긍정적인 피드백

우리가 보았듯이, 네거티브 피드백은 연산 증폭기에 적용될 때 매우 유용한 원리입니다. 저항 값을 약간만 변경하여 이득, 속도 및 기타 중요한 매개변수를 정확하게 설정할 수 있는 모든 실용적인 회로를 만들 수 있습니다. 네거티브 피드백은 이러한 모든 회로를 안정적이고 자체 수정하도록 만듭니다.

네거티브 피드백의 기본 원리는 출력이 평형 상태(균형)를 만드는 방향으로 움직이는 경향이 있다는 것입니다. 피드백이 없는 연산 증폭기 회로에는 수정 메커니즘이 없으며 출력 전압은 입력 간에 적용된 가장 작은 차동 전압으로 포화됩니다. 결과는 비교기입니다.

네거티브 피드백(출력 전압이 반전 입력으로 어떻게든 "피드백"됨)을 사용하면 회로가 출력을 최대 포화 상태로 구동하는 것을 자체적으로 방지하는 경향이 있습니다. 오히려 출력 전압은 두 입력 전압의 균형을 유지하는 데 필요한 만큼만 높거나 낮습니다.

출력이 반전(-) 입력으로 직접 피드백되든 구성 요소 세트를 통해 연결되든 효과는 동일합니다. 연산 증폭기의 극도로 높은 차동 전압 이득은 "길들여지고" 회로는 이에 따라 응답합니다. 출력을 반전 입력에 연결하는 피드백 "루프"의 지시에 따릅니다.

Op-Amp에서 긍정적인 피드백은 어떻게 작동합니까?

다른 유형의 피드백, 즉 긍정적인 피드백 , 또한 연산 증폭기 회로에서 응용 프로그램을 찾습니다. 출력 전압이 반전(-) 입력으로 "피드백"되는 네거티브 피드백과 달리, 포지티브 피드백을 사용하면 출력 전압이 어떻게든 비반전(+) 입력으로 다시 라우팅됩니다. 가장 간단한 형태로 출력에서 ​​비반전 입력으로 직선 와이어를 연결하고 어떤 일이 일어나는지 확인할 수 있습니다.

반전 입력은 피드백 루프에서 분리된 상태로 유지되며 외부 전압을 자유롭게 수신할 수 있습니다. 반전 입력을 접지하면 어떻게 되는지 봅시다.

반전 입력이 접지되면(0볼트로 유지됨) 출력 전압은 비반전 입력에서 전압의 크기와 극성에 의해 결정됩니다. 해당 전압이 양수인 경우 연산 증폭기는 출력도 양수로 구동하여 해당 양의 전압을 비반전 입력으로 다시 공급하여 완전한 양의 출력 포화를 초래합니다. 반면에 비반전 입력의 전압이 음에서 시작하면 연산 증폭기의 출력이 음의 방향으로 구동되어 비반전 입력으로 피드백되어 완전히 음의 포화가 됩니다.

여기에 있는 것은 출력이 쌍안정인 회로입니다. :두 가지 상태(포화 양성 또는 포화 음성) 중 하나에서 안정합니다. 포화 상태 중 하나에 도달하면 변경되지 않고 해당 상태를 유지하는 경향이 있습니다. 상태를 전환하는 데 필요한 것은 극성이 같지만 크기가 약간 더 큰 반전(-) 입력에 가해지는 전압입니다. 예를 들어 우리 회로가 +12볼트의 출력 전압에서 포화된 경우 출력을 변경하려면 반전 입력에서 최소 +12볼트의 입력 전압이 필요합니다. 변경되면 완전히 음수로 포화됩니다.

긍정적인 피드백은 어떻게 유용합니까?

포지티브 피드백이 있는 연산 증폭기는 이미 있는 출력 상태에 머무르는 경향이 있습니다. 포화 포지티브 또는 포화 네거티브의 두 가지 상태 중 하나를 "래치"합니다. 기술적으로 이를 히스테리시스라고 합니다. .

히스테리시스는 비교기 회로가 가질 수 있는 유용한 속성이 될 수 있습니다. 이전에 보았듯이 비교기는 모든 종류의 램핑 파형(사인파, 삼각파, 톱니파 등) 입력에서 구형파를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 들어오는 AC 파형에 노이즈가 없는 경우(즉, "순수한" 파형) 간단한 비교기는 제대로 작동합니다.

그러나 파형에 고조파 또는 "스파이크"와 같이 전압이 단일 사이클의 시간 범위 내에서 크게 상승 및 하강하도록 하는 이상이 있는 경우 비교기의 출력이 예기치 않게 상태를 전환할 수 있습니다.

기준 전압 레벨을 통한 전환이 있을 때마다 그 전환이 아무리 작더라도 비교기의 출력은 상태를 전환하여 "글리치"가 있는 구형파를 생성합니다.

비교기 회로에 약간의 양의 피드백을 추가하면 출력에 히스테리시스가 도입됩니다. 이 히스테리시스로 인해 AC 입력 전압이 주요를 거치지 않는 한 출력이 현재 상태로 유지됩니다. 규모의 변화.

이 피드백 저항이 생성하는 것은 비교기 회로에 대한 이중 참조입니다. 들어오는 AC 전압과 비교할 기준으로 비반전(+) 입력에 인가되는 전압은 연산 증폭기의 출력 전압 값에 따라 변한다. 연산 증폭기 출력이 양의 포화 상태일 때 비반전 입력의 기준 전압은 이전보다 더 양의 값이 됩니다. 반대로 연산 증폭기 출력이 음의 포화 상태일 때 비반전 입력의 기준 전압은 이전보다 더 음이 됩니다. 그래프로 결과를 더 쉽게 이해할 수 있습니다.

연산 증폭기 출력이 양의 포화 상태일 때 상위 기준 전압이 적용되고 AC 입력이 이상 상승하지 않는 한 출력은 음의 포화 레벨로 떨어지지 않습니다. 그 상위 참조 수준. 반대로, 연산 증폭기 출력이 음의 포화 상태이면 더 낮은 기준 전압이 적용되고 AC 입력이 아래로 떨어지지 않는 한 출력은 양의 포화 레벨로 상승하지 않습니다. 그 낮은 참조 수준. 그 결과 AC 입력 신호의 상당한 양의 왜곡에도 불구하고 깨끗한 구형파 출력이 다시 생성됩니다. "글리치"로 인해 비교기가 한 상태에서 다른 상태로 전환되도록 하려면 적절한 시점에서 상한 및 하한 기준 전압 레벨 간의 차이만큼 커야 합니다. 두 단계를 모두 통과할 수 있습니다.

연산 증폭기 회로에서 포지티브 피드백의 또 다른 적용은 발진기 회로의 구성입니다. 오실레이터 교류(AC) 또는 적어도 펄스 출력 전압을 생성하는 장치입니다. 기술적으로는 안정적 으로 알려져 있습니다. 장치:안정적인 출력 상태가 없음(평형이 전혀 없음). 발진기는 매우 유용한 장치이며 연산 증폭기와 몇 가지 외부 부품으로 쉽게 만들 수 있습니다.

출력이 양수 포화 상태일 때 V_ref 양수이고 커패시터는 양의 방향으로 충전됩니다. V_램프일 때 V_ref 초과 가장 작은 마진으로 출력은 음수로 포화되고 커패시터는 반대 방향(극성)으로 충전됩니다. 포지티브 피드백은 즉각적이고 네거티브 피드백은 지연되기 때문에 발진이 발생합니다(RC 시간 상수를 통해). 이 발진기의 주파수는 구성 요소의 크기를 변경하여 조정할 수 있습니다.

검토:

<울>

부정적인 피드백은 균형 조건을 만듭니다. (균형). 긍정적인 피드백은 히스테리시스 상태를 만듭니다. (두 가지 극단적인 상태 중 하나에서 "래치"하는 경향).

오실레이터 교류 또는 펄스 출력 전압을 생성하는 장치입니다.

관련 워크시트:

<울>

긍정적인 피드백 OpAmp 회로 워크시트