Unterschied zwischen positiver und negativer Rückkopplung
Positive und negative Rückkopplung sind die beiden wichtigsten Klassifizierungen der Rückkopplung in der Regelungstheorie. Der wesentliche Unterschied zwischen positiver und negativer Rückkopplung besteht darin, dass bei der positiven Rückkopplung das effektive Signal am Eingang die Summe aus dem tatsächlichen Eingang und dem Rückkopplungssignal ist. Im Gegensatz dazu ist bei der negativen Rückkopplung das effektive Eingangssignal die Differenz zwischen dem ursprünglichen Eingang und dem Rückkopplungssignal.
Bei positiver und negativer Rückkopplung ist die Beziehung zwischen Eingang und Ausgang gleichphasig bzw. gegenphasig.
Was ist Rückkopplung?
Rückkopplung in der Regelungstechnik ist definiert als eine Möglichkeit, den Ausgang (oder einen Teil des Ausgangs) an den Eingang zurückzugeben. Das Signal kann je nach Betrieb entweder Strom oder Spannung sein. Sowohl die positive als auch die negative Rückkopplung weisen jedoch ein unidirektionales Verhalten im Signalfluss auf.
Die Rückkopplung wird als Hauptbestandteil eines geschlossenen Regelkreises betrachtet, der die negative Rückkopplung nutzt, um ein abgetastetes Ausgangssignal an den Eingang zurückzugeben. Dies erleichtert die Erzeugung eines Fehlersignals, das von der Steuerung verwendet wird, um die erforderliche Eingabe anzupassen, um die gewünschte Ausgabe zu erhalten.
Die Rückkopplung spielt eine entscheidende Rolle in Steuerungssystemen und findet daher verschiedene Anwendungen in der Prozesssteuerung, Verstärkern und Oszillatoren usw. Lassen Sie uns nun die verschiedenen Unterscheidungsfaktoren zwischen den beiden untersuchen.
Inhalt: Positive und negative Rückkopplung
- Vergleichsdiagramm
- Definition
- Schlüsselunterschiede
- Abschluss
Vergleichsdiagramm
| Grundlage für den Vergleich | Positives Feedback | Negatives Feedback |
|---|---|---|
| Auch bezeichnet als | Gegenkopplung | Gegenkopplung |
| Verhältnis zwischen Eingang und Ausgang | Phasengleich | Phasenverschoben |
| Gesamtverstärkung | Größer als die Verstärkung des Systems ohne Rückkopplung. | Größer als die Verstärkung des Systems bei fehlender Rückkopplung. |
| Effektive Eingangsgröße | Summe aus angelegtem Eingangssignal und rückgekoppeltem Signal. | Differenz aus angelegtem Eingang und rückgekoppeltem Signal |
| Übertragungsfunktion des Systems mit entsprechender Rückkopplung |  |
 |
| Stabilität | weniger | verglichen mehr |
| Phasenverschiebung | 0° oder 360° | 180° |
| Rückkopplung erfolgt von | Nichtinvertierenden Anschluss des Operationsverstärkers | Invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers |
| Empfindlichkeit | Niedrig | Hoch |
| Verwendung | In Oszillatoren. | In Verstärkern. |
Definition der positiven Rückkopplung
Die positive Rückkopplung oder regenerative Rückkopplung ist diejenige, die das Ausgangssignal nimmt, das in Phase mit dem angelegten Eingang ist, und es zum Referenzeingang zurückführt. Dies erleichtert die Addition des Rückkopplungssignals mit dem Referenzeingang, und das hinzugefügte Signal wirkt weiter als das Steuersignal für das System, in das die Rückkopplungsschleife eingebaut ist.
Die Abbildung unten zeigt eine Operationsverstärkerkonfiguration mit positiver Rückkopplung:
Die Verstärkung des Systems, wenn es als Steuersystem eingesetzt wird, ist hoch. Die positiven Rückkopplungssysteme werden hauptsächlich in Oszillatorschaltungen eingesetzt.
Definition der negativen Rückkopplung
Die negative Rückkopplung, auch als Gegenkopplung bezeichnet, ist eine weit verbreitete Art der Rückkopplung in der Regelungstechnik. Dabei wird das Signal am Ausgang, das gegenüber dem Eingang phasenverschoben ist, auf den Eingang zurückgeführt. Auf diese Weise werden die beiden Signale am Eingang des Systems subtrahiert, und die Differenz dieser beiden Signale treibt das System weiter an.
Dieses Signal wird als Fehlersignal bezeichnet und zur Korrektur der Abweichung der erzielten Ausgabe von der gewünschten Ausgabe im Steuersystem verwendet. Die Abbildung zeigt die negative Rückkopplungskonfiguration des Operationsverstärkers:
Hier sind die Eingangs- und Ausgangssignale phasenverschoben, so dass die beiden Signale subtrahiert werden und ihre Differenz erreicht wird. Die Verstärkung des Systems mit negativer Rückkopplung ist in diesem Fall gering. Das System mit negativer Rückkopplung ist vor allem in Verstärkerschaltungen nützlich.
Schlüsselunterschiede zwischen positiver und negativer Rückkopplung
- Wenn eine positive Rückkopplung in einem System verwendet wird, erhöht sie den effektiven Eingang des Systems, indem sie den tatsächlichen Eingang mit dem Rückkopplungssignal addiert. Wenn ein System dagegen eine negative Rückkopplung verwendet, verringert es den Gesamteingang des Systems, indem es das Rückkopplungssignal vom tatsächlichen Eingang subtrahiert.
- Bei der positiven Rückkopplung sind die Eingangs- und Ausgangssignale gleichphasig, so dass die beiden Signale addiert werden. Bei der negativen Rückkopplung haben das Eingangs- und das Ausgangssignal unterschiedliche Phasen, so dass die beiden Signale subtrahiert werden.
- In den Operationsverstärkerschaltungen wird der nicht-invertierende Eingangsanschluss verwendet, um eine positive Rückkopplung zu erzeugen, während der invertierende Eingangsanschluss verwendet wird, um eine negative Rückkopplung zu erzeugen.
- Die Gesamtverstärkung des Systems mit positiver Rückkopplung ist größer als die Verstärkung des Systems ohne Rückkopplung. Im Gegensatz dazu ist die Gesamtverstärkung des Systems mit negativer Rückkopplung geringer als die Verstärkung des Systems ohne Rückkopplung.
- Die Phasenverschiebung bei der positiven Rückkopplungsschaltung beträgt entweder 0° oder 360°. Während die Phasenverschiebung im Falle der negativen Rückkopplung 180° beträgt.
- Ein System mit positiver Rückkopplung ist im Vergleich zu einem System mit negativer Rückkopplung weniger stabil.
- Die Empfindlichkeit eines Systems mit positiver Rückkopplung ist geringer als die eines Systems mit negativer Rückkopplung. Dies ist so, weil die Empfindlichkeit des geschlossenen Systems der Kehrwert von 1 + GH ist. Wenn also 1 + GH größer als 1 ist, ist die Empfindlichkeit geringer. Wenn 1 + GH kleiner als 1 ist, ist die Empfindlichkeit höher.
Schlussfolgerung
Die obige Diskussion führt zu dem Schluss, dass sowohl positive als auch negative Rückkopplungssysteme ihre eigenen Betriebsbereiche haben, je nach den von ihnen gebotenen Vor- und Nachteilen. Die positive Rückkopplung verbessert die Gesamtverstärkung des Systems, verringert aber die Empfindlichkeit des Systems. Während die negative Rückkopplung eine hohe Stabilität aufweist, aber die Verstärkung des Systems verringert.
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