피드백 이야기.

요즘 정신이 없습니다.
그런 기회에 혹시 지난 오피엠프편을 한번이라도 더 보셨으면 ^^..

오늘은 피드백에 대해서 이야기해보겠습니다.

사실 피드백은 매우 중요하고 대략 모두 개념을 알고 계시리라 생각됩니다.
쉽게 생각하면 결과를 살펴보고 이를 토대로 입력을 변화시켜 원하는 결과물을 얻게 만드는 것이 피드백이 되겠습니다.

피드백의 예들은 주위에 무수히 많이 존재합니다.
일례로 여름에 에어컨이나 선풍기를 들어봅시다.

날씨가 더워지면 에어컨을 무지 빵빵하게 틀어놓습니다.
그럼 슬슬 추워집니다. 그럼 에어컨을 약하게 틀지요.
그럼 슬슬 더워집니다. 그럼 다시 세게 틉니다. 첨보다는 약해지겠지만요.
그래서 이런 일을 몇 번 반복하다보면 자신에게 맞는 세기를 찾을 수 있지요.
나중에는 이정도면 나에게 맞는구나 라고 학습할 수 있는 것이 사람과 시스템의 차이입니다만.. ^^

여기서 피드백 작용을 하는 것은 사람입니다.
세면 약하게 틀고, 약하면 세게 틀고.

네거티브 피드백! (Negative Feedback)
가장 중요한 핵심입니다. ^^
세면 약하게 틀고, 약하면 세게 틀어야 원하는 온도에 근접할 수 있는 것 입니다.

그런데 어떤 사람은 세면 더 세게 틀고 약하면 더 약하게 튼다고 생각해봅시다.
어떻게 될까요?
추워서 죽거나, 얼어서 죽게 되겠지요? (설마 죽기까지야 할까 싶습니다만..)
파지티브 피드백 (Positive Feedback)
우리는 이를 어려운 용어로 발진이라고 합니다.

어떠한 것이 안정화 되려면 Negative Feedback으로 구성되어야 합니다.
세상사가 모두 그렇습니다. 밀고 당기기를 잘 해야되지요.
여자친구와 사이가 멀어지면 친한척도 하고
너무 친하면 가끔 분위기 환기를 위해 살짝 밀어주기도 하고..
그래야 오래갑니다. ^^ 안정적으로...(네거티브 피드백)
서로 너무 당기거나 너무 밀기만 하면 불안정해집니다. ^^(파지티브 피드백)
(여담이지만, 저는 당기기만 합니다. 게다가 게인은 무한대. -_-V
여자친구가 밀고 당기고... ^^ 매우 안정한 시스템입니다. *^^*)

배가 고프면 밥을 먹고, 배가 부르면 밥을 굶고.
이것도 네거티브 피드백
배가 고프면 굶고, 배가 부르면 먹고... 이건.. 파지티브 피드백..

노래방이나 기타 마이크를 사용하는 환경에서 마이크를 스피커에 가져다 대면 소리가 갑자기 삐익~ 하면서 커지는
하울링이라는 것도 대표적인 파지티브 피드백의 한가지입니다.

마이크를 통해서 들어간 소리가 엠프를 통해 증폭되어 스피커를 통해 큰소리로 나오고
이 소리는 다시 마이크로 들어가서 더 커져서 나오고.. 나오고..
삐이익~~
발진은 무섭습니다. ^^

피드백은 오피엠프에서도 마찬가지입니다.
오피엠프는 입력단이 두개입니다.

한 쪽은 주로 인풋을 두게 되고 나머지 한쪽은 출력쪽에서 저항을 통해 다른 입력으로 들어옵니다.
이 저항을 피드백 저항이라고 하지요. 중요한 점은 이 피드백 저항이 모두 마이너스 입력단에 붙어있다는 사실입니다.
^^ 네거티브 피드백을 위함이지요.
그래서 오피엠프의 게인이 엄청 높음에도 불구하고 피드백 저항을 통해서 우리가 원하는 게인을 얻을 수 있습니다.

오피엠프를 증폭기로 사용할때에는 항상 네거티브 피드백으로 회로를 구성하게 됩니다.
비반전, 반전은 입력단이 +단쪽에 연결되어있느냐 -쪽에 입력되어 있느냐는 차이입니다. ^^

또한 피드백을 통해서 오피엠프는 양쪽의 입력단의 전압이 같아질때까지
밀고 당기기를 합니다. ^^
결과적으로 오피엠프에서 입력 양단의 전압이 같다라는 이유가 여기서 나오게 됩니다.

그리고 그라운드 루프 발진에 대해서 궁금해 하시는 분이 많을 것 같아 살짝 소개해드립니다.

그라운드 루프 발진이라는 것은 파지티브 피드백이 걸리기 때문에 발생합니다.
사실 그라운드를 대단히 어렵게 생각하고 계신분이 많은데
그라운드가 실제로 원하는대로 나오지 않는 가장 큰 이유는 그라운드 자체에 저항성분을 포함하고 있기 때문입니다.

회로상으로는 문제가 없는데 레이아웃으로 구성하다보면 그라운드라인이 저항 역할을 하면서
자연스럽게 파지티브 피드백 회로를 구성하는 경우가 있습니다.

다음과 같은 구성입니다.


빨간색은 실제로 파지티브 피드백에 영향을 주는 그라운드단에 있는 저항성분이고
파란성분은 저항은 저항이지만, 오피엠프의 입력저항이 매우 크기 때문에 무시가 가능한 저항입니다.

이러한 구성은 일반적으로 저지르는 실수이지요.
입력단에 그라운드가 있고 그라운드가 길게 뻗으면서
중간쯔음에 오피엠프의 그라운드로 사용되고 거의 끝점에서 출력단의 그라운드로 사용되는 구성입니다.

그런데 민감한 오피엠프를 사용하거나 뜻하지 않게 저항성분이 커지거나,
그라운드를 통해서 전류가 많이 흐르게 되면 발진이 됩니다.
파지티브 피드백이지요.

이 외에도 원하지 않던 기생 케페시터가 파지티브 피드백을 구성하는 등
발진의 이유는 많습니다만, 오디오와 같이 저주파(?)를 다루는 회로에서는 그라운드 루프 발진이 주요 이유입니다.
이를 피하기 위해서는? 그라운드를 한선으로 공용하지 않고, 기준 그라운드에서 필요한 곳까지 각각 다 따로따로 배선
하는 것 입니다. 별형이니 하는 것이 그러한 것 입니다. ^^

다음에서는
반전, 비반전 회로, 유닛게인 버퍼 등에 대한 회로소개와 함께
간략한 공식을 이야기 해보렵니다. ^^
드디어 우리의 씨모이를 만나볼 기회가 다음시간에.. ^^