Reactia negativa - electronica

Reactia negativa - ELECTRONICA

1. Principiile reactiei negative

Conceptul de 'reactie negativa' este fundamental pentru viata. Un simplu experiment poate ilustra aceasta: inchideti ochii si apoi incercati sa puneti in contact varfurile degetelor aratatoare de la cele doua maini; probabil nu veti reusi de prima oara. Prin inchiderea ochilor se intrerupe o 'cale' (bucla) de reactie negativa care este vitala intregii actiuni umane; pentru realizarea unei operatiuni corecte, trebuie sa fim capabili sa stim ceea ce facem si astfel sa aplicam mici corectii cand si daca este necesar. De fapt, luam 'iesirea' (actiunea) si o intoarcem (o aplicam) la intrare (intentia sau 'instructiunea' mentala), astfel incat iesirea este facuta egala cu intrarea. Cu alte cuvinte, actiunea este fortata sa corespunda intru totul cu intentia.

Exemple de reactie negativa pot fi gasite de asemenea in domeniul ingineriei mecanice. Unul din exemplele cele mai clare este regulatorul folosit pentru controlul turatiei masinilor rotative. Una din formele cele mai spectaculoase de regulator de turatie era folosita la vechile masini cu aburi, care erau principalele surse de putere motoare ale secolului trecut. Regulatorul este prezentat in fig.1 si consta dintr-un ax care se roteste la turatia axului motor; daca turatia creste (sau scade), greutatile se indeparteaza ridicand (sau coborand) cuplajul care actioneaza direct robinetul de control al debitului de vapori. Regulatoare similare, intr-o forma mult mai evoluata, controleaza si viteza turbinelor actuale, care antreneaza alternatoarele din statiile de mare putere.

In aceste exemple, sistemul este tinut sub control aducand la intrare o parte din iesirea sa. Sistemele de control mecanice, cum ar fi regulatorul de turatie centrifugal prezentat in fig.1, sunt cunoscute sub denumirea de servo-sisteme si sunt fundamentale pentru automatizarea industriala. Acestea formeaza baza stiintei intitulate cibernetica.

2. Reactia negativa in electronica

Exact la fel cum 'masina cu aburi' necesita un regulator, multe amplificatoare electronice necesita o 'reactie negativa' daca dorim ca amplificarea lor sa fie cu precizie prescrisa si sa ramana constanta la schimbarea temperaturii, frecventei si amplitudinii semnalului. Prin reactie (feedback) se intelege aducerea unei parti a semnalului de iesire inapoi in intrare.

Dupa cum se stie, curentul de colector de polarizare, la un etaj de amplificare cu un tranzistor bipolar, poate varia cu castigul in curent al tranzistorului . Vom vedea in continuare care sunt parametrii care dicteaza amplificarea; printre acestia vor fi: punctul static de functionare si tensiunea de alimentare. Cand vom avea un numar mare de tranzistoare si rezistoare fabricate impreuna intr-un circuit integrat, variatiile acestor componente vor duce la o incertitudine de ansamblu in amplificarea globala de tensiune. Spre exemplu, o valoare tipica pentru amplificarea unui 'amplificator operational' popular de tip '741' (mA741, bA741) este de 200.000, dar datele de catalog arata ca unele exemplare pot sa aiba un castig de doar 20.000. Reactia negativa va gasi raspunsul (solutia) pentru aceste probleme de amplificare.

Examinarea unui circuit tipic de reactie negativa si cateva calcule simple vor arata clar efectul reactiei negative. Fig.2 prezinta schema bloc a unui amplificator cu un castig de tensiune A_o, cu o bucla de reactie ce contine un atenuator (cu castigul, mai precis atenuarea , notatie intamplator identica cu castigul in curent al tranzistorului bipolar) care aduce la intrare o fractiune constanta (notata uneori si f) din semnalul de iesire. In acest caz general, vom considera polaritatea semnalului amplificat si reactia pozitive, semnalul de reactie fiind 'adunat' la semnalul de intrare. Dupa ce am facut calculele putem schimba semnul la tensiunea de reactie, sau la castigul amplificatorului, pentru ca reactia sa fie negativa.

