Teil 1/5 - Kapitel 3
Signalverarbeitung - dynamisch

In diesem Kapitel werden die leistungsfähigsten Verfahren zur dynamischen System-Analyse vorgestellt und auf elektrische Vierpole angewendet.

Was Sie im Kapitel 3 lernen:

• Testsignale: Rechteck-Dreieck-Sinus
• Differenzierung und Integration
• Komplexe Rechnung
• Der normalisierte Frequenzgang und das dB (dezi-Bel)
• Verzögerung und Tiefpass, Vorhalt und Hochpass
• Resonanz-Frequenz und Dämpfung
• Das Bode-Diagramm: Amplitudengang, Phasengang
• Elektrische Systeme 1.Ordnung, 2.Ordnung und höherer Ordnung
• Filter aus Kondensator, Induktivität und Widerstand
• Tiefpass-Hochpass-Bandpass 2.Ordnung
• Frequenzgang und Sprungantwort
• Dämpfung und Überschwingen
• Kriechfall, Schwingfall und optimale Dynamik
• Elektrische Zeitkonstanten

Warum Sie Kapitel 3 lesen sollten:

1. Die dynamische System-Analyse besteht aus der Struktur, der komplexen Berechnung und der Darstellung der Frequenzgänge im Bode-Diagramm. Die hier beschriebene Methode erklärt, warum etwas so ist. Sie ergänzt die Praxis und auch die Simulation, die nur zeigen wie etwas ist.
2. Dynamische Analysen zeigen die Zusammenhänge zwischen den Bauelementen eines Systems und den System-Eigenschaften (Resonanz-Frequenz, Dämpfung).  Damit bilden sie die Grundlage zur Dimensionierung der Bauelemente entsprechend den geforderten System-Eigenschaften.
3. Dynamische Analysen ergänzen die Simulationen. Beide zusammen ergeben sie ein vollständiges Bild des Gesamt-Systems. Sie ermöglichen die Dimensionierung seiner Komponenten gemäß den gewünschten Eigenschaften. Weil das hier verwendete Analyse-Verfahren (Struktur, komplexer Frequenzgang und Bode-Diagramm) sowohl einfach als auch leistungsfähig ist, wird es  in den folgenden Kapiteln immer wieder angewendet.

Beispiel Hochspannungs-Tastkopf für Oszilloscop

Kurzbeschreibung

Der Spannungs-Messbereich eines Oszilloscops soll durch einen Vorwiderstand R.1 verzehnfacht werden. Dazu muss R.1 9-mal größer als der Eingangs-Widerstand R.e des Oszilloscops sein.

R.1//R.e erzeugen zusammen mit der Eingangs-Kapazität C.e des Oszilloscops einen Tiefpass, der die Grenzfrequenz des Systems gegenüber der des Oszilloscops (f.O) herabsetzt. Das kann ein angepaßter Eingangs-Kondensator C.1 verhindern.

Wie die Struktur zeigt, erzeugt C.1 einen Hochpass, der die Wirkung der unvermeidlichen Eingangs-Kapazität C.e kompensiert. Die Berechnug zeigt die Kompensations-Bedingung: C.e*R.e=C.1*R.1.

Struktur

Diagramm

Amplitudengang eines über-kompensierten Tastkopfs