Geri Besleme (Feedback) Sistemleri Nedir ?

GERİ BESLEME (FEEDBACK) SİSTEMLERİ NEDİR ?

Geri besleme sistemleri nedir ? Geri besleme blok diyagramı nedir ? Seri , şönt bağlantı ve diyagramları nedir ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Geri Besleme (Feedback) Sistemleri Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

GERİ BESLEME (FEEDBACK) SİSTEMLERİ

Geri bildirim sistemleri;  işlem sinyalleri veya  sinyal işlemcilerdir.Bir geri besleme sisteminin işlem bölümü, çok basitten oldukça karmaşık devrelere kadar değişen , elektriksel veya elektroniksel olabilir.

Basit analog geri besleme kontrol devreleri, transistörler, dirençler ve kapasitörler vb. ayrı veya ayrı bileşenler kullanılarak veya daha karmaşık dijital geri besleme sistemleri oluşturmak için mikroişlemci tabanlı ve entegre devreler (IC’ler) kullanılarak oluşturulabilir.

Açık çevrim sistemler tam olarak açık uçludur ve kazanç ve stabilite, sıcaklık, besleme gerilimi gibi devre parametrelerindeki değişikliklerden dolayı devre koşullarındaki veya yük koşullarındaki değişiklikler ya da dış etkenler telafi edilmeye çalışılmaz.

Bu “açık döngü” varyasyonlarının etkileri, Geri Bildirim’in eklenmesiyle ortadan kaldırılabilir veya en azından önemli ölçüde azaltılabilir.Bir geri besleme sistemi, çıkış sinyalinin örneklendiği ve ardından sistemi çalıştıran bir hata sinyali oluşturmak için girişe geri beslendiği bir sistemdir.

Kapalı Çevrim Kontrol Sistemleri ile ilgili önceki derste, genel olarak geri beslemenin, bir sistemden çıkış sinyalinin bir yanıt oluşturacak şekilde etkili giriş sinyalini değiştirmesini sağlayacak bir bölümünü sağlayan bir alt devreden oluştuğunu gördük.

Bu geri bildirim olmadığında üretilen sonuç , cevaptan büyük ölçüde farklı olabilir. Geri besleme Sistemleri çok faydalıdır ve amplifikatör devrelerinde, osilatörlerde, proses kontrol sistemlerinde ve diğer elektronik sistemlerde yaygın olarak kullanılır.

Ancak geri bildirimin etkili bir araç olması için, kontrolsüz bir sistemin salınacağı veya çalışamayacağı için kontrol edilmesi gerekir.

Algılama, kontrol etme ve çalıştırmanın bu temel geri besleme döngüsü, geri besleme kontrol sisteminin arkasındaki ana kavramdır ve geri beslemenin elektronik devrelerde uygulanmasının ve kullanılmasının birkaç etkili sebebi vardır:

Sistem kazanımı ve tepkisi gibi devre karakteristikleri tam olarak kontrol edilebilir.

Devre karakteristikleri, besleme gerilimleri veya sıcaklık değişimleri gibi çalışma koşullarından bağımsız olarak yapılabilir.

Kullanılan bileşenlerin doğrusal olmayan doğası nedeniyle sinyal bozulması büyük ölçüde azaltılabilir.

Bir devrenin veya sistemin Frekans Tepkisi, Kazanç ve Bant Genişliği, dar sınırlar dahilinde kolayca kontrol edilebilir.

Pek çok farklı türde kontrol sistemi varken, yalnızca iki ana geri bildirim kontrolü türü vardır: Negatif  Geribildirim ve Pozitif Geribildirim.

Pozitif Geribildirim Sistemleri

“Pozitif geri besleme kontrol sisteminde”, ayar noktası ve çıkış değerleri, geri besleme girişi ile “faz içi” olduğundan kontrol cihazı tarafından bir araya getirilir.Olumlu (ya da rejeneratif) geri bildirimin etkisi, sistem kazancını artırmaktır, yani uygulanan olumlu geri bildirimle elde edilen toplam kazanç geri bildirmeden elde edilen kazançtan daha büyük olacaktır.