In fig. 2 putem lua amplificarea efectiva de tensiune, A, pentru amplificatorul cu reactie. Aceasta este data simplu prin raportul dintre tensiunea de iesire si tensiunea prezenta la intrare:

A = V_ies / V_in

Acum vom considera semnalul 'e' la intrarea amplificatorului de baza cu amplificarea A_o dat de :

e = V_in + V_ies

dar stim ca:                 V_ies = A_o e

si deci:             V_ies = A_o(V_in + V_ies)

Rearanjand,                V_ies(1- A_o) = A_o V_in

De unde:                     (1)

Ecuatia (1) este ecuatia generala pentru 'un amplificator cu reactie'. Amplificarea de baza, A_o, este numita adesea 'amplificarea in bucla deschisa' a amplificatorului (amplificarea fara reactie). Dupa cum se vede din ecuatia (1), reactia este pozitiva, si se poate arata imediat ca amplificarea devine infinita daca A_o=1. Un castig infinit implica faptul ca amplificatorul va avea semnal de iesire fara semnal la intrare, si aceasta este exact ceea ce se intampla. Reactia pozitiva este fenomenul de baza in cazul 'oscilatoarelor' (generatoarelor de semnal).

Pentru reactie negativa, putem face negativ, scazand reactia din semnalul de intrare si nu adunand-o. Astfel:

(2)

Acum daca, cum este situatia uzuala, A_o>>1  (A_o>> 1/) putem neglija cifra '1' de la 'numitor' si A A_o/A_o , adica:

A 1/ (3)

Aceasta este cea mai importanta ecuatie, intrucat am obtinut un amplificator cu o amplificare precis determinata. Atata timp cat amplificarea in bucla deschisa A_o este mai mare (ex. de sute de ori mai mare) decat amplificarea in bucla inchisa A, aceasta (amplificarea in bucla inchisa A) va fi independenta de caracteristicile amplificatorului si va depinde doar de ' . Aceasta fractie de reactie (notat si f = factor de reactie; f<1), uzual depinde doar de doua rezistente intr-un divizor de tensiune (stabilesc ce fractiune a semnalului de iesire este adusa la intrare), si care formeaza reteaua de reactie (atenuator de precizie, cu atenuarea egala cu =f). Rezistentele sunt cele mai stabile componente in electronica, valorile lor pot fi precis stabilite cu acuratetea dorita si sunt stabile in timp. Reactia negativa extinde aceste calitati de acuratete si stabilitate in timp, asupra proprietatilor si castigului intregului amplificator. Reactia negativa asigura micsorarea zgomotului, largirea benzii de frecventa, cresterea stabilitatii, micsorarea distorsiunilor, modificarea impedantelor de intrare si de iesire in sensul in care amplificatorul tinde ca sa devina ideal.

3. Reactia negativa si raspunsul in frecventa

Nici un amplificator nu are acelasi castig la toate frecventele. Dupa cum se stie, castigul amplificatoarelor incepe sa cada la frecvente mari, datorita capacitatilor de pierderi interne. Cand un amplificator prezinta variatii excesive ale amplificarii functie de frecventa semnalului, se spune ca are un raspuns prost in frecventa. Aceasta deficienta este adesea denumita 'distorsiune de frecventa' sau 'distorsiune de liniaritate' (deoarece amplificatorul lucreaza in regiunea liniara a caracteristicii de transfer), si nu trebuie sa fie confundata cu 'distorsiunile de neliniaritate' care vor fi discutate in subcapitolul 4. Reactia negativa poate corecta un raspuns prost in frecventa, atata timp cat amplificarea in bucla deschisa ramane mult mai mare decat cea in bucla inchisa. Ecuatia (3) se poate deci aplica si in consecinta amplificarea nu depinde de frecventa. Fig.3 prezinta grafic castigul unui amplificator integrat de tip 741, reprezentat in functie de frecventa. Linia superioara reprezinta amplificarea in bucla deschisa; enorma cadere a amplificarii la frecvente inalte este de fapt deliberat introdusa printr-un condensator intern, pentru considerente de stabilitate. Curbele inferioare ilustreaza modul in care reactia negativa 'aplatizeaza' raspunsul in frecventa, dar in detrimentul castigului: raspunsurile in frecventa sunt reprezentate pentru castigul in bucla inchisa de 1000, 100, 10 si au un astfel de nivel ca pot fi trasate cu o rigla pana in vecinatatea curbei ce indica caracteristica in bucala deschisa.

