Een analogie voor verdeelde feedback

Een handige analogie voor het begrijpen van verdeelde feedbackversterkercircuits is die van een mechanische hendel, waarbij relatieve beweging van de uiteinden van de hendel de verandering in ingangs- en uitgangsspanningen weergeeft, en het draaipunt (draaipunt) dat de locatie van het aardingspunt vertegenwoordigt, echt of virtueel.

Neem bijvoorbeeld het volgende niet-inverterende op-amp-circuit. We weten uit het vorige gedeelte dat de spanningsversterking van een niet-inverterende versterkerconfiguratie nooit minder dan één kan zijn (1). Als we een hefboomdiagram tekenen naast het versterkerschema, waarbij de afstand tussen het steunpunt en de hefboomuiteinden representatief is voor weerstandswaarden, zal de beweging van de hefboom veranderingen in de spanning aan de ingangs- en uitgangsklemmen van de versterker betekenen:

Natuurkundigen noemen dit type hefboom, waarbij de invoerkracht (inspanning) wordt uitgeoefend tussen het draaipunt en de uitvoer (belasting), een derde klasse hefboom. Het wordt gekenmerkt door een uitvoerverplaatsing (beweging) die minstens zo groot is als de invoerverplaatsing - een "winst" van minstens 1 - en in dezelfde richting. Het toepassen van een positieve ingangsspanning op dit op-amp-circuit is analoog aan het naar boven verplaatsen van het "ingangspunt" op de hendel:

Vanwege de verplaatsingsversterkende eigenschappen van de hendel, zal het "uitgangspunt" twee keer bewegen tot aan het "invoerpunt" en in dezelfde richting. In het elektronische circuit zal de uitgangsspanning gelijk zijn aan tweemaal de ingang, met dezelfde polariteit. Het toepassen van een negatieve ingangsspanning is analoog aan het naar beneden bewegen van de hendel vanuit de niveau "nul"-stand, wat resulteert in een versterkte uitgangsverplaatsing die ook negatief is:

Als we de weerstandsverhouding R₂ . veranderen /R₁ , veranderen we de versterking van het op-amp-circuit. In hefboomtermen betekent dit het verplaatsen van het invoerpunt ten opzichte van het draaipunt en het hendeluiteinde, wat op dezelfde manier de verplaatsingswinst van de machine verandert:

Nu wordt elk ingangssignaal met een factor vier versterkt in plaats van met een factor twee:

Het inverteren van op-amp-circuits kan ook worden gemodelleerd met behulp van de hefboomanalogie. Met de inverterende configuratie is het aardingspunt van de feedback-spanningsdeler de inverterende ingang van de op-amp met de ingang naar links en de uitgang naar rechts. Dit is mechanisch equivalent aan een eersteklas hendel, waarbij de invoerkracht (inspanning) zich aan de andere kant van het draaipunt bevindt dan de uitvoer (belasting):

Met weerstanden van gelijke waarde (hendels van gelijke lengte aan elke kant van het draaipunt), zal de uitgangsspanning (verplaatsing) in grootte gelijk zijn aan de ingangsspanning (verplaatsing), maar van de tegenovergestelde polariteit (richting). Een positieve input resulteert in een negatieve output:

De weerstandsverhouding wijzigen R₂ /R₁ verandert de versterking van het versterkercircuit, net zoals het veranderen van de draaipuntpositie op de hendel de mechanische verplaatsings "versterking" verandert. Beschouw het volgende voorbeeld, waarbij R₂ wordt twee keer zo groot gemaakt als R₁ :

Met de inverterende versterkerconfiguratie zijn echter winsten van minder dan 1 mogelijk, net als bij eersteklas hendels. Omkeren R₂ en R₁ waarden is analoog aan het verplaatsen van het steunpunt naar zijn complementaire positie op de hendel:een derde van de weg vanaf het uitvoereinde. Daar is de uitvoerverplaatsing de helft van de invoerverplaatsing: