التغذية العكسية أو الخلفية أو الرجعية Feed Back
هل لو امتزجت نسبة لتكن قيمتها ß من خرج مكبر ما ذو كسب قيمته A بإشارة الدخول لهذا المكبر سيكون هذا شئ جيد أم سيئ ؟
الجواب غير محدد لأنه يعتمد أساسا على ما تريد وما تحصل عليه – و لتحديد الأمور نلجأ لقليل من الحساب البسيط فنعلم كيف تسير الأمور
من الرسم المرفق نفترض المكبر الذى كسبه A قد أخذنا نسبة قدرها ß و أضفناها لإشارة المنبع Es
استخدمنا هنا كلمة أضفناها لكى تشمل الجمع إن كان لحظيا الجهدين متماثلين و الطرح إن كانا مختلفين
Efb + Es = Ein
Efb=ß * Eout
Ein=Es+Efb
الكسب بدون تغذية عكسية Feed back سنسميه A و الكسب مع التغذية العكسية Feed back سنسميه Afb
الكسب بدون تغذية عكسية A= Eout ÷ Ein
و الكسب مع التغذية العكسية Afb = Eout ÷ Es
بالتعويض عن Es بقيمتها = Ein - Efb سنجد
Afb = Eout ÷ [ Ein – Efb ] = Eout ÷ [ Ein – ß * Eout ]
بقسمة البسط والمقام على Ein نجد
Afb = Eout/ Ein ÷ [ Ein/ Ein - ß * Eout/ Ein ]
بما أنEout/ Ein = A إذن
Afb = A ÷ [1 - A * ß ]
و تعنى أن الكسب بالتغذية = الكسب بدون تغذية مقسوما على واحد ناقص حاصل ضرب الكسب بدون تغذية مضروبا فى نسبة التغذية ß و الجزء بين القوسين يسمى معامل التغذية العكسية
هذا المعامل بالغ الأهمية لأنه يحدد تصرف المكبر
بقى أن نؤكد على أن ß يمكن أن تأخذ أى شكل من مجرد مجزئ جهد بسيط من مقاومتين إلى أى دائرة معقدة تشمل ما تتخيله أو لا تتخيله من أجهزة و مكونات فبعض الأنظمة تدخل فيها موتورات أو حساسات أو ما تريد
هنا أيضا يجب ألا يفوتنا ذكر نقطة هامة جدا هى ما الفرق بين A و القيمة – Aالسالبة وهو ما ينطبق على ß موجبة أو سالبة أيضا ؟
الجهد هنا متردد أى يتراوح لحظيا بين الموجب والسالب إذن لا معنى لكونها تعنى كسبا موجبا ولكن القصد هنا أنه لحظيا يكون فى نفس الطور أو الوجه أى عند تزايد قيمة الدخل تتزايد قيمة الخرج معها والعكس بالعكس.
قبل أن تتساءل لماذا اختير هذا المفهوم الغريب لأن يكون الوجه المعاكس يعنى كسب سالب. الإجابة ببساطة ماذا تعنى كلمة سالب! السالب هو ما يجمع على موجب مساوى له والنتيجة = صفر
أى +5 مجموعة على -5 النتيجة = صفر
و فى المستمر تستطيع قول هذا لكن المتردد يتغير لحظيا ولكى يكون الناتج = صفر يجب أن يكون السلب أيضا متغير لحظيا ولكنه معاكس لحظيا فى الفولت وهذا هو الوجه المعاكس.!!
