Positiivisen ja negatiivisen takaisinkytkennän ero
Positiivinen ja negatiivinen takaisinkytkentä ovat kaksi tärkeintä säätöteoriassa käytettyä takaisinkytkennän luokittelua. Merkittävä ero positiivisen ja negatiivisen takaisinkytkennän välillä on se, että positiivisessa takaisinkytkennässä tehollinen tulosignaali on todellisen tulosignaalin ja takaisinkytkentäsignaalin summa. Sitä vastoin negatiivisessa takaisinkytkennässä tehollinen tulosignaali on alkuperäisen tulon ja takaisinkytkentäsignaalin erotus.
Positiivisessa ja negatiivisessa takaisinkytkennässä tulon ja lähtösignaalin välinen suhde on tasasuhtainen ja epätahtisuhtainen.
Mitä on takaisinkytkentä?
Takaisinkytkentä säätöjärjestelmässä määritellään tavaksi, jonka avulla lähtösignaalia (tai osaa lähtösignaalista) voidaan antaa takaisin tuloon. Signaali voi olla joko virta tai jännite toiminnasta riippuen. Sekä positiivisella että negatiivisella takaisinkytkennällä on kuitenkin yksisuuntainen käyttäytyminen signaalivirrassa.
Takaisinkytkentä katsotaan tärkeäksi osaksi suljetun silmukan säätöjärjestelmää, jossa käytetään negatiivista takaisinkytkentää näytteistetyn lähtösignaalin antamiseksi takaisin tuloon. Tämä helpottaa virhesignaalin tuottamista, jota ohjain käyttää säätämään tarvittavaa tuloa halutun ulostulon saamiseksi.
Takaisinkytkennällä on ratkaiseva rooli ohjausjärjestelmissä, joten se löytää erilaisia sovelluksia prosessinohjausjärjestelmässä, vahvistimessa ja oskillaattoreissa jne. Tutkitaan nyt näiden kahden välisiä erilaisia erottavia tekijöitä.
Sisältö: Positiivinen vs. negatiivinen takaisinkytkentä
- Vertailukaavio
- Määritelmä
- Keskeiset erot
- Johtopäätös
Vertailukaavio
| Vertailun perusteet | Positiivinen palaute | Negatiivinen palaute | |
|---|---|---|---|
| Kutsutaan myös | Regeneratiivinen takaisinkytkentä | Degeneratiivinen takaisinkytkentä | |
| Sisääntulon ja ulostulon välinen suhde | Vaiheessa | Faasissa | Faasista poikkeava |
| Kokonaishyötysuhde | Suurempi kuin systeemissä, jossa takaisinkytkentää ei ole. | Pienempi kuin sen järjestelmän vahvistus, jossa takaisinkytkentää ei ole. | |
| Tehollinen tulo | Annetun tulon ja takaisinkytketyn signaalin summa. | Annetun tulon ja takaisinsyötetyn signaalin erotus | |
| Systeemin siirtofunktio, jossa on vastaava takaisinkytkentä |  |
 |
|
| Kestävyys | Vähäisempi | Vertailevasti enemmän | |
| Faasisiirtymä | 0° tai 360° | 180° | |
| Takaisinkytkentä otetaan | Ei-muusta | .op-vahvistimen invertoivasta päätelaitteesta | Invertoiva päätelaite op-vahvistimessa |
| Herkkyys | matala | korkea | |
| Käyttö | Oskillaattoreissa. | Vahvistimissa. |
Positiivisen takaisinkytkennän määritelmä
Positiivinen takaisinkytkentä tai regeneratiivinen takaisinkytkentä on sellainen, joka ottaa lähtösignaalin, joka on vaiheittain samassa vaiheessa kuin syötetty tulo, ja syöttää sen takaisin referenssituloon. Tämä helpottaa takaisinkytkentäsignaalin lisäämistä referenssituloon, ja lisätty signaali toimii edelleen ohjaussignaalina järjestelmälle, johon takaisinkytkentäsilmukka on sisällytetty.
Oheinen kuva op-amp-konfiguraatio positiivisella takaisinkytkennällä:
Järjestelmän vahvistus, kun sitä käytetään ohjausjärjestelmänä, on suuri. Positiivisen takaisinkytkennän järjestelmiä käytetään pääasiassa oskillaattoripiireissä.
