ما هي التغذية الراجعة Feedback في الدوائر الكهربائية: تصميم مثبت سرعة بالـ Op-Amp

فكرة الـ Feedback

فكرة التغذية الراجعة Feedback من أجمل الأفكار في عالم الدوائر الكهربائية، وهي التي تجعل الدائرة غالبًا تصحّح نفسها. وعشان نفهم جوهر هذه الفكرة خلونا نصمم مثبت سرعة باستخدام معرفتنا البسيطة في الـ Op-Amp.

الـ Op-Amp كمقارن

الـ Op-Amp بشكله الأساسي يقارن ما بين المدخلين: Non-inverting مع Inverting. فإذا كان Non-inverting الذي عند الـ Plus هو الأعلى فسيعطي الناتج موجبًا، أما إذا كان الـ Inverting هو الأعلى فالناتج سيكون سالبًا.

مدخلا مثبت السرعة

بناءً على هذه القاعدة البسيطة نبغى نصمم مثبت سرعة. فندخل عند Non-inverting، في الـ Plus، السرعة المطلوبة، أو بالأصح ما يقابلها من جهد كهربائي، ولكن للبساطة خلونا نقول ندخل هنا السرعة المطلوبة، مثلًا 140 كيلومترًا في الساعة. أما في الـ Inverting فسندخل السرعة الحالية.

المقارنة تحدد الأكشن

الآن بناءً على معرفتنا في الـ Op-Amp كجهاز مقارنة: إذا كانت السرعة الحالية، التي عند الـ Inverting، أعلى من السرعة المطلوبة فستطلع النتيجة عندنا سالبة. أما إذا كانت السرعة المطلوبة أعلى فالنتيجة ستكون موجبة.

فبناءً على هذا الكلام: إذا كانت النتيجة سالبة فأنا محتاج أخفف السرعة، لأن السرعة الحالية أعلى من السرعة المطلوبة. والعكس إذا كانت النتيجة موجبة، معناها أن السرعة المطلوبة أعلى من السرعة الحالية، فلازم أزوّد السرعة.

جهاز ينفّذ الأكشن ويرجّع السرعة الحالية

فممكن نضيف هنا جهازًا يأخذ هذا الأكشن: إذا كان الناتج سالبًا يخفّف السرعة، وإذا كان الناتج موجبًا يزوّد السرعة. وبعد هذا الأكشن يأخذ الجهاز نتيجة السرعة الحالية ويرجعها أيضًا في المدخل الـ Inverting. هذه هي التغذية الراجعة السالبة Negative Feedback: الخرج يعود إلى المدخل السالب ليقلّل الفرق.

الوصول إلى الثبات

فكذا تصير السرعة الحالية عندي تتحدّث كل شوي: إذا كانت النتيجة سالبة تخفّف السرعة، وإذا كانت موجبة تزيد السرعة، إلى أن نصل إلى نقطة لا يوجد فيها أي فرق، فيكون الفرق بين المدخلين صفرًا، معناها أن السرعة الحالية ساوت السرعة المطلوبة. فكذا خلاص ثبتنا السرعة، والجهاز لا يأخذ أي أكشن.

هذا نموذج مبسّط للفهم وليس دائرة حقيقية: السرعة هنا تمثّل الجهد الذي يقابلها.