Örneğin, birileri sizi överse veya size bir şey hakkında olumlu geribildirim verirse, kendiniz için mutlu ve enerji doluysanız, daha olumlu hissedersiniz.

Bununla birlikte, elektronik ve kontrol sistemlerinde örnekteki ifade ile çok övgü ve olumlu geri bildirimler, sistemleri çok fazla artırabilir ve bu da etkili giriş sinyalinin büyüklüğünü arttırdığından salınımlı devre tepkilerine neden olur.

Pozitif geri besleme sistemlerinin bir örneği, operasyonel bir amplifikatöre dayanan bir elektronik amplifikatör veya op-amp olabilir.

Op-amp’ın pozitif geri besleme kontrolü, Vout’taki çıkış gerilimi sinyalinin küçük bir kısmı geri besleme direnci RF üzerinden geri dönüşsüz (+) giriş terminaline uygulanarak elde edilir. Giriş gerilimi Vin pozitif ise, op-amp bu pozitif sinyali yükseltir ve çıkış daha pozitif hale gelir.

Bu çıkış voltajının bir kısmı geri besleme ağı tarafından girişe geri döndürülür. Böylece giriş voltajı daha pozitif hale gelir, bu da daha büyük bir çıkış voltajına vb. neden olur.  Benzer şekilde, eğer Vin giriş voltajı negatif ise, bunun tersi olur ve op-amp negatif beslemede doyurulur.

Ardından, pozitif geri beslemenin, devrenin, çıkış gerilimi hızlı bir şekilde bir besleme rayına veya diğerine doygunluğa ulaştığından amplifikatör işlevi görmesine izin vermediğini görebiliriz; çünkü pozitif geri besleme döngüleri “daha ​​fazla yol açar”. 

O zaman döngü kazancı herhangi bir sistem için pozitifse, transfer fonksiyonu şöyle olacaktır: Av = G / (1 – GH).

GH = 1 ise sistem (Av = sonsuz) kazanır ve devrenin kendiliğinden salınmaya başlayacağını, bundan sonra salınımları sürdürmek için hiçbir giriş sinyali gerekmeyeceğini ve osilatör yapmak için kullanışlıdır.Genellikle istenmeyen ama kabul edilen bu davranış ile elektronik ortamda bir koşul ya da sinyale çok hızlı bir anahtarlama tepkisi elde edilir.

Pozitif geri bildirim kullanımının bir örneği, bir giriş bir ön ayar eşiğini geçene kadar bir mantık cihazının veya sistemin verilen bir durumu koruduğu histerezdir. Bu davranışa “çift stabilite” denir ve genellikle lojik kapılar ve multivibratörler gibi dijital anahtarlama cihazları ile ilişkilendirilir. 

Pozitif veya rejeneratif geri beslemenin kazancı ve kendiliğinden salınmaya yol açabilecek bir sistemde kararsızlık olasılığını arttırdığını ve bu şekilde pozitif geri besleme, Osilatörler ve Zamanlama devreleri gibi osilasyon devrelerinde yaygın olarak kullanıldığını gördük.

Negatif geri bildirim sistemleri“Negatif geri besleme kontrol sisteminde”, geri besleme orijinal girişle “faz dışı” olduğundan ayar noktası ve çıkış değerleri birbirinden çıkarılır. Olumsuz (veya dejeneratif) geri bildirimin etkisi kazancı “azaltmaktır”.

Örneğin, birileri sizi eleştirirse veya bir şey hakkında size olumsuz geribildirim verirse, kendiniz için mutsuz olursunuz ve dolayısıyla enerji eksikliği çekiyorsanız, daha az pozitifsiniz demektir.

 Negatif geri besleme, kararlı devre tepkileri ürettiği, kararlılığı arttırdığı ve belirli bir sistemin çalışma bant genişliğini arttırdığı için, tüm kontrol ve geri bildirim sistemlerinin çoğu, kazancının etkilerini azaltan dejeneratiftir.

