Analogi untuk Umpan Balik Terbagi

Sebuah analogi yang berguna untuk memahami rangkaian penguat umpan balik terbagi adalah dari tuas mekanis, dengan gerakan relatif ujung tuas yang mewakili perubahan tegangan input dan output, dan titik tumpu (pivot point) mewakili lokasi titik tanah, nyata atau virtual.

Ambil contoh rangkaian op-amp noninverting berikut. Kita tahu dari bagian sebelumnya bahwa penguatan tegangan dari konfigurasi penguat non-pembalik tidak pernah boleh kurang dari satu (1). Jika kita menggambar diagram tuas di sebelah skema penguat, dengan jarak antara titik tumpu dan ujung tuas mewakili nilai resistor, gerakan tuas akan menandakan perubahan tegangan pada terminal input dan output amplifier:

Fisikawan menyebut tuas jenis ini, dengan gaya masukan (usaha) diterapkan antara titik tumpu dan keluaran (beban), sebuah kelas ketiga tuas. Hal ini ditandai dengan perpindahan output (gerakan) setidaknya lebih besar dari perpindahan input — “gain” minimal 1 — dan dalam arah yang sama. Menerapkan tegangan input positif ke rangkaian op-amp ini analog dengan memindahkan titik "input" pada tuas ke atas:

Karena karakteristik penguat perpindahan tuas, titik "keluaran" akan bergerak dua kali sejauh titik "input", dan dalam arah yang sama. Dalam rangkaian elektronik, tegangan keluaran akan sama dengan dua kali masukan, dengan polaritas yang sama. Menerapkan tegangan input negatif analog dengan menggerakkan tuas ke bawah dari posisi level "nol", menghasilkan perpindahan output yang diperkuat yang juga negatif:

Jika kita mengubah rasio resistor R₂ /R₁ , kita mengubah gain dari rangkaian op-amp. Dalam istilah tuas, ini berarti memindahkan titik input dalam kaitannya dengan titik tumpu dan ujung tuas, yang juga mengubah “gain” perpindahan mesin:

Sekarang, setiap sinyal input akan diperkuat dengan faktor empat, bukan dengan faktor dua:

Rangkaian op-amp pembalik dapat dimodelkan menggunakan analogi tuas juga. Dengan konfigurasi pembalik, titik tanah pembagi tegangan umpan balik adalah input pembalik op-amp dengan input ke kiri dan output ke kanan. Ini secara mekanis setara dengan kelas satu tuas, di mana gaya input (usaha) berada di sisi berlawanan dari titik tumpu dari output (beban):

Dengan resistor dengan nilai yang sama (panjang tuas yang sama di setiap sisi titik tumpu), tegangan keluaran (perpindahan) akan sama besarnya dengan tegangan masukan (perpindahan), tetapi dengan polaritas yang berlawanan (arah). Masukan positif menghasilkan keluaran negatif:

Mengubah rasio resistor R₂ /R₁ mengubah penguatan rangkaian penguat, sama seperti mengubah posisi tumpuan pada tuas mengubah “penguatan” perpindahan mekanisnya. Perhatikan contoh berikut, di mana R₂ dibuat dua kali lebih besar dari R₁ :

Dengan konfigurasi penguat pembalik, penguatan kurang dari 1 dimungkinkan, seperti halnya dengan tuas kelas satu. Membalikkan R₂ dan R₁ nilai analog dengan memindahkan titik tumpu ke posisi komplementernya pada tuas:sepertiga jalan dari ujung keluaran. Di sana, perpindahan keluaran akan menjadi setengah perpindahan masukan: