Що таке негативний зворотний зв'язок?

Хоча термін «негативний зворотний зв`язок» відомий далеко не всім, з процесом, що стоять за ним, щодня стикається кожна людина. Можна навести величезну кількість прикладів. Причому, що цікаво, негативний зворотний зв`язок характерна не тільки для живих організмів, але й для багатьох технічних засобів. Почасти, лише завдяки їй прогрес існує в тому вигляді, до якого ми всі звикли.

Принцип зворотного зв`язку вивчається в різних галузях науки. Приміром, у музиці здатністю використовувати зворотний зв`язок (фідбек) особливо прославилися деякі рок-виконавці, такі як Курт Кобейн, Лінк Рей та ін. Її вивчають у біології, механіці, електротехніці, радіоелектроніці ... фактично, скрізь. Відповідно, в глобальній Мережі можна легко знайти безліч різних відповідей на питання «що таке негативний зворотний зв`язок», проте часто самі відповіді додатково породжують нові запитання. Все це при тому, що сенс фідбека надзвичайно простий.

Що ж таке негативний зворотний зв`язок? Наведемо кілька життєвих прикладів. Уявімо людину, що йде по слизькій поверхні. Ось він робить один крок, потім другий, третій ... і тут нога починає ковзати, центр ваги тіла поступово (це тільки здається, що миттєво) зміщується - виникає реальна небезпека падіння. У цей момент певні групи м`язів скорочуються, прагнучи тим чи іншим способом компенсувати нестійкий стан. Це може бути відхилення назад або, навпаки, кілька частих кроків вперед при нахиленому корпусі. Проте в даному випадку ми описали лише зовнішні прояви. Внутрішній механізм роботи наступний:

• нога стає на поверхню. У цей момент від неї в мозок відправляються сигнали, що вказують на міцність (кожен, не замислюючись, визначить, м`яка або жорстка основа), шорсткість, уклон;
• відповідно до отриманих даних коректується положення тіла та розміщення ступні;
• але от нога почала ковзати. Загроза стійкості. Чим інтенсивніше ковзання, тим активніше виконується пошук і реалізація оптимального способу, здатного запобігти падінню.

Позитивний зворотний зв`язок використовується лижником, який ще більше нахиляє корпус, збільшуючи швидкість ковзання. У свою чергу, негативна зв`язок протидіє причини, що породила зміни в системі.

До речі, багатьом любителям комп`ютерних ігор відомі рулі зі зворотним зв`язком. Це вона і є! Чим сильніше гравець повертає кермо в сторону, тим більше протидія з боку внутрішнього електродвигуна він відчуває. У зазначеному прикладі має місце зворотний зв`язок по струму.

Схематично це виглядає так: вхід - система - вихід. При будь-яких змінах вхідних даних відбувається відповідна зміна і вихідних. Останні, при цьому, таким чином впливають на систему, щоб повернути її до початкового стійкого стану.

Зворотній зв`язок в підсилювачах дозволяє вирішити відразу кілька завдань: забезпечити стабільність посилення незалежно від вхідного сигналу, зробити роботу всієї системи повністю автоматичної (налагодження зворотного зв`язку виконується лише на початковому етапі). Однак негативний зворотний зв`язок в електроніці не завжди реалізується так просто. Особливість полягає в тому, що сигнал зворотного зв`язку, що надходить у систему, повинен встигнути привести в дію компенсуючі механізми раніше, ніж вхідні дані повторно зміняться. Іншими словами, швидкодія фідбека повинно перевищувати швидкість зміни вхідного сигналу. Тому при схемах, заснованих на надвисоких частотах, виникає ряд складнощів. Одне з рішень - синхронізація частот вхідних даних і зворотного зв`язку.