Positive Rückkopplung

Positive Rückkopplung oder auch Mitkopplung liegt vor, wenn sich ein Signal oder eine Größe verstärkend auf sich selbst auswirkt. Dabei ist in realen Systemen das Ausgangssignal immer begrenzt, sei es durch begrenzte Energieressourcen, durch nichtlineare Eigenschaften oder Zerstörung des Systems.

Allgemeines

Prinzip der Mitkopplung mit Verstärker A und positiver Rückkopplung B

Positive Rückkopplung kann in allen Systemen auftreten, in denen es möglich ist, Ausgangsgrößen zum Eingang zurückzuführen, gegebenenfalls in geänderter Form. Zu den Bereichen zählen unter anderem Technik und Wirtschaft. In den Sozialwissenschaften werden positive Rückkopplungen als Auslöser für Pfadabhängigkeit untersucht. In der Biologie existieren Mitkopplungen nur kurzzeitig, in der Regel bricht ein mitgekoppeltes ungedämpftes System zusammen.

Negative Rückkopplung siehe Gegenkopplung. Oft ist mit Rückkopplung die positive Rückkopplung gemeint. Dagegen wird der englische Begriff feedback auch für die Gegenkopplung verwendet.

Gelangt in einem Regelkreis eine Wirkung des Ausgangssignales in gleicher Phasenlage auf den Eingang, so wird der Regler instabil und es kann zur Selbsterregung kommen. Theoretisch steigen Schwingungen über alle Grenzen an, praktisch steigen die Schwingungen jedoch nur bis zur Erschöpfung der Energiepuffer an, solange also die Kreisverstärkung (die Gesamtverstärkung im rückgekoppelten Kreis) größer als Eins ist. Dies ist der Fall und erwünscht unter anderem beim Oszillator und dem Laser. Unerwünscht ist es zum Beispiel bei (gegengekoppelten) Verstärkern und muss hier durch eine Frequenzkompensation vermieden werden.

Beispiele

• Der von einem Mikrofon aufgenommene Schall wird verstärkt über Lautsprecher wiedergegeben. Treffen die Schallwellen zu stark auf das Mikrofon, wird dieser Prozess wiederholt und es entsteht eine Selbsterregung, die als immer lauter werdendes Brummen oder Pfeifen (Feedback) zu vernehmen ist. Sofern keine Signalbegrenzung auftritt, führt dies zur Zerstörung der Lautsprecher . Bereits vor Einsetzen der Selbsterregung treten durch die Mitkopplung lineare Verzerrungen des Frequenzganges auf.
• Lockerschnee-Lawine: Je größer der rollende Schneeball wird, desto mehr Schnee bleibt bei einer Umdrehung an ihm hängen. Auch Lawinen vom Typ „Schneebrett“ vergrößern sich, ausgehend von einem kleinen Ereignis, rasant.
• ein Oszillator ist ein mit einem Verstärker rückgekoppelter Schwingkreis. Die Schwingungen entstehen von selbst (Selbsterregung).
• Das mechanische Froude-Pendel.
• Laser beginnen von selbst zu emittieren, da ein einziges, spontan emittiertes Photon lawinenartig weitere Photonen auslöst (stimulierte Emission).
• Arbeitslosigkeit: Infolge der Strukturkrise eines Wirtschaftszweiges werden Produktionskapazitäten stillgelegt und es entsteht Arbeitslosigkeit. Dies führt zu verändertem Konsumentenverhalten und Nachfragerückgang in anderen Sektoren der Wirtschaft. Die Strukturkrise und Arbeitslosigkeit greift auf andere Wirtschaftszweige über. Es entsteht noch mehr Arbeitslosigkeit, die die Krise weiter verstärkt bis hin zur Massenarbeitslosigkeit und zum Kollaps des Wirtschaftssystems.
• Zinsen: Je größer das zu verzinsende Vermögen umso schneller wächst es. Da auch die Zinsen verzinst werden (Zinseszins) handelt sich um ein exponentielles Wachstum.
• Beim Rückkopplungsaudion wird die Rückkopplung genutzt, um den Schwingkreis zu entdämpfen.
• Psychologie:
  • Bei der Phobophobie (Angst vor der Angst) steigert sich der Mensch immer weiter in seine Ängste hinein.
  • Benjamin-Franklin-Effekt: Wenn wir jemandem helfen, wird der Hilfeempfänger uns sympathischer. Wenn wir jemandem nicht helfen oder sogar schaden, wird das Opfer von uns abgewertet (vgl. Entmenschlichung). Eine freundliche Handlung macht unsere Einstellung freundlicher, was weitere freundliche Handlungen wahrscheinlicher macht; für unfreundliche Handlungen gilt dasselbe. ^[1]
• Klimatologie:
  • Eine Veränderung der globalen Durchschnittstemperatur führt zu einem veränderten durchschnittlichen Wasserdampfgehalt der Atmosphäre. Wasserdampf ist das stärkste Treibhausgas. Eine einwirkende Temperaturveränderung wird durch die resultierende Veränderung des Wasserdampfgehaltes weiter verstärkt. Der Effekt wird Wasserdampf-Rückkopplung genannt.
  • Eine Veränderung der Schnee-und Eisbedeckung von Boden und Wasserflächen führt dort zu stark veränderter Absorption einfallender Sonnenstrahlung. Diese sogenannte Eis-Albedo-Rückkopplung ist die stärkste im Klimageschehen wirkende Rückkopplung.

Siehe auch

• Matthäus-Effekt

Einzelnachweise

Literatur

• Wolfgang Bauer, Hans Herbert Wagener: Bauelemente und Grundschaltungen der Elektronik Band 2 Grundschaltungen. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, München wien, 1981, ISBN 3-446-12319-9
• Gregor Häberle, Heinz Häberle, Thomas Kleiber: Fachkunde Radio-, Fernseh-, und Funkelektronik. 3. Auflage, Verlag Europa Lehrmittel, Haan-Gruiten, 1996, ISBN 3-8085-3263-7