Negatif geri besleme sisteminin bir örneği, gösterildiği gibi operasyonel bir amplifikatöre dayanan bir elektronik amplifikatördür.

Amplifikatörün negatif geri besleme kontrolü, Vout’taki çıkış gerilimi sinyalinin küçük bir kısmı geri besleme direnci (Rf) üzerinden geri besleme (-) giriş terminaline geri uygulanarak gerçekleştirilir. 

Vin giriş voltajı pozitifse, op-amp bu pozitif sinyali yükseltir, ancak bunun amplifikatörün ters girişine bağlanması ve çıkış daha negatif hale gelmesidir. Bu çıkış geriliminin bir kısmı Rf’nin geri besleme ağı tarafından tekrar girişe geri döndürülür. 

Böylece giriş gerilimi, negatif geri besleme sinyali tarafından azaltılır ve daha da küçük bir çıkış voltajına neden olur.

Sonunda, çıkış durur ve Rf ile Rin kazanç oranı ile belirlenen bir değerde stabilize olur. Benzer şekilde, eğer Vin giriş voltajı negatif ise, tersi olur ve op-amp çıkışı, negatif giriş sinyaline ekleyen pozitif (ters) hale gelir. Ardından, negatif geri beslemenin, devrenin doygunluk sınırları dahilinde olduğu sürece devrenin yükseltici olarak çalışmasına izin verdiğini görebiliriz. 

Bu nedenle, çıkış voltajının geri besleme ile stabilize edildiğini ve kontrol edildiğini görebiliyoruz, çünkü negatif geri besleme döngülerinde “daha ​​az & daha az” mantığı ve “daha ​​az & daha fazla sonuç” mantığı vardır. O zaman döngü kazancı herhangi bir sistem için pozitifse, transfer fonksiyonu şöyle olacaktır: Av = G / (1 + GH).

Amplifikatör ve proses kontrol sistemlerinde negatif geri beslemenin kullanımı yaygındır, çünkü kural olarak negatif geri besleme sistemlerinin pozitif geri besleme sistemlerinden daha kararlı olduğu ve negatif geri besleme sisteminin kendisinin dışında herhangi bir frekansta salınmaması durumunda sabit olduğu söylenir.  

Bir başka avantaj, negatif geri beslemenin, kontrol sistemlerini, bileşen değerleri ve girdilerdeki rastgele değişikliklere karşı daha bağışıklık kazanmasıdır.

geri bildirim sistemleri nedir

Geri Besleme Sistemlerinin Sınıflandırılması

Şimdiye kadar, çıkış sinyalinin giriş terminaline “geri” nasıl verildiğini gördük ve geri bildirim sistemleri için bu, Pozitif Geribildirim veya Negatif Geribildirimden olabilir.

Ancak, çıkış sinyalinin ölçülüp giriş devresine yerleştirilme şekli, dört temel geri bildirim sınıflamasına yol açan çok farklı olabilir. Yükseltilen giriş miktarına ve istenen çıkış durumuna bağlı olarak, giriş ve çıkış değişkenleri bir voltaj veya akım olarak modellenebilir.

Sonuç olarak, çıkış sinyalinin girişe geri beslendiği dört döngüden oluşan tek döngü geri besleme sisteminin sınıflandırması vardır ve bunlar ;

Seri-Şönt Konfigürasyon : Gerilim giriş ve Gerilim çıkışı veya Gerilim Kontrollü Gerilim Kaynağı (VCVS).

Şönt-Şönt Konfigürasyon : Akım girişi ve Voltaj çıkışı veya Akım Kontrollü Voltaj Kaynağı (CCVS).

Seri-Seri Konfigürasyon : Gerilim girişi ve Akım çıkışı veya Gerilim Kontrollü Akım Kaynağı (VCCS).

Şönt-Seri Konfigürasyon : Akım girişi ve Akım çıkışı veya Akım Kontrollü Akım Kaynağı (CCCS).

Bu adlar, geribildirim ağının resimde de gösterildiği gibi giriş ve çıkış aşamaları arasında bağlanma biçiminden gelir.

Seri-Şönt Geri Besleme Sistemleri

Seri Voltaj geribildirimi olarak da bilinen Seri-Şönt Geri Beslemesi, gerilim-voltaj kontrollü geri besleme sistemi olarak çalışır.Geri besleme ağından geri beslenen hata voltajı girişle aynıdır.

Çıkıştan geri beslenen voltaj, çıkış voltajıyla orantılı, paralel olduğu gibi Vo veya şönt’e bağlıdır.

Seri-Şönt Geri Besleme Sistemi

Seri-şönt bağlantı için konfigürasyon çıkış voltajı, Giriş voltajına göre çıkış, Vin olarak tanımlanır.

Çoğu ters çevirici ve ters çevirmeyen işlemsel kuvvetlendirici devreleri, “gerilim kuvvetlendirici” olarak bilinen şeyi üreten seri-şönt geri besleme ile çalışır. Bir voltaj yükselticisi olarak ideal giriş direnci, Rin çok büyük ve ideal çıkış direnci olan Rout çok küçüktür.

Daha sonra “seri-şönt geri besleme konfigürasyonu”, giriş sinyali bir voltaj ve çıkış sinyali bir voltaj olduğundan gerçek bir voltaj yükselticisi olarak çalışır, bu nedenle transfer kazancı şöyle verilir:

Av = Vout ÷ Vin.

Birimleri volt/volt olduğu için bu miktarın boyutsuz olduğuna dikkat edin.

Şönt Seri Geri Besleme Sistemleri

Şönt akım geri beslemesi, aynı zamanda şönt akım geri bildirimi olarak da bilinir, bir akım-akım kontrollü geri besleme sistemi olarak çalışır.

Geri besleme sinyali, yükte akan Io çıkış akımı ile orantılıdır.

Geri bildirim sinyali, paralel şekilde geri beslenir.

Şönt Seri Geri Bildirim Sistemi

Şönt seri bağlantı için konfigürasyon çıkış akımı, Giriş akımı Iout, Iin olarak tanımlanır.Şönt serisi geri bildirim konfigürasyonunda geri beslenen sinyal, giriş voltajına paraleldir ve bu nedenle de akımları ekler.

Bu paralel şönt geri besleme bağlantısı normalde sistemin voltaj kazancını etkilemeyecektir, çünkü voltaj çıkışı için voltaj girişi gereklidir.Ayrıca çıkıştaki seri bağlantı çıkış direncini arttırır, Rout, girişdeki şönt bağlantı giriş direncini azaltır, Rin.

Daha sonra, “şönt serisi geri bildirim konfigürasyonu”, giriş sinyali bir akım ve çıkış sinyali bir akım olduğu için gerçek bir akım yükselticisi olarak çalışır, bu nedenle transfer kazancı şöyle verilir:

Ai = Iout ÷ Iin.

Birimlerin amper/amper olması nedeniyle bu miktarın boyutsuz olduğuna dikkat edin.

Seri Serisi Geribildirim Sistemleri

Seri Seri Geri Besleme Sistemleri, seri akım geri beslemesi olarak da bilinir, gerilim-akım kontrollü bir geri besleme sistemi olarak çalışır.Seri akım konfigürasyonunda geri besleme hata sinyali giriş ile seridir ve yük akımı, Iout ile orantılıdır.

Aslında, bu geri bildirim tipi, akım sinyalini gerçekte geri beslenen bir gerilime dönüştürür ve girişten çıkartılan bu gerilimdir.

Seri Seri Geri Bildirim Sistemi

Seri bağlantı için, giriş voltajına göre, Vin konfigürasyon çıkış akımı olarak tanımlanır.Çıkış akımı, seri bağlantının Iout’u gerilim olarak geri beslendiğinden, bu hem sistemin hem giriş hem de çıkış empedanslarını arttırır.

