Betriebspunkte

Der Betriebspunkt, wobei auch von Betriebspunkten gesprochen wird, bezeichnet den Zustand eines dynamischen Systems, bei dem es unter bestimmten Eingangsbedingungen im Gleichgewicht läuft. Er fasst die relevanten Größen zusammen, die im Normalbetrieb konstant oder konstantenartigen variieren, und dient als Referenz für Analysen, Planung und Steuerung. Der Begriff wird in zahlreichen Fachgebieten verwendet, insbesondere in Elektronik, Regelungs- und Verfahrenstechnik sowie der Mechanik.

In der Elektronik entspricht der Betriebspunkt dem Gleichgewichtszustand eines nichtlinearen Bauelements unter Gleichstrombedingungen. Beim Transistorverstärker wird der Betriebspunkt oft als Q-Punkt (Quiescent Point) bezeichnet. Er entsteht durch DC-Bias-Schaltungen und bestimmt die Verstärkung und das Spannungs- und Strombudget im Klein-Signal-Bereich. Eine geeignete Wahl des Betriebspunktes verhindert Clipping und sorgt für eine möglichst lineare Signalverarbeitung.

In der Regelungstechnik und Mechanik ist der Betriebspunkt der stabile, linearisierte Arbeitszustand des Systems bei vorgegebenen Eingaben. Um die dynamische Reaktion zu analysieren, wird das nichtlineare Modell linearisiert, wobei der Betriebspunkt als Referenzpunkt dient. Dadurch lassen sich Regelalgorithmen entwerfen und Stabilitäts- sowie Robustheitsuntersuchungen durchführen.

In der Verfahrenstechnik sowie in der Simulation bezeichnet man den Betriebspunkt als den stabilen, typischen Gleichgewichtszustand des Prozesses oder Systems bei bestimmten Sollwerten. Er dient als Ausgangspunkt für Transientenanalysen, Optimierungen oder Zustandsabschätzungen.

Siehe auch: Q-Punkt, DC-Bias, lineareingangssteuerung, Festpunktanalyse.