenommene Gleichstromleistung. Diese lässt sich aus Versorgungsspannung und aufgenommenem Strom berechnen:
$P_\mathrm{DC} = U_\mathrm{B} \cdot I_\mathrm{B}$
Der Wirkungsgrad ist ein Verhältnis ohne Einheit und kann höchstens den Wert $\num{1}$ erreichen. Meist wird er jedoch in Prozent angegeben:
$\eta_\mathrm{\%} = \eta \cdot \qty{100}{\percent}$
Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet, dass nur ein kleiner Teil der aufgenommenen Leistung als Wärme verloren geht. Bei einem niedrigen Wirkungsgrad muss dagegen eine entsprechend größere Verlustleistung durch Kühlkörper oder andere Maßnahmen abgeführt werden.
<tip>
In den folgenden Prüfungsfragen wird der Wirkungsgrad als Verhältnis der HF-Ausgangsleistung zur aufgenommenen Gleichstromleistung betrachtet. Eine gegebenenfalls zusätzlich angegebene HF-Eingangsleistung wird bei dieser vereinfachten Berechnung nicht berücksichtigt.
</tip>
[question:AD430]
[question:AD429]