Negatiivisen takaisinkytkennän määritelmä
Negatiivinen takaisinkytkentä, johon viitataan myös nimellä degeneratiivinen takaisinkytkentä (degeneratiivinen takaisinkytkentä), on laajalti käytetty takaisinkytkentätyyppi ohjausjärjestelmässä. Tällöin lähtösignaali, joka on epävaiheinen tuloon nähden, syötetään takaisin tuloon. Siten järjestelmän tulossa olevat kaksi signaalia vähennetään toisistaan, ja näiden kahden signaalin erotus ohjaa edelleen järjestelmää.
Tätä signaalia kutsutaan virhesignaaliksi, ja sitä käytetään korjaamaan saavutetun ulostulon poikkeama halutusta ulostulosta ohjausjärjestelmässä. Tässä kuvassa näkyy op-ampin negatiivisen takaisinkytkennän konfiguraatio:
Tässä tulo- ja lähtösignaalit ovat poissa vaiheesta, joten nämä kaksi signaalia vähennetään ja niiden erotus saavutetaan. Negatiivisella takaisinkytkennällä varustetun järjestelmän vahvistus on tässä tapauksessa pieni. Negatiivinen takaisinkytkentä on useimmiten käyttökelpoinen vahvistinpiireissä.
Positiivisen ja negatiivisen takaisinkytkennän keskeiset erot
- Kun järjestelmässä käytetään positiivista takaisinkytkentää, niin silloin se kasvattaa järjestelmän tehollista sisääntuloa lisäämällä varsinaiseen sisääntuloon takaisinkytkentäsignaalin. Sitä vastoin kun järjestelmässä käytetään negatiivista takaisinkytkentää, se vähentää järjestelmän kokonaissyöttöä vähentämällä takaisinkytkentäsignaalin todellisesta syötteestä.
- Positiivisessa takaisinkytkennässä tulo- ja lähtösignaalit ovat samavaiheisia, joten nämä kaksi signaalia lasketaan yhteen. Kun taas negatiivisessa takaisinkytkennässä tulo- ja lähtösignaalit ovat erivaiheisia, joten nämä kaksi vähennetään.
- Op-amp-piireissä ei-invertoivaa tuloliitäntää käytetään positiivisen takaisinkytkennän antamiseen, kun taas invertoivaa tuloliitäntää käytetään samassa negatiivisen takaisinkytkennän antamiseen.
- Positiivisen takaisinkytkennän sisältävän järjestelmän kokonaisvahvistus on suurempi kuin järjestelmän vahvistus ilman takaisinkytkentää. Päinvastoin, kokonaisvahvistus negatiivisen takaisinkytkennän omaavalla järjestelmällä on pienempi kuin ilman takaisinkytkentää olevan järjestelmän vahvistus.
- Positiivisen takaisinkytkentäpiirin tarjoama vaihesiirto on joko 0° tai 360°. Kun taas negatiivisen takaisinkytkennän tapauksessa vaihesiirtymä on 180°.
- Positiivisen takaisinkytkennän järjestelmä on vähemmän stabiili verrattuna negatiivisen takaisinkytkennän järjestelmään.
- Positiivisen takaisinkytkennän järjestelmän tarjoama herkkyys on pienempi kuin negatiivisen takaisinkytkennän järjestelmän. Tämä johtuu siitä, että suljetun silmukan järjestelmän herkkyys on 1 + GH:n käänteisluku. Jos siis 1 + GH on suurempi kuin 1, herkkyys on pienempi. Jos taas 1 + GH on pienempi kuin 1, herkkyys on suurempi.
Johtopäätökset
Edellä esitetystä keskustelusta voidaan siis päätellä, että sekä positiivisen että negatiivisen takaisinkytkennän järjestelmillä on omat toiminta-alueensa riippuen niiden tarjoamista eduista ja haitoista. Positiivinen takaisinkytkentä parantaa järjestelmän kokonaisvahvistusta, mutta vähentää järjestelmän herkkyyttä. Negatiivinen takaisinkytkentä taas osoittaa suurta vakautta, mutta vähentää järjestelmän vahvistusta.
Leave a Reply