Tastverhältnis

Der Tastgrad' (auch Aussteuergrad oder engl.: duty cycle) gibt für ein Rechtecksignal das Verhältnis der Länge des eingeschalteten Zustands (Impulsdauer) zur Periodendauer an. Der Tastgrad wird als dimensionslose Verhältniszahl mit einem Betrag von 0 bis 1, oder in Prozent von 0 % bis 100 %, angegeben.

$g = \frac {t_i} {T}$

g:	Tastgrad
ti:	Impulsdauer
T:	Periodendauer

Das Tastverhältnis ist nicht einheitlich definiert, es kann sowohl identisch mit dem Tastgrad^[1] als auch dessen Kehrwert^[2] sein, oder auch das Verhältnis zwischen Impuls- und Pausendauer angeben.

Zeitverlauf eines Rechtecksignals mit einem Tastgrad von 50%

In der Abbildung ist die Periodendauer mit T und die Dauer des eingeschalteten Zustands mit t bezeichnet. Es ergibt sich der Tastgrad t / T = 0,5 (oder 50 %) und damit ein symmetrisches Signal.

Rechtecksignal mit einem Tastgrad von 20%

Anwendung und Bedeutung

Durch Variation des Tastverhältnisses lässt sich der arithmetrische Mittelwert der Spannung ändern. Da dies aufgrund des Schaltens - im Gegensatz zu einem Vorwiderstand - nahezu ohne Spannungsabfall erfolgt , ist dies eine der verbreitetsten Steuermethoden bei der Wandlung elektrischer Energie. Anwendungen sind Schaltregler (Tiefsetzsteller, Hochsetzsteller), Schaltnetzteile, die Schwingungspaketsteuerung für Heizungen. Die zugrundeliegende Pulsweitenmodulation ist zugleich eine Modulationsart zur Übertragung analoger Signale.
Weiterhin gestattet die Pulsweitenmodulation die einfache Wandlung des digitalen pulsweitenmodulierten Signales in ein analoges Signal, indem ein Tiefpass dahinter geschaltet wird. Auch ohne Tiefpass ist so eine verlustarme Leistungssteuerung möglich, zum Beispiel bei Lichtquellen oder elektrischen Heizungen.
Bei der Choppersteuerung werden Motoren mittels Variaton des Tastgrades elektronischer Leistungsschalter gesteuert.

Einzelnachweise

1. ↑ Klaus Beuth/Wolfgang Schmusch: Grundschaltungen. 13. Auflage. Vogel Fachbuch, Würzburg 1997, ISBN 3-8023-1733-5. 
2. ↑ Brechmann, Dzieia, Hörnemann, Hübscher, Jagla, Petersen: Elektrotechnik Tabellen Kommunikationstechnik. 3 Auflage. Westermann, Braunschweig 2001, ISBN 3-14-22 5037-9.