REFERAT: Ce sa faceti inainte de inundatie? REFERAT: Executarea si receptionarea ancorajelor metalice tip inel-con si dorn

Cu toate ca intreaga pierdere de amplificare datorata reactie negative pare serioasa, este de fapt usor sa conectezi in serie (cascada) doua amplificatoare cu reactie negativa si astfel sa refacem castigul amplificatorului fara reactie negativa, dar cu un raspuns in frecventa mult imbunatatit.

4. Distorsiuni de neliniaritate

Oricine a folosit un aparat de radio cu baterii uzate, a putut asculta si identifica 'distorsiunile de neliniaritate'. Distorsiunile apar cand un amplificator nu furnizeaza o replica amplificata perfecta a formei de unda de intrare, schimband intr-un anumit fel forma sa, din cauza caracteristicii sale de transfer neliniare.

Fig.4 reprezinta un semnal de intrare pur sinusoidal si doua versiuni ale acestui semnal dupa ce el este subiectul a doua forme diferite de distorsiuni de neliniaritate. Aceste varietati de distorsiuni apar din cauza castigului amplificatorului care este intr-un anumit fel dependent de valoarea instantanee a amplitudinii semnalului. In fig.4.(b) castigul amplificatorului cade la valori instantanee mari, pozitive sau negative, ale semnalului de intrare ('clipping distortion' - distorsiuni de limitare), pe cand in fig.4.(c) se prezinta distorsiunile ce apar la valori foarte mici ale amplitudinii semnalului, in vecinatatea trecerii prin zero. Aceste defecte ale amplificatorului pot fi grupate impreuna sub un nume comun 'distorsiuni de neliniaritate'(deoarece amplificatorul nu mai lucreaza in regiunea liniara a caracteristicii de transfer) sau 'distorsiuni de amplitudine' si pot fi considerate ca o eroare la iesirea amplificatorului. Pentru aceste considerente clare, exemplul din fig.4.(c) este numit 'distorsiune de trecere' (racordare, incrucisare) si este un defect comun in amplificatoarele de putere prost proiectate sau reglate.

Este foarte clar ca daca reactia negativa poate sa faca castigul unui amplificator independent de variabile cum ar fi: caracteristicile tranzistorului si frecventa semnalului, ar trebui sa elimine distorsiunile de neliniaritate facand castigul independent de amplitudinea semnalului. Aceasta situatie este desigur adevarata atata timp cat amplificarea in bucla deschisa ramane mult mai mare ca amplificarea in bucla inchisa.

4.1. Masurarea distorsiunilor armonice

Folosirea unui semnal sinusoidal pentru a ilustra distorsiunile in fig.4 nu a fost o alegere arbitrara. Analiza Fourier arata ca orice unda repetitiva, de orice forma, poate fi sintetizata din semnale sinusoidale multipli intregi ai frecventei originale. Cu alte cuvinte, este bine de stiut ca semnalul sinusoidal este un semnal de un tip unic, deoarece acesta contine doar o singura frecventa. Orice alta forma de unda (semnal) contine o serie de frecvente, numite 'armonice'. Prima armonica este numita 'fundamentala' si determina frecventa de repetitie a semnalului. Frecventele 'multipli ai fundamentalei' sunt numite 'armonice' iar amplitudinea si faza lor determina alura formei de unda (a semnalului).

Cand un semnal sinusoidal sufera distorsiuni de neliniaritate intr-un amplificator, amplificatorul de fapt adauga armonici semnalului original sinusoidal. Astfel distorsiunile sunt convenabil masurate, injectand un semnal pur sinusoidal in amplificator si determinand ce proportie din semnalul total de iesire este reprezentata prin armonice. Aceasta metoda de exprimare a distorsiunilor neliniare este numita masuratoare de distorsiuni armonice.

