Negatif Geribesleme (Feedback) Sistemleri Nedir ?

NEGATİF GERİBESLEME (FEEDBACK) SİSTEMLERİ NEDİR ?

Negatif geribesleme sistemleri nedir ? Negatif geribesleme denklemleri nedir ?  Negatif geribesleme örnekleri nedir ? Opamplar ve geribesleme sistemleri nedir ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Negatif Geribesleme Sistemleri Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

NEGATİF GERİBESLEME (FEEDBACK) SİSTEMLERİ

Geri besleme, çıkış sinyalinin bir kısmının, bir voltaj veya bir akım olan bir giriş olarak kullanıldığı süreçtir.Bu geri besleme işlemi, giriş sinyaline göre değer veya fazda (“anti-faz”) ters ise, geribeslemenin Negatif Geribesleme veya dejeneratif geri besleme olduğu söylenir.

Negatif geri besleme, kontrol sistemlerinin tasarımında ve dengelenmesinde bir çok avantaj sağlayan giriş sinyallerinden çıkar.

Örneğin, sistem çıkışı herhangi bir sebepten dolayı değişirse, negatif geri besleme girişi değişime karşı koyacak şekilde etkiler.Geri besleme, sistemin genel döngü kazancını düşürürken, azaltma derecesi sistemin kazancını düşürür.

Negatif geribeslemeler ayrıca sistem bant genişliğini ve giriş ve çıkış empedanslarını iyileştirmenin yanı sıra bozulmayı, gürültüyü, dış değişikliklere duyarlılığı azaltma etkilerine de sahiptir.

Elektronik sistemde geri besleme, negatif geri besleme ya da pozitif geri besleme olup olmadığına bakılmaksızın tek taraflıdır.Bunun anlamı, sinyallerinin yalnızca çıkıştan sistemin girişine tek yönlü akmasıdır.

Bu daha sonra döngü kazancını, sistemin yük ve kaynak empedanslarından bağımsız hale getirir.Negatif bir geri besleme sisteminde, girişindeki bu toplama noktası, sistemi çalıştıran bir hata sinyali oluşturmak için geri besleme sinyalini giriş sinyalinden çıkarır.

Sistemin pozitif bir kazancı varsa, geri beslemenin gösterildiği gibi negatif olması için geri besleme sinyalinin giriş sinyalinden çıkarılması gerekir.

Negatif Geri Besleme Devresi

Devre pozitif kazanç, G ve geri besleme, β olan bir sistemi temsil eder. Girişindeki toplama noktası, sistemi çalıştıran Vin – βG hata sinyalini oluşturmak için giriş sinyalinden geri besleme sinyalini çıkarır.

Ardından temel kapalı devre devresini kullanarak genel geri besleme denklemini şu şekilde türetebiliriz:

Negatif Geribesleme Denklemi

Sistem kazancı : G = Vout / Vin  Burada : G = açık çevrim voltaj  kazancıdır

G x Vin = Vout

G (Vin – BVout) = Vout   Burada B feedback kesridir.

G.Vin – B.G.Vout = Vout   Burada BG = Çevrim kazancıdır.

G.Vin = Vout(1 + BG)   Burada  1+BG = Geribesleme faktörüdür.

Vout / Vin = G v = G / (1 + BG)   Burada Gv = Kapalı çevrim voltaj kazancıdır.

Negatif geri beslemenin etkisinin kazancı şu faktörlerle azaltılıyor olduğunu görüyoruz: 1 + βG.

Bu faktör “geri besleme faktörü” veya “geri besleme miktarı” olarak adlandırılır ve genellikle 20 log (1+ βG) ilişkisi ile desibel (dB) olarak belirtilir.

Negatif geribeslemenin etkileri Açık döngü kazancı, G çok büyükse, o zaman βG, 1’den çok daha büyük olacaktır, böylece sistemin genel kazancı kabaca 1 / β ‘ye eşit olacaktır.

Açık döngü kazancı frekans veya sistem yaşlanmasının etkileri nedeniyle azalırsa, βG’nin hala nispeten büyük olması şartıyla, genel sistem kazancı çok fazla değişmez.

Bu yüzden negatif geri besleme, genellikle “kazanç stabilitesi” olarak adlandırılan şey vererek kazanç değişiminin etkilerini azaltma eğilimindedir.

Negatif Geribesleme Örneği 1

Bir sistem geri besleme olmadan 80dB kazancına sahiptir.Negatif geri besleme kesri 1/50 ise negatif geri besleme eklenerek sistemin kapalı döngü kazancını dB cinsinden hesaplayın.

80 dB = 20log(G)

G = antilog1080/20  = 10,000

Gv = G / (1+G β) = 10,000 / (1+10,000x(1/50)) = 49.75

Gv(dB) = 20 log(49.75) = 34 dB

Bu durumda sistemin 10.000’lik bir döngü kazancı ve 34dB’lik bir kapalı döngü kazancı olduğunu görebiliriz.

Negatif Geribesleme Örneği 2

5 yıl sonra, negatif geri beslemesiz sistemin döngü kazancı 60dB’ye düşmüş ve geri besleme oranı 1 / 50’de sabit kalmıştır.Sistemin yeni kapalı döngü kazanç değerini hesaplayın.

60Db = 20 log(G)

G = antilog1060/20 = 1,000

Gv = G / 1+G β = 1,000 / (1+1,000x(1/50)) = 47.6

Gv(dB) = 20 log(47.6) = 33.5 dB

Buradaki iki örnekten görebiliyoruz ki, geribesleme olmadan, 5 yıllık kullanımdan sonra sistem kazancı 80dB’den 60dB’ye, (10.000’den 1.000’e kadar) açık çevrim kazancında yaklaşık % 25 düşüş göstermiştir.

