Негативний зворотний зв'язок (НЗЗ) — тип зворотного зв'язку, при якому вихідний сигнал передається назад на вхід для погашення частини вхідного сигналу.
Негативний зворотний зв'язок робить систему стійкішою до випадкової зміни параметрів.
Негативний зворотний зв'язок широко застосовується в машинобудуванні та радіоелектроніці, а також у живих організмах. Його можна зустріти в різноманітних галузях — від хімії та економіки до фізичних систем, зокрема таких, як клімат. Методи математичного аналізу систем, зокрема, з негативним зворотнім зв'язком, детально розглядаються теорією автоматичного управління.
Побутовий приклад
Одним з найпростіших прикладів може служити пристрій звичайного зливного бачка у туалеті. В міру наповнення зливного бачка рівень води в ньому піднімається, що призводить до спливання поплавка, який блокує подальше надходження води.
Негативний зворотний зв'язок в електроніці
Показовий приклад використання негативного зворотного зв'язку — будова підсилювача зі стабільним коефіцієнтом підсилення на основі операційного підсилювача (ОП).
Нехай дано деякий ОП з коефіцієнтом підсилення порядку 106. На основі цього ОП потрібно створити підсилювач зі вхідним опором не менше 5 кОм і коефіцієнтом підсилення 2. Для цього на інвертуючий вхід ОП ставиться резистор з опором, трохи більшим від потрібного вхідного (припустимо, 7 кОм), а в ланцюг зворотного зв'язку — резистор з номіналом вдвічі більшим. Аналітична формула показує, що такий спосіб побудови підсилювачів є наближеним, однак в силу великої величини коефіцієнта підсилення, похибка від застосованих припущень виявляється меншою, ніж від неточності виготовлення елементів.
Зазвичай НЗЗ дозволяє домогтися гарних параметрів підсилювача, однак це справедливо в загальному випадку тільки для підсилення постійного струму або низьких частот. Оскільки з підвищенням частоти затримка, яка вноситься підсилювачем, починає давати суттєвий фазовий зсув підсилюваного сигналу, то і НЗЗ працює вже не відповідно до розрахунку. Якщо і далі підвищувати частоту, то коли затримка стане порядку напівперіоду сигналу (тобто близькою до 180 градусів по фазі), то НЗЗ перетвориться в ПЗЗ, а підсилювач — в генератор. Для запобігання цьому, ланцюг НЗЗ повинен робитися частотно-залежним.
У ЗВЧ-підсилювачах зворотний зв'язок непридатний, тому стабілізувати посилення ЗВЧ-каскадів вельми непросто.
Негативний зворотний зв'язок у живих системах
НЗЗ широко використовується живими системами різних рівнів організації — від клітини до екосистем — для підтримки гомеостазу. Наприклад, у клітинах на принципі НЗЗ засновані багато механізмів регуляції роботи генів (див. ), а також регулювання роботи ферментів (інгібування кінцевим продуктом метаболічного шляху). В організмі на цьому ж принципі засновано систему функцій, а також багато механізмів нервової регуляції, що підтримують окремі параметри гомеостазу (терморегуляція, підтримання постійної концентрації діоксиду вуглецю і глюкози в крові та ін.) . У популяціях НЗЗ (наприклад, зворотна залежність між щільністю популяції і плодовитістю особин) забезпечують гомеостаз чисельності.
Див. також
Примітки
- Хоровіц П., Хілл У. Мистецтво схемотехніки = The art of electronics. — 4-те вид. — 50 000 прим.
- W. Ross Ashby (1957). (PDF). Introduction to cybernetics. Chapman & Hall Ltd.; Internet (1999). с. 219—243. Архів оригіналу (PDF) за 19 лютого 2018. Процитовано 7 травня 2020.
