تعریف فیدبک منفی در الکترونیک

تعریف فیدبک منفی در الکترونیک:
در یک سیستم کنترل فیدبک منفی، نقطه تنظیم و خروجی از یکدیگر کسر می شوند و به همین دلیل است که فیدبک دارای فاز مخالف با ورودی اصلی است.

تأثیر فیدبک منفی یا فرسایشی (Degenerative) کاهش بهره مدار است. این پدیده همانند این است که اگر به یک فرد انتقاد شود، او ناراحت می شود و سطح انرژی اش کاهش می یابد.

به دلیل این که فیدبک منفی پاسخ پایداری را در مدار ایجاد می کند، در نتیجه پهنای باند عملکرد یک سیستم را افزایش می دهد و پایداری را بهبود می بخشد.

اکثر سیستم های کنترل از فیدبک منفی استفاده می کنند و اثر بهره را با استفاده از آن کاهش می دهند.

مثالی از سیستم فیدبک منفی، در مدارات تقویت کننده الکترونیکی مبتنی بر تقویت کننده های عملیاتی یا اپ امپ است. تصویری از این نوع تقویت کننده در شکل زیر دیده می شود.

کنترل فیدبک منفی در تقویت کننده از طریق اعمال بخش کوچکی از سیگنال ولتاژ خروجی (VOUT) به پایه ورودی معکوس کننده (-) با استفاده از مقاومت فیدبکRFپیاده سازی می شود.

اگر ولتاژ ورودیVINمثبت باشد، اپ امپ این سیگنال مثبت را تقویت می کند، اما چون به پایه معکوس کننده اپ امپ متصل است، در نتیجه خروجی منفی تر می شود. قسمتی از این ولتاژ خروجی از طریق شبکه مقاومت فیدبک به ورودی باز گردانده می شود.

بنابراین، ولتاژ ورودی از طریق سیگنال فیدبک منفی کاهش داده می شود و منجر به تولید خروجی کوچک تر می شود و این روال به همین ترتیب ادامه می یابد. به تدریج خروجی نشست (Settle Down) می کند و در یک مقدار خاص پایدار می شود. این مقدار توسطRF/RIN مشخص می شود.

به طریق مشابه، اگر ولتاژ ورودیVIN منفی باشد، روالی معکوس آن چه در بالا گفته شد، اتفاق می افتد. در این حالت، ولتاژ خروجی تقویت کننده، سیگنالی مثبت (به دلیل اتصال به پایه معکوس کننده) می شود که به سیگنال منفی ورودی افزوده می شود.

بنابراین، فیدبک منفی به تقویت کننده اجازه می دهد تا زمانی که خروجی در محدوده اشباع باشد، به عنوان یک تقویت کننده عمل کند.

می توان مشاهده کرد که سیگنال ولتاژ خروجی توسط فیدبک منفی، پایدار و قابل کنترل می شود.

دلیل این پایداری این است که در فیدبک منفی، مقدار ورودی بزرگ تر منجر به تولید مقدار خروجی کوچک تر و مقدار ورودی کوچک تر منجر به تولید مقدار خروجی بزرگ تر می شود.

بنابراین اگر سیستم دارای فیدبک منفی باشد، آن گاه تابع انتقال برابر با  خواهد بود. کاربرد فیدبک منفی در تقویت کننده ها و سیستم های کنترل فرآیند بسیار گسترده تر است؛ زیرا اساسا سیستم های فیدبک منفی پایدارتر از سیستم های فیدبک مثبت هستند.

یک سیستم فیدبک منفی را زمانی پایدار می گویند که به جز شرایط مداری خاص، خود به خود در هر فرکانسی نوسان نکند.

مزیت دیگر این نوع فیدبک در این است که سیستم های کنترل را در برابر تغییرات تصادفی در مقادیر المان ها و ورودی ها ایمن می سازد.

البته این مزیت برای سیستم هزینه هایی دارد. فیدبک منفی باید با احتیاط مورد استفاده قرار گیرد؛ زیرا به صورت جدی مشخصه عمل کرد سیستم داده شده را دچار تغییر می کند.