القيمة تحدد كم يكون الكسب، فإن كان الكسب أكثر من الواحد الصحيح كان الخرج أعلى قيمة من الدخل أما إن كان كسرا أقل من الواحد الصحيح كان ذلك يعنى الخرج أقل من الدخل فى القيمة
مما سبق نجد أن حاصل ضرب A* ß ذو شأن عظيم فى تحديد الأداء
فإن اختلفا فى الإشارة كان حاصل الضرب سالبا وسميت تغذية خلفية سالبة وكان
1 - ( -Aβ) = 1 + Aβ
أى اكبر من الواحد الصحيح وكان الخرج مقسوما على رقم أكبر من الواحد و سيكون أقل من الدخل
أى الكسب باستخدام التغذية أقل من الكسب بدون تغذية
ماذا يحدث لو كان حاصل الضرب عدديا أكبر كثيرا من الواحد الصحيح ؟
إذن 1+ Aßسيساوى تقريا Aß ويمكننا شطب A من البسط والمقام تاركا أن الكسب مع التغذية = مقلوب ß
فإن كانت ß مكونة من مقاومتان كان الكسب لا يعتمد على أى من خواص الدائرة الأخرى محققا ثباتا عاليا فى الأداء والاستقرار ضد الحرارة و التغيرات الأخرى (تذكر هذه الحالة عند الحديث عن مكبر العمليات فى الدوائر المتكاملة)
إذن ضحينا ببعض الكسب فى مقابل فائدة كبيرة – هل هناك فوائد أخرى ؟
كنا تحدثنا عن مدى التكبير و التردد الأقل و الأعلى للمكبر و كنا نعانى من أن مدى الترددات محدود.
حسنا لو كانت التغذية السالبة جعلت من مكبر 100 يتناقص إلى 10 فقط فسنلاحظ أن الخرج سيظل ثابتا حتى الترددات التى سبق حسابها – ولكن بعدها (الترددات الأعلى) ستحاول العوامل المحيطة تقليل الخرج وعند ذلك ستقل نسبة التغذية Efb متسببة فى زيادة الإشارة Ein و تعويض الخرج إذن إن قل الكسب بنسبة معامل التغذية العكسية فإن النطاق الترددى سيزداد بنفس النسبة
أيضا مقاومة الدخول ستزداد بنفس النسبة و مقاومة الخرج ستنخفض بنفس النسبة
ماذا عن الضوضاء ؟ - الضوضاء التى تولدها مكونات المكبر ستقل أيضا بنفس النسبة - عموما ستتحسن كل خواص المكبر بنفس النسبة و الفكرة هنا بسيطة.
الضوضاء تولدت داخل المكبر، و ستخرج بقيمة ما ولتكن ض، بعضها سيعاد إلى دخل المكبر ليكبر بصورة تطرح من قيمة ض لأنها معكوسة فى الوجه.
و تذكر هذه الحالة حيث الكسب يساوى مقلوب نسبة التغذية العكسية أى مقلوب نسبة المقاومات فهى معادلة الكسب للمكبرات باستخدام الدوائر المتكاملة التى سندرسها قريبا
هل تذكر هذه الدائرة على يسار الرسم؟
كانت ذات معاوقة دخول = 120ك ، و ذات كسب = 0.9956 و قلنا باستخدام التغذية العكسية ستزيد ، كيف ذلك؟
حسنا R2 كما ترى بين القاعدة والأرضى ، ماذا لو جعلناها بين القاعدة و الباعث أى بين الخرج والدخل؟
ستكون نسبة التغذية الخلفية ß =1 لكن الكسب لم يتغير = 0.9956
إذن
1- A* ß = 1- 0.9956 = 0.0044
و عليه تكون تزداد مقاومة الدخول بنفس النسبة فتصبح مقسومة على هذه القيمة
Zin(f b) = Zin / (1-A ß)
= 120 ÷ 0.0044 = 27272.72 ك أوم أى 27 ميجا أوم
طبعا للأسف ستتدخل R1 فى المعادلة و تقلل كثيرا من هذه القيمة لكن يمكن زيادتها باستخدام ترانزيستور له معامل كسب ß كبير أو دارلنجتون
ماذا لو تشابهت الإشارتان ؟ هذا موضوع الحلقة القادمة إن شاء الله