Pentru a masura continutul armonic, un circuit rejector de frecventa este conectat la iesirea amplificatorului si este acordat pentru a elimina 'frecventa fundamentala'. Astfel raman doar armonicele si 'distorsiunile totale armonice' (THD) sunt uzual exprimate procentual dupa cum urmeaza:

4.2. Masurarea distorsiunilor de intermodulatie

Alt efect de neliniaritate in amplificatoare este observat cand doua semnale sunt amplificate impreuna: suplimentar semnalelor originale, iesirea va contine un semnal egal cu suma frecventelor de intrare si altul cu diferenta frecventelor. Cu alte cuvinte daca aducem la intrarea unui amplificator neliniar doua semnale cu frecventele de exemplu de 800Hz si 900Hz , iesirea va contine suplimentar semnalelor de 800Hz, 900Hz si armonicelor lor, noi semnale cu frecventele de 100Hz, 1700Hz, etc. Frecventele suma si diferenta sunt numite 'produse de intermodulatie' si sunt neplacute in domeniul audio, deoarece spre deosebire de armonicile de ordin inferior, acestea nu sunt corelate muzical cu frecventele originale. Intermodulatia poate fi folosita ca o masura a neliniaritatii unui amplificator, exprimand procentual distorsiunile de intermodulatie (IMD) dupa cum urmeaza:

Masuratorile de IMD cer rejectia a doua frecvente fundamentale, in loc de doar una in cazul masuratorilor de THD, si trebuie folosit ori un analizor care este acordat separat pe fiecare produs de intermodulatie, sau un demodulator ca un detector radio pentru a masura toate produsele impreuna. Cele doua metode nu aduc, una in raport cu alta, informatii suplimentare, dar ele sunt doua cai pentru a masura (evidentia) neliniaritatile intr-un amplificator. In practica, este dificil de facut masuratori ale distorsiunilor de neliniaritate la frecvente mari, cand armonicele se intind peste banda de trecere a amplificatorului. In aceasta situatie, masuratorile de intermodulatie pot da rezultate mult mai corecte ale neliniaritatii la frecvente inalte.

Pentru a da o imagine completa a produsilor de 'distorsiune', indiferent daca ei sunt armonice ale unei singure frecvente, sau frecventele suma si diferenta pentru doua semnale, frecventele individuale pot fi detectate cu ajutorul unui filtru acordabil de banda ingusta, adesea numit analizor de banda ingusta. Un astfel de analizor este in general costisitor, dar el permite extragerea armonicilor din zgomot, lucru semnificativ cand masuratorile sunt facute la nivele de iesire coborate. Analizorul de semnal indica de asemenea daca distorsiunile sunt mai cu seama armonice de ordin inferior (a doua si a treia) sau de ordin superior care, sunt mult mai nedorite in domeniul audio. Daca armonicile sunt masurate separat si tensiunile r.m.s. masurate pentru armonicile a doua, treia, patra, etc., sunt V₂, V₃, V₄ etc. atunci:

unde V₁ este nivelul fundamentalei si este probabil singurul termen semnificativ la numitor. Produsii de intermodulatie pot fi combinati intr-un mod similar pentru a da valoarea r.m.s. si astfel procentajul pentru IMD.

4.3. Reactia negativa si distorsiunile

Din descrierile de mai sus, distorsiunile de neliniaritate pot fi privite ca semnale nedorite adaugate de amplificator semnalului original. Calculele care urmeaza arata ca reactia negativa reduce distorsiunile cu acelasi factor cu care reduce castigul.

Considerand amplificatorul din fig.5 care are un castig de tensiune in bucla deschisa A_o si un continut de distorsiuni D_o la iesire inainte de a aplica reactia; spre exemplu fara reactie:

V_ies = A_o V_in + D_o

Acum conectand reactia negativa, aducem la intrare fractiunea - a iesirii. Daca e este semnalul de tensiune intre bornele de intrare ale amplificatorului cu reactie negativa, atunci:

V_ies = A_o e + D_o

unde:              e = V_in - V_ies

Atunci:                        V_ies = A_o (V_in - V_ies) + D_o

Rearanjand:                V_ies(1 + A_o) = A_o V_in + D_o

si deci:             (4)

dar, V_ies = A V_in + D unde A = A_o/(1+A_o) este castigul de tensiune in bucla inchisa si D=D_o/(1+A_o) este distorsiunea la iesire cu reactie negativa.

