De laatste fase van de radio-ontvanger, algemeen bekend als de audiofase, is een kritisch circuit met een laag vermogen dat verantwoordelijk is voor het omzetten van het gedetecteerde elektrische signaal naar een hoorbaar signaal. Deze fase moet twee primaire, en vaak tegenstrijdige, doelen efficiënt bereiken: signaalversterking (indien nodig) en effectieve vermogensoverdracht naar de transducer (de luidspreker of het oortje). De succesvolle werking van deze fase hangt grotendeels af van de principes van eenvoudige vermogensoverdracht en, belangrijker nog, impedantieaanpassing .

De noodzaak van impedantieaanpassing

Een gedetecteerd audiosignaal, zelfs na initiële versterking op laag niveau, bestaat doorgaans uit een bron met een hoge impedantie. Om maximale vermogensoverdracht naar een belasting te bereiken, moet de belastingsimpedantie idealiter gelijk zijn aan de bronimpedantie, een principe dat bekend staat als de stelling van maximale vermogensoverdracht. In de context van een audiotrap met laag vermogen kan de belasting een van de twee meest voorkomende apparaten zijn:

1. Oordopjes met hoge impedantie (hoofdtelefoon): Vintage kristal- en vroege transistorradio's maakten vaak gebruik van magnetische oordopjes met hoge impedantie (meestal 1–2 kΩ of meer) om het beperkte beschikbare vermogen te maximaliseren. Dit vereenvoudigt de eindtrap, omdat de hoge impedantie van het oordopje vaak beter aansluit bij de uitgangsimpedantie van een eenvoudige transistor (zoals een common-emitter-trap) of een transformatorgekoppelde trap, wat nodig is om het beperkte signaalvermogen effectief te leveren.
2. Initiële versterkertrap: Voor het aansturen van een moderne luidspreker met lage impedantie (meestal 4–8 Ω) moet de laagvermogentrap fungeren als buffer of voorversterker. De uitgang van de detector of de initiële audiotrap is nog steeds een hoogimpedantiesignaal, en een poging om een ​​laagimpedantiebelasting direct aan te sturen zou resulteren in ernstig vermogensverlies en signaalverslechtering, voornamelijk vanwege de enorme impedantiemismatch.

Implementatie en overwegingen voor de laagvermogenfase

Voor een stabiele en efficiënte overgang van het hoogimpedante signaal naar een werklast, houdt de circuitontwerper rekening met verschillende topologieën:

• Transformatorkoppeling: Deze klassieke techniek maakt gebruik van een audiotransformator om de hoge uitgangsimpedantie van het stuurcircuit (bijv. 10 kΩ) te verlagen om deze aan te passen aan een belasting met een lagere impedantie (bijv. een oortelefoon van 1 kΩ of de ingang van een push-pull-trap). Deze methode is zeer effectief voor impedantietransformatie en DC-isolatie, hoewel de grootte en niet-lineariteit van de transformator kosten- en prestatie-afwegingen met zich meebrengen.
• Emittervolger (common collector): de emittervolgerconfiguratie blinkt uit als impedantiebuffer. Hij biedt een hoge ingangsimpedantie en een zeer lage uitgangsimpedantie, waardoor hij ideaal is voor het aansturen van volgende versterkertrappen. Hoewel hij geen spanningsversterking biedt, maken de stroomversterking en impedantietransformatie hem een ​​goede keuze voor het koppelen van een detector/voorversterker met hoge impedantie aan een basis met lage impedantie van een vermogenstransistortrap.
• Direct-Coupled Transistor Trappen: Eenvoudige gemeenschappelijke emitter- of gemeenschappelijke brontrappen bieden weliswaar spanningsversterking, maar hebben vaak een relatief hoge uitgangsimpedantie. Ze zijn het meest geschikt voor het aansturen van andere hoogimpedante trappen of hoogimpedante oordopjes, waarbij de impedantie-aanpassing voldoende nauwkeurig is voor acceptabele resultaten.

Bij alle ontwerpen is het doel niet alleen om het signaal over te brengen, maar ook om het vermogen efficiënt over te brengen. De laagvermogenfase is daarom een ​​oefening in fundamenteel elektronisch ontwerp, waarbij de keuze van de transistor, de bias en de vaak noodzakelijke impedantietransformatie in evenwicht moeten worden gebracht om ervoor te zorgen dat het zwakke gefluister van het gedetecteerde radiosignaal robuust wordt omgezet in een hoorbare akoestische golf.