سیستم های فیدبک مثبت

سیستم های فیدبک مثبت:
در یک سیستم کنترل فیدبک مثبت، نقطه تنظیم (Set Point) و سیگنال خروجی توسط کنترل کننده به یکدیگر اضافه می شوند، در نتیجه فیدبک هم فاز با ورودی است.

تأثیر فیدبک مثبت و یا احیاکننده (Regenerative) افزایش بهره سیستم است. به عبارت دیگر در یک سیستم با فیدبک مثبت، بهره کلی بالاتر از حالتی است که به سیستم فیدبک اعمال نشده باشد.

چنین مفهومی در روابط انسانی نیز صادق است، به این مفهوم که اگر از یک فرد تشویق به عمل آید، پر از انرژی می شود و بهره او در انجام یک کار بالاتر می رود.

اما در الکترونیک و سیستم های کنترل، فیدبک مثبت می تواند منجر به افزایش بیش از حد بهره سیستم شود.

در این حالت، جواب خروجی مدار نوسانی می شود؛ زیرا دامنه سیگنال ورودی موثر افزایش یافته است. نمونه ای از مدارات فیدبک مثبت، تقویت کننده های الکترونیکی مبتنی بر تقویت کننده عملیاتی و یا اپ امپ هستند.

نمونه ای از چنین فیدبکی در تصویر زیر نشان داده شده است.

کنترل فیدبک مثبت در یک اپ امپ از طریق اعمال بخش کوچکی از سیگنال ولتاژ خروجی (VOUT) به پایه ورودی غیر معکوس کننده (+) و از طریق مقاومت فیدبکRFانجام می شود.

اگر ولتاژ ورودیVIN مثبت باشد، اپ امپ این سیگنال مثبت را تقویت می کند و خروجی سیگنالی مثبت تر خواهد بود.

مقداری از این ولتاژ خروجی از طریق شبکه فیدبک به ورودی باز گردانده می شود. بنابراین مقدار ولتاژ ورودی مثبت تر می شود و همین امر سبب تولید خروجی مثبت تری می شود.

این روند می تواند به همین ترتیب ادامه داشته باشد، اما به تدریج خروجی در حد مثبت بالای خود اشباع می شود.

به طریق مشابه، اگر ولتاژ ورودیVIN منفی باشد، روندی معکوس آن چه در بالا گفته شد، رخ می دهد و اپ امپ در سطح منفی خود به اشباع می رسد.

بنابراین می توان دید، فیدبک مثبت به مدار اجازه نمی دهد به عنوان یک تقویت کننده عمل کند و سریعا ولتاژ خروجی اپ امپ را در یکی از سطوح مثبت یا منفی خود اشباع می کند؛ زیرا در فیدبک مثبت مقادیر ورودی مثبت، منجر به تولید خروجی مثبت تر می شوند و مقادیر ورودی منفی، مقادیر خروجی منفی تری را تولید خواهند کرد.

بنابراین اگر بهره حلقه برای سیستمی مثبت باشد، آن گاه تابع انتقال برابر با  خواهد بود. توجه کنید که اگر GH=1 باشد، بهرهAV برابر با بی نهایت خواهد شد.

در این حالت مدار به صورت خودکار شروع به نوسان خواهد کرد و برای ادامه این نوسان احتیاج به هیچ سیگنال ورودی ندارد. در نتیجه از این حالت می توان برای ساخت نوسان سازها استفاده کرد.

اگرچه این رفتار مدار معمولا نامطلوب است، اما در الکترونیک می تواند برای به دست آوردن یک پاسخ کلیدزنی بسیار سریع برای یک شرایط یا سیگنال خاص مورد استفاده قرار گیرد. مثالی از کاربردهای فیدبک مثبت، ایجاد هیسترزیس (Hysteresis) در مدار است.

در یک مدار هیسترزیس، خروجی یک حالت خاص را کسب کرده و آن حالت را تا عبور ورودی از سطح آستانه (Threshold) از پیش تعیین شده حفظ می کند.

این رفتار را دو حالت پایدار داشتن (Bi-Stability) می نامند و معمولا در گیت های منطقی و ادوات کلیدزنی دیجیتالی مانند مولتی ویبراتورها مورد استفاده قرار می گیرد.

در نتیجه، می توان گفت فیدبک مثبت بهره مدار و نیز احتمال ناپایداری در سیستم را افزایش می دهد که ممکن است منجر به خود-نوسانی (Self-Oscillation) شود.

دقیقا به همین دلیل است که فیدبک مثبت بیشتر در مدارات نوسانی مانند نوسان سازها و مدارات زمان بندی مورد استفاده قرار می گیرد.