Gleichstromanalyse

Gleichstromanalyse befasst sich mit der Bestimmung von Strömen, Spannungen und Leistungen in elektrischen Netzwerken unter Gleichstrombedingungen. Sie konzentriert sich auf den stationären Betriebszustand, in dem zeitliche Änderungen vernachlässigbar sind. In Gleichstromnetzen verhalten sich Bauelemente typischerweise konstant, sodass Widerstände, Spulen und Kondensatoren entsprechende Modelle haben: Kondensatoren wirken offen, Spulen sind kurzgeschlossen, während aktive Bauelemente wie Transistoren oder Dioden mit geeigneten Gleichstrommodellen berücksichtigt werden. Ziel der Gleichstromanalyse ist es, Betriebspunkte, Spannungsabfälle, Leistungsaufnahme und die Stabilität des Netzwerks zu bestimmen.

Typische Methoden sind Knoten bzw. Maschenanalyse, Thevenin- und Norton-Äquivalente, Superposition sowie Transformationsmethoden für Quellen. Für lineare Netzwerke ergeben sich aus Kirchhoffs Gesetzen lineare Gleichungssysteme, deren Lösung die gesuchten Größen liefert. In der Praxis kommen auch Modelle für aktive Bauelemente (z. B. BJT-, MOSFET- oder Diodenmodelle) zum Einsatz. Zur Prüfung komplexerer Schaltungen werden häufig Simulationen mit SPICE oder ähnlichen Tools verwendet, um den Gleichstrom-Betriebspunt zu ermitteln.

Gleichstromanalyse dient unter anderem der Auslegung von Netzteilen, Bias-Schaltungen, Spannungsversorgungen und anderen elektronischen Systemen. Sie bildet die Grundlage für Entwurf, Fehleranalyse und Optimierung, insbesondere bei Anwendungen, in denen Stabilität und statische Verhältnisse wichtig sind. Im Gegensatz zur Wechselstromanalyse werden frequenzabhängige Impedanzen vernachlässigt; für zeitliche Entwicklungen dienen anschließend Transienten- oder Frequenzanalysen.