Astfel am vazut ca atunci cand aplicam reactia negativa la un amplificator, distorsiunile sunt reduse printr-un factor (1+A_o), dar in schimb, semnalul de intrare poate fi crescut prin acelasi factor (1+A_o) pentru a mentine semnalul de iesire nemodificat. Trebuie facuta acum observatia ca virtual toate distorsiunile sunt generate in etajul final al amplificatorului, singurul care manevreaza semnale mari. Prin folosirea unui al doilea etaj de amplificare pentru a ridica intrarea prin factorul (1+A_o) cerut, nu vom avea o crestere semnificativa a distorsiunilor intrucat la acest nivel sunt manevrate doar semnale mici. Castigul de tensiune este mic si poate fi relativ usor de realizat cu distorsiuni mici.

Este dificil de proiectat un amplificator de putere cu mai putin de 1% distorsiuni armonice totale in conditiile unei bucle deschise, dar cu reactie negativa, factori de distorsiune mai mici de 0,1% sunt des intalniti la amplificatoare de audiofrecventa.

Cu toate ca reactia negativa pare a fi o 'doctorie' pentru toate cerintele impuse de o amplificare de calitate (ideala), este important de reamintit ca aceasta este efectiva doar in conditiile mentinerii unei amplificari mari in bucla deschisa (A_o) in raport cu amplificarea in bucla inchisa (A). Nu acesta este situatia la frecvente inalte unde capacitatile semnificative la tranzistoarele de putere, au un efect de suntare. Din aceasta cauza distorsiunile cresc semnificativ la frecvente mai mari de 10kHz, in amplificatoarele audio. Alta situatie este atunci cand amplificarea in bucla deschisa cade, spre exemplu atunci cand amplificatorul este in suprasarcina, etajul final este ori saturat ori blocat datorita semnalului. In aceste conditii semnalul de iesire nu mai poate urmari semnalul de intrare; castigul cade la zero si nici un nivel al reactiei negative nu mai poate corecta distorsiunile rezultate.

4.4. Instabilitatea si reactia negativa

Intr-un amplificator cu reactie negativa s-a considerat ca A_o este negativ la toate frecventele. Daca A_o va deveni pozitiv, revenind la ecuatia generala a reactiei unde, daca A_o =1,  A devine infinit si amplificatorul va 'oscila'.

Este posibil ca A_o sa devina pozitiv intr-un amplificator, uzual ca rezultat al schimbarii semnului lui A_o la frecvente inalte unde defazarea produsa de capacitatile parazite se aduna la defazarea totala de 180 dintre intrare si iesire. Schimbarea maxima de faza care poate fi produsa de o rezistenta si un condensator este de 90, astfel ca, o metoda frecventa de surmontare a problemelor de defazaj este adaugarea unui condensator de compensare de mare capacitate care domina caracteristica de inalta frecventa si asigura o netezire si o atenuare de 6dB la fiecare dublare de frecventa (o astfel de atenuare indica o schimbare de faza de 90). La frecvente inalte chiar pentru capacitati parazite care produc o schimbare de faza de 180, atenuarea introdusa prin condensatorul de compensare asigura o amplificare in bucla deschisa atat de mica incat A_o << 1 si astfel instabilitatea nu poate sa apara. Acest tip de compensare da nastere caracteristicii de frecventa prezentata in fig.3 pentru amplificarea in bucla deschisa a unui amplificator operational de tip 741.

5. Topologii de reactie. Reactia de curent serie

Semnalul de iesire poate fi curent sau tensiune. Reteaua de reactie ia un esantion din semnalul de iesire si-l compara cu semnalul de intrare. Semnalul de intrare poate fi (independent de tipul celui de iesire), fie curent, fie tensiune. Exista in total patru posibilitati, deci patru topologii de circuite cu reactie. Daca conexiunile la intrare sau la iesire sunt in serie avem de a face cu o bucla, iar daca sunt in paralel avem un nod. Pentru denumire se priveste de la iesirea amplificatorului spre intrarea lui (de la intrarea retelei de reactie spre iesirea ei), deci mai intai se urmareste marimea esantionata la iesirea amplificatorului si apoi ce se compara la intrarea lui.

Discutiile purtate in acest capitol au fost concentrate in directia 'reactiei negative de tensiune serie', deoarece acest tip de reactie este cel mai frecvent intalnit. Denumirea completa este amplificator de tensiune sau amplificator cu reactie cu esantionare in nod si comparare pe bucla; reactie de tensiune (la iesire) serie (la intrare); reactie paralel-serie (figurile 5, 7, 8).

