Kippschaltfunktion

Die Kippschaltfunktion ist ein Begriff aus Elektronik, Regelungs- und Signaltheorie, der eine Funktion beschreibt, die ihren Ausgangswert zwischen zwei stabilen Zuständen umschaltet, sobald der Eingangswert bestimmte Schwellenwerte überschreitet. Typischerweise besitzt sie Gedächtnis und zeigt hysteretische Eigenschaften, wodurch wiederholte Umkehrungen bei nur geringfügigen Änderungen des Eingangs vermieden werden.

In der Praxis tritt eine Kippschaltfunktion oft als Schmitt-Trigger oder als Modell eines Latches bzw. Flip-Flops auf. In diskreten Systemen lässt sich der Ausgang y durch eine rekursive oder state-based Beschreibung darstellen, wobei y ∈ {0,1} oder {−1,+1} sein kann. Üblich ist die Verwendung zweier Schwellwerte, θ_up und θ_down, um Hysterese zu erzeugen: Wenn x ≥ θ_up, wird y auf 1 gesetzt; wenn x ≤ θ_down, wird y auf 0 gesetzt; zwischen diesen Bereichen bleibt der vorherige Zustand erhalten.

Formale Modelle nutzen häufig eine Update-Regel der Form y_{k+1} = F(y_k, x_k) mit zwei Zuständen. Abgeleitete Umsetzungsmöglichkeiten finden sich in Schmitt-Trigger-Schaltungen, bistabilen Speichern oder digitalen Flip-Flop-Schaltungen. Die Kippschaltfunktion dient somit als abstraktes Modell für Systeme mit Speichereffekt, das Signalrauschen glättet und eine klare Zwei-Zustands-Entscheidung ermöglicht.

Anwendungen finden sich in der Signalaufbereitung, Sensoren, Steuerungen und digitalen Logikschaltungen, wo stabile Grenzzustände benötigt werden. Sie wird oft synonym oder in enger Verwandtschaft mit Begriffen wie Schmitt-Trigger, Latch oder Flip-Flop verwendet.