Bu nedenle, devre, ideal giriş direncine sahip bir iletkenlik yükselticisi olarak çalışır, Rin çok büyüktür ve ideal çıkış direncine sahiptir, Rout da çok büyüktür.Daha sonra “seri-seri geri besleme konfigürasyonu”, giriş sinyali bir voltaj ve çıkış sinyali bir akım olduğu için, iletkenlik tipi amplifikatör sistemi olarak işlev görür.

Ardından; Seri-Seri geri besleme devresi için transfer kazancı şöyle verilir:

Gm = Iout ÷ Vin.

Şönt-Şönt Geri Besleme Sistemleri

Şönt-gerilim geri besleme sistemleri olarak da bilinen Şönt-Şönt Geri Besleme Sistemleri, akım-voltaj kontrollü geri besleme sistemi olarak çalışır.

Şönt-şönt geribildirim yapılandırmasında geri beslenen sinyal giriş sinyaline paraleldir. Çıkış voltajı algılanır ve akım, şöntteki giriş akımından çıkarılır ve böylece akımları, çıkartılan voltajlar değildir.

Şönt-Şönt Geri Besleme Sistemi

Şönt bağlantı bağlantısı için, konfigürasyon çıkış gerilimi, Giriş akımına göre çıkış, Iin olarak tanımlanır.

Çıkış gerilimi akım girişli bir giriş portuna bir akım olarak geri beslendiğinden, hem giriş hem de çıkış terminallerindeki şönt bağlantılar giriş ve çıkış empedansını azaltır.

Bu nedenle sistem, ideal giriş direncine, Rin çok küçük ve ideal çıkış direncine sahip bir transresistance direnç sistemi olarak çalışır, Rout da çok küçüktür.

Daha sonra şönt voltaj konfigürasyonu, giriş sinyali bir akım ve çıkış sinyali bir voltaj olduğu için transresistans tipi voltaj yükselticisi olarak çalışır, bu nedenle transfer kazancı şöyle verilir:

Rm = Vout ÷ Iin.

Geri bildirim sistemleri özeti

Bir Geri Besleme Sisteminin, çıkış sinyalinin örneklendiği ve ardından sistemi çalıştıran bir hata sinyali oluşturmak için tekrar girişe beslendiğini ve kullanılan geri besleme türüne bağlı olarak geri besleme sinyalinin karıştırıldığı geri besleme sinyali olduğunu gördük.

Sistem giriş sinyali, voltaj veya akım olabilir.

Geribildirim her zaman bir sistemin performansını değiştirir ve geri bildirim düzenlemeleri pozitif (rejeneratif) veya negatif (dejeneratif) tip geri bildirim sistemleri olabilir.

Sistemin etrafındaki geri besleme döngüsü negatif olan bir döngü kazancı üretirse, geri beslemenin negatif etkisi olduğu ile olumsuz ya da dejeneratif olduğu söylenirse, olumsuz geri beslemenin ana etkisi sistem kazancını düşürmektir. Bununla birlikte, döngü etrafındaki kazancı pozitifse, sistemin olumlu geri bildirime veya rejeneratif geri bildirime sahip olduğu söylenir.

Olumlu geri bildirimin etkisi, özellikle GH = -1 olduğunda, sistemin dengesiz hale gelmesine ve salınmasına neden olabilecek kazancı artırmaktır. Olası geri besleme türlerini temsil eden dört giriş ve çıkış kombinasyonu vardır, bunlar:

Seri Gerilim Geri Beslemesi, Şönt Gerilim Geri Beslemesi, Seri Akım Geri Bildirimi ve Şönt Akım Geri Bildirimi. Bu farklı geri bildirim sistemlerinin türleri, geri besleme ağının giriş ve çıkış aşamaları arasında paralel (şant) veya seri olarak bağlanma biçiminden türetilmiştir.

GERİ BESLEME (FEEDBACK) SİSTEMLERİ NEDİR SONUÇ : 

Bugün Geri Besleme sistemleri nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Umuyorum faydalı bilgiler edinmişsinizdir.

İyi Çalışmalar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.