Celelalte trei topologii de circuite cu reactie sunt:

1. Amplificator de transimpedanta sau amplificator cu reactie cu esantionare in nod si comparare in nod; reactie de tensiune (la iesire) paralel (la intrare); reactie paralel-paralel (sunt).

2. Amplificator de curent sau amplificator cu reactie cu esantionare pe bucla si comparare in nod; reactie de curent (la iesire) paralel (la intrare); reactie serie-paralel (privind de la iesirea la intrarea amplificatorului).

3. Amplificator de transadmitanta (transconductanta) sau amplificator cu reactie cu esantionare pe bucla si comparare pe bucla; reactie de curent (la iesire) serie (la intrare); reactie serie-serie (fig.6).

Reactia negativa de curent serie (fig.6) are aceleasi caracteristici de baza ca reactia de tensiune serie: stabilizeaza castigul si reduce distorsiunile. Ea poate fi intalnita la un etaj de amplificare care incorporeaza o rezistenta 'de emitor' sau 'de sursa'. In mod normal rezistenta din emitor sau sursa este decuplata cu un condensator de capacitate mare, in sensul de a impiedica aparitia unei tensiuni de semnal pe ea, dar daca condensatorul de decuplare este indepartat tensiunea a.c. de pe rezistenta de emitor (sau de sursa) apare in serie cu semnalul de intrare. Fig.6 prezinta un etaj cu tranzistor bipolar cu rezistenta de emitor R_E nedecuplata; aici se poate vedea ca tensiunea de intrare V_in nu se aplica direct pe jonctiunea baza-emitor, ci prin intermediul rezistentei R_E. Acum suplimentar pe R_E, fata de tensiunea continua datorata punctului static de functionare, avem o tensiune alternativa (a.c.) proportionala cu componenta de semnal a.c. din curentul de emitor. Pe aceasta cale, un semnal de tensiune, proportional cu curentul de iesire este adusa de la iesire din nou la intrare. Este util de notat ca semnalele pe rezistenta R_E si R_S sunt defazate cu 180 (opozitie de faza), iar semnalul pe R_E in raport cu cel de intrare sunt in faza. Se pot obtine de pe R_E si R_S doua semnale in opozitie de faza, iar daca aceste rezistente sunt si egale, cele doua semnale vor fi egale in marime, iar circuitul va fi numit 'circuit separator de faza' (phase splitter), defazor.

Uneori R_E este partial decuplata, folosind doua rezistente in serie si doar una din ele fiind decuplata. Rezistenta totala din circuitul de emitor este decisa din conditiile de polarizare in curent continuu, iar portiunea nedecuplata este aleasa pentru a da o valoare potrivita lui si a obtine astfel amplificarea dorita in bucla inchisa.

6. Amplificatoare operationale cu reactie negativa

In fig.7 se prezinta circuitul de baza pentru un amplificator cu reactie de tensiune serie. O fractiune a tensiunii de iesire este adusa inapoi la intrare, in serie cu semnalul de intrare, dar in opozitie de faza. Triunghiul din fig.7 este simbolul conventional pentru un amplificator operational (AO). Conexiunile marcate cu '+' si '-' sunt terminalele de intrare, iar al treilea terminal este cel de iesire. Din considerente de claritate (simplitate) nu au fost figurate bornele de alimentare ale circuitului. Amplificatorul acesta, la fel ca multe amplificatoare integrate, are iesirea simpla si intrarea diferentiala. Cu alte cuvinte, semnalul de iesire apare intre terminalul de iesire si masa montajului, pe cand intrarea raspunde diferentei de potential dintre cele doua terminale de intrare. Terminalul marcat cu '+' este intrarea 'neinversoare': un semnal pozitiv adus la aceasta intrare relativ la celalalt terminal va da o iesire de asemenea pozitiva. Terminalul marcat '-' este intrarea 'inversoare': un semnal pozitiv relativ la celalalt terminal va da un semnal negativ la iesire. Daca se aplica accidental acelasi semnal relativ la pamant (masa montajului) pe ambele intrari in acelasi moment, nu vom avea un semnal de iesire (pentru AO ideal).