- Robert E. Ricklefs; Gary Leon Miller (2000). . Ecology. Macmillan. с. 92. ISBN . Архів оригіналу за 24 вересня 2017. Процитовано 7 травня 2020.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Negativnij zvorotnij zv yazok NZZ tip zvorotnogo zv yazku pri yakomu vihidnij signal peredayetsya nazad na vhid dlya pogashennya chastini vhidnogo signalu Prosta sistema negativnogo zvorotnogo zv yazku yaka opisuye napriklad deyaki elektronni pidsilyuvachi Vidguk negativnij yaksho koeficiyent pidsilennya AB negativnij Negativnij zvorotnij zv yazok robit sistemu stijkishoyu do vipadkovoyi zmini parametriv Negativnij zvorotnij zv yazok shiroko zastosovuyetsya v mashinobuduvanni ta radioelektronici a takozh u zhivih organizmah Jogo mozhna zustriti v riznomanitnih galuzyah vid himiyi ta ekonomiki do fizichnih sistem zokrema takih yak klimat Metodi matematichnogo analizu sistem zokrema z negativnim zvorotnim zv yazkom detalno rozglyadayutsya teoriyeyu avtomatichnogo upravlinnya Pobutovij prikladOdnim z najprostishih prikladiv mozhe sluzhiti pristrij zvichajnogo zlivnogo bachka u tualeti V miru napovnennya zlivnogo bachka riven vodi v nomu pidnimayetsya sho prizvodit do splivannya poplavka yakij blokuye podalshe nadhodzhennya vodi Negativnij zvorotnij zv yazok v elektroniciPokazovij priklad vikoristannya negativnogo zvorotnogo zv yazku budova pidsilyuvacha zi stabilnim koeficiyentom pidsilennya na osnovi operacijnogo pidsilyuvacha OP Nehaj dano deyakij OP z koeficiyentom pidsilennya poryadku 106 Na osnovi cogo OP potribno stvoriti pidsilyuvach zi vhidnim oporom ne menshe 5 kOm i koeficiyentom pidsilennya 2 Dlya cogo na invertuyuchij vhid OP stavitsya rezistor z oporom trohi bilshim vid potribnogo vhidnogo pripustimo 7 kOm a v lancyug zvorotnogo zv yazku rezistor z nominalom vdvichi bilshim Analitichna formula pokazuye sho takij sposib pobudovi pidsilyuvachiv ye nablizhenim odnak v silu velikoyi velichini koeficiyenta pidsilennya pohibka vid zastosovanih pripushen viyavlyayetsya menshoyu nizh vid netochnosti vigotovlennya elementiv Zazvichaj NZZ dozvolyaye domogtisya garnih parametriv pidsilyuvacha odnak ce spravedlivo v zagalnomu vipadku tilki dlya pidsilennya postijnogo strumu abo nizkih chastot Oskilki z pidvishennyam chastoti zatrimka yaka vnositsya pidsilyuvachem pochinaye davati suttyevij fazovij zsuv pidsilyuvanogo signalu to i NZZ pracyuye vzhe ne vidpovidno do rozrahunku Yaksho i dali pidvishuvati chastotu to koli zatrimka stane poryadku napivperiodu signalu tobto blizkoyu do 180 gradusiv po fazi to NZZ peretvoritsya v PZZ a pidsilyuvach v generator Dlya zapobigannya comu lancyug NZZ povinen robitisya chastotno zalezhnim U ZVCh pidsilyuvachah zvorotnij zv yazok nepridatnij tomu stabilizuvati posilennya ZVCh kaskadiv velmi neprosto Negativnij zvorotnij zv yazok u zhivih sistemahNZZ shiroko vikoristovuyetsya zhivimi sistemami riznih rivniv organizaciyi vid klitini do ekosistem dlya pidtrimki gomeostazu Napriklad u klitinah na principi NZZ zasnovani bagato mehanizmiv regulyaciyi roboti geniv div a takozh regulyuvannya roboti fermentiv ingibuvannya kincevim produktom metabolichnogo shlyahu V organizmi na comu zh principi zasnovano sistemu funkcij a takozh bagato mehanizmiv nervovoyi regulyaciyi sho pidtrimuyut okremi parametri gomeostazu termoregulyaciya pidtrimannya postijnoyi koncentraciyi dioksidu vuglecyu i glyukozi v krovi ta in U populyaciyah NZZ napriklad zvorotna zalezhnist mizh shilnistyu populyaciyi i plodovitistyu osobin zabezpechuyut gomeostaz chiselnosti Div takozhPozitivnij zvorotnij zv yazokPrimitkiHorovic P Hill U Mistectvo shemotehniki The art of electronics 4 te vid 50 000 prim W Ross Ashby 1957 PDF Introduction to cybernetics Chapman amp Hall Ltd Internet 1999 s 219 243 Arhiv originalu PDF za 19 lyutogo 2018 Procitovano 7 travnya 2020 Robert E Ricklefs Gary Leon Miller 2000 Ecology Macmillan s 92 ISBN 9780716728290 Arhiv originalu za 24 veresnya 2017 Procitovano 7 travnya 2020