Rozdíl mezi kladnou a zápornou zpětnou vazbou
Kladná a záporná zpětná vazba jsou dvě hlavní klasifikace zpětné vazby používané v teorii řízení. Podstatný rozdíl mezi kladnou a zápornou zpětnou vazbou spočívá v tom, že u kladné zpětné vazby je efektivní signál na vstupu součtem skutečného vstupu a signálu zpětné vazby. Naopak v případě záporné zpětné vazby je efektivní vstupní signál rozdílem původního vstupního signálu a signálu zpětné vazby.
Při kladné a záporné zpětné vazbě je vztah mezi vstupem a výstupem ve fázi, resp. mimo fázi.
Co je to zpětná vazba?
Zpětná vazba v řídicím systému je definována jako způsob poskytování výstupu (nebo části výstupu) zpět na vstup. Signál může být v závislosti na operaci buď proudový, nebo napěťový. Kladná i záporná zpětná vazba však mají jednosměrné chování v toku signálu.
Zpětná vazba je považována za hlavní část uzavřeného řídicího systému, který využívá zápornou zpětnou vazbu za účelem poskytnutí vzorkovaného výstupního signálu zpět na vstup. To usnadňuje generování chybového signálu, který regulátor využívá k úpravě potřebného vstupu pro získání požadovaného výstupu.
Zpětná vazba hraje klíčovou roli v řídicích systémech, a tak nachází různé aplikace v systému řízení procesů, zesilovači a oscilátorech atd. Prozkoumejme nyní různé rozlišovací faktory mezi nimi.
Obsah: Kladná a záporná zpětná vazba
- Srovnávací diagram
- Definice
- Klíčové rozdíly
- Závěr
.
Srovnávací graf
| Podklad pro srovnání | Pozitivní zpětná vazba | Negativní zpětná vazba |
|---|---|---|
| Také se nazývá | Regenerativní zpětná vazba | Degenerativní zpětná vazba |
| Vztah mezi vstupem a výstupem | Ve fázi | Vně fáze |
| Celkové zesílení | Větší než zesílení systému, kde není přítomna zpětná vazba. | Menší než zesílení soustavy, kde není zpětná vazba. |
| Efektivní vstup | Součet použitého vstupního a zpětně přiváděného signálu. | Rozdíl aplikovaného vstupu a zpětně přiváděného signálu |
| Přenosová funkce systému s příslušnou zpětnou vazbou |  |
 |
| Stabilita | Méně | Srovnatelně více |
| Fázový posun | 0° nebo 360° | 180° |
| Zpětná vazba se přebírá z | Ne-invertující svorky op-ampu | Invertující svorky op-ampu |
| Citlivost | Nízká | Vysoká |
| Použití | V oscilátorech. | V zesilovačích. |
Definice kladné zpětné vazby
Kladná zpětná vazba neboli regenerativní zpětná vazba je taková, která odebírá výstupní signál, který je ve fázi s přiloženým vstupem, a přivádí jej zpět na referenční vstup. To usnadňuje sčítání zpětnovazebního signálu s referenčním vstupem a přidaný signál dále působí jako řídicí signál pro systém, v němž je zpětnovazební smyčka začleněna.
Na obrázku níže je konfigurace op-ampu s kladnou zpětnou vazbou:
Zisk systému při použití je řídicí systém vysoký. Systémy s kladnou zpětnou vazbou se používají hlavně v obvodech oscilátorů.
Definice záporné zpětné vazby
Záporná zpětná vazba označovaná také jako degenerativní zpětná vazba je široce používaný typ zpětné vazby v řídicím systému. Zde se signál na výstupu, který je mimo fázi vzhledem ke vstupu, vrací zpět na vstup. Tak se oba signály na vstupu systému odečtou a rozdíl těchto dvou signálů dále řídí systém.
Tento signál se označuje jako chybový signál a používá se ke korekci odchylky dosaženého výstupu od požadovaného v řídicím systému. Obrázek zde ukazuje konfiguraci op-ampu se zápornou zpětnou vazbou:
Zde jsou vstupní a výstupní signál mimo fázi, takže se oba signály odečtou a dosáhne se jejich rozdílu. Zesílení systému se zápornou zpětnou vazbou je v tomto případě nízké. Systém se zápornou zpětnou vazbou je většinou užitečný v obvodech zesilovačů.
Klíčové rozdíly mezi kladnou a zápornou zpětnou vazbou
- Pokud je v systému použita kladná zpětná vazba, pak zvyšuje efektivní vstup systému sečtením skutečného vstupu se zpětnovazebním signálem. Oproti tomu, když se v systému použije záporná zpětná vazba, pak snižuje celkový vstup systému odečtením zpětnovazebního signálu od skutečně použitého vstupu.
- Při kladné zpětné vazbě mají vstupní a výstupní signál podobnou fázi, a tak se oba signály sčítají. Zatímco při záporné zpětné vazbě mají vstupní a výstupní signál rozdílnou fázi, a proto se oba odečítají.
- V obvodech op-amp se neinvertující vstupní svorka používá k zajištění kladné zpětné vazby, zatímco invertující vstupní svorka se v nich používá k zajištění záporné zpětné vazby.
- Celkové zesílení systému, který obsahuje kladnou zpětnou vazbu, je větší než zesílení systému bez zpětné vazby. Naopak celkové zesílení u systému, který má zápornou zpětnou vazbu, je menší než zesílení systému bez zpětné vazby.
- Fázový posun, který nabízí obvod s kladnou zpětnou vazbou, je buď 0°, nebo 360°. Zatímco fázový posun v případě obvodu se zápornou zpětnou vazbou je 180°.
- Systém s kladnou zpětnou vazbou je méně stabilní ve srovnání se systémem se zápornou zpětnou vazbou.
- Citlivost, kterou nabízí systém s kladnou zpětnou vazbou, je menší než u systému se zápornou zpětnou vazbou. Je tomu tak proto, že citlivost systému s uzavřenou smyčkou je převrácená hodnota 1 + GH. Je-li tedy 1 + GH větší než 1, pak je citlivost nižší. Zatímco je-li 1 + GH menší než 1, pak je citlivost vyšší.
Závěr
Z výše uvedené diskuse tedy vyplývá, že jak systém s kladnou, tak systém se zápornou zpětnou vazbou mají své vlastní pracovní oblasti v závislosti na výhodách a nevýhodách, které nabízejí. Kladná zpětná vazba zlepšuje celkové zesílení systému, ale snižuje citlivost systému. Zatímco záporná zpětná vazba vykazuje vysokou stabilitu, ale snižuje zisk systému.
.
Leave a Reply