Nichtidealitäten

Nichtidealitäten bezeichnet Abweichungen von idealisierten Modellannahmen in technischen Systemen. In der Praxis treten sie als Verzögerungen, Verluste, Rauschen, Nichtlinearitäten, Toleranzen sowie Temperatur- und Alterungseffekte auf, die das Verhalten von Bauteilen und Gesamtsystemen vom idealen Modell entfernen.

In der Elektronik zeigen Nichtidealitäten sich durch endliche Bandbreite und Slew-Rate von Verstärkern, Eingangsoffsets und Bias-Strom, Rauschen, Verzerrungen und Sättigung. Parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten, Kabelverluste sowie Widerstandstoleranzen verändern Frequenz- und Amplitudenantwort. In der Messtechnik und Sensorik treten Kalibrierfehler, Drift von Referenzen, Quantisierungsrauschen, Hysterese und Empfindlichkeitsverlust auf. Mechanische Systeme leiden unter Reibung, Stiction, Spiel und Klemmveränderungen, Hydro- und Materialalterung, wodurch Steifigkeit und Dynamik abweichen. In Regel- und Regelstrecken verursachen Verzögerungen, Verfälschungen durch Nichtlinearitäten und Drift Probleme bei Stabilität und Genauigkeit. In der Leistungstechnik erhöhen Verluste, Wärmewirkungen und parasitäre Kopplungen die Effizienz- und Temperaturabhängigkeiten.

Ursachen der Nichtidealitäten sind Fertigungstoleranzen, Umweltbedingungen, Temperatur- und Alterungseffekte sowie Kopplungen zwischen Bauteilen. Die Auswirkungen reichen von geringerer Genauigkeit und reduzierter Auflösung über instabile oder ineffiziente Systeme bis hin zu erhöhtem Wartungsaufwand.

Umgang und Umgangsweisen umfassen Modellierung mit realistischen Parametern, Worst-Case-Analysen, Monte-Carlo-Simulationen, Kalibrierung und regelmäßige Justierung, Linearisation, Feedback- und robustes Design sowie Entkopplung und Kompensation von Störeinflüssen. Nichtidealitäten sind integraler Bestandteil technischer Entwicklung und Prüfung.