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.