Intrarea diferentiala face aplicarea reactiei negative foarte usoara: o fractiune a tensiunii de iesire este adusa inapoi la intrarea inversoare, pe cand semnalul de intrare este aplicat intre intrarea neinversoare si masa. Divizorul de tensiune R_f si R₁, determina valoarea lui

= R₁/(R₁+R_f)

Astfel daca amplificarea in bucla inchisa A este mult mai mica decat amplificarea in bucla deschisa A_o, vom avea:

A = 1/ A = (R₁+R_f)/R₁      (AO in montaj neinversor)

Fig.8 prezinta un amplificator cu un circuit integrat, functional, folosind un amplificator operational din seria 741, bun pentru experiente vizand reactia negativa. Acest montaj deriva din cel prezentat in fig.7, la care s-au adaugat circuitul de alimentare si circuitele de cuplaj. Rezistentele de 220k (R₂ si R₃) fixeaza punctul static de functionare al amplificatorului integrat, tinand potentialul intrarii neinversoare la o tensiune de mijloc intre potentialul de alimentare si potentialul masei. Prezenta condensatorului C₃ in divizorul de reactie asigura ca factorul de reactie in d.c. sa fie egal cu unitatea; astfel iesirea va urmari nivelul de tensiune al intrarii neinversoare si se va aseza la jumatatea tensiunii de alimentare; in aceasta situatie circuitul poate amplifica atat semnale de intrare pozitive cat si negative. In c.a. = R₁/(R₁+R_f)=1/101. A = 1/ = 1+R_f /R₁= 101 100.

Castigul in tensiune al amplificatorului cu reactie negativa poate fi masurat cupland intrarea la un generator de semnal si comparand semnalele de intrare si de iesire pe un osciloscop; valorile specificate pentru R_f si R₁ dau o amplificare in bucla inchisa de 100. Pentru a examina amplificatorul fara reactie, rezistenta R₁ din divizorul de reactie poate fi scurtcircuitata; acest lucru va elimina reactia negativa, dar nu va modifica punctul static de functionare d.c. Castigul de tensiune fara reactie negativa va fi foarte mare (de ordinul 10⁵) la frecvente joase (in jurul frecventei de 100Hz). El va scadea cu cresterea frecventei, raspuns similar cu cel prezentat in fig.3.

O cadere neasteptata a castigului apare la frecvente sub 100Hz datorita reactantei finite a condensatorului C₃ la frecvente joase, care va introduce o mica reactie negativa.

Cu reactia in circuit, valoarea lui R_f poate fi schimbata pentru a obtine diferite amplificari in bucla inchisa, pentru fiecare urmand a testa raspunsul in frecventa (curbele din fig.3 sunt un bun ghid pentru rezultatele obtinute ca raspuns in frecventa). Tensiunea de alimentare poate fi variata in domeniul 6V…36V fara a perturba comportamentul circuitului. Amplificarea in bucla deschisa a amplificatorului operationalului 741 variaza considerabil cu tensiunea de alimentare, astfel ca acest lucru va permite sa demonstram proprietatea reactiei negative de a stabiliza castigul. Cu = 0,01 modificarea castigului in bucla inchisa, datorita variatiei tensiunii de alimentare, este neglijabila (se observa insa punand R₁ in scurtcircuit, variatii ale amplificarii in bucla deschisa, datorita modificarii tensiunii de alimentare).

Daca nu dispunem de aparatura necesara masurarii distorsiunilor de neliniaritate, putem folosi un osciloscop cu doua canale pentru a compara forma de unda a semnalelor de intrare si de iesire (studiu calitativ).

Cand masuram castigul mare in bucla deschisa, probabil vor fi probleme cu masurarea tensiunilor mici de intrare (<1mV). Multe osciloscoape nu sunt atat de sensibile. Un divizor de potential conectat la generatorul de semnal va rezolva problema (vezi fig.9). Cu valorile prezentate in fig.9 semnalul de iesire va fi divizat de 1000 de ori, eroarea fiind dictata de precizia rezistentelor intrebuintate in divizor. Cu osciloscopul vom masura tensiunea furnizata de generator si care apoi divizata, va ataca intrarea amplificatorului testat.