Bununla birlikte, negatif geribeslemenin eklenmesiyle, sistem kazancı yalnızca 34dB’den 33,5dB’ye düşmüştür, bu da% 1,5’ten daha düşük bir düşüşe neden olmuştur;

Bu nedenle, bir sisteme negatif geri besleme uygulamanın, geri besleme olmadan elde ettiği kazanca kıyasla genel kazancını büyük ölçüde azalttığını görebiliriz.

Geri besleme olmadan sistem kazancı çok büyük olabilir, ancak bir sistem cihazından diğerine değişebileceği için kesin olmayabilir, daha sonra, negatif geri besleme eklendikten sonra kazanç istenen değerle eşleşir ki genel olarak, yeterince açık döngü kazancı olan bir sistem tasarlamak mümkündür.

Ayrıca, eğer geri besleme ağı, kararlı özelliklere sahip olan pasif elemanlardan yapılmışsa, genel kazanç, sistemdeki açık çevrim kazancının varyasyonundaki değişimlerden çok, istikrarlı ve etkilenmez hale gelir.

negatif geribesleme sistemleri nedir

Opamplarda Negatif Geribesleme

Opamplar en yaygın kullanılan lineer entegre devre türüdür ancak çok yüksek bir kazanıma sahiptir.Standart 741 op-amp’in açık döngü voltaj kazancı Avol, negatif geri besleme olmadığında ve bir op-ampın açık döngü voltaj kazancı, çıkış voltajının, Vout’un oranına olan voltaj kazancıdır.

Diferansiyel giriş gerilimi, Vin, (Vout / Vin).

741 op-amp için tipik Avol değeri 200.000’den (106dB) fazladır.Bu nedenle, sadece 1mV’luk bir giriş voltajı sinyali, 200 volt’tan daha yüksek bir çıkış voltajına neden olur! çıkışı hemen doygunluğa zorlamak.

Açıkçası, bu yüksek açık döngü voltaj kazancının bir şekilde kontrol edilmesi gerekiyor ve bunu sadece negatif geri besleme kullanarak yapabiliriz.

Negatif geri besleme kullanımı, bir işlemsel yükselticinin performansını önemli ölçüde artırabilir ve negatif geri besleme kullanmayan herhangi bir op-amp devresinin faydalı olamayacak kadar kararsız olduğu kabul edilir.

Negatif Geribesleme Örneği 3

Açık çevrim voltaj kazancına sahip bir opamp, geri beslemesiz 320,000 Avol, non-inverting (tersleyen) olmayan bir yükselteç olarak kullanılacaktır.Devreyi 20, kapalı çevrim kazancıyla dengelemek için gereken geri besleme dirençleri, R1 ve R2 değerlerini hesaplayın.

Yukarıda elde ettiğimiz genelleştirilmiş kapalı döngü geri besleme denklemi şöyle verilir:

G = A / (1 + β A)

Geri besleme formülünü yeniden düzenleyerek, geri besleme kesri elde ederiz:

G (1 + βA) = A

1 + βA = A / G

βA = (A / G) – 1

β = (1/G) – (1/A)

Daha sonra A = 320,000 ve G = 20 değerlerini koyarak, yukarıdaki denklemde β değerini şöyle alırız:

β = (1/G) – (1/A)

β = (1/20) – (1/320,000) = 0.05

Bu durumda opampın açık çevrim kazancı çok yüksek olduğundan (A = 320,000), geri besleme kesri, β kapalı çevrim kazancının 1/G’nin karşılığına kabaca eşit olacaktır, ancak 1/A inanılmaz derecede küçük olacak.

Daha sonra β (geri besleme oranı) 1/20 = 0,05’e eşittir.

Dirençler, R1 ve R2, ters çevirmeyen amplifikatör boyunca basit bir seri voltaj potansiyel bölücü ağ oluşturduğundan, devrenin kapalı devre voltaj kazancı, bu dirençlerin oranları ile belirlenir:

β = Vf / Vout = R2 / (R1 + R2)

Direnç R2’nin 1000Ω veya 1kΩ değerinde olduğunu varsayarsak, direnç R1’in değeri:

β = R2 / (R1 + R2)

R1 = (R2 – βR2) / β

= (1000 – (0.05 x 1000)) / 0.05  = 19,000Ω = 19 k Ω

Ardından, ters çevrilmemiş amplifikatör devresinin 20’lik bir kapalı çevrim kazancına sahip olması için, gereken negatif geri besleme dirençlerinin değerleri, bu durumda, R1 = 19kΩ ve R2 = 1kΩ olacaktır.

Non-Inverting Op-Amp Devresi

Bir sistem tasarımında geribeslemeyi kullanmanın birçok avantajı vardır, ancak amplifikatör devrelerinde Negatif Geri Beslemeyi kullanmanın temel avantajları, kararlılıklarını, bileşen değişikliklerine daha iyi toleransları, DC kaymasına karşı stabilizasyonu ve amplifikatörlerin bant genişliğini arttırmaktır.

Yaygın amplifikatör devrelerinde negatif geri besleme örnekleri, yukarıda gördüğümüz op-amp devrelerinde direnç Rƒ, direnç, FET bazlı amplifikatörlerde RS ve direnç, bipolar transistörde (BJT) amplifikatörlerdir.

NEGATİF GERİBESLEME (FEEDBACK) SİSTEMLERİ NEDİR SONUÇ : 

Bugün Negatif Geribesleme(Feedback) Sistemleri Nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Umuyorum faydalı bilgiler edinmişsinizdir.Elektronik sistemlerin ile ilgili yazı dizisinin sonuna geldik.

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.