كيف يعمل المضخم العملياتي

المضخمات العملياتية هي مركبات إلكترونية مفيدة جداً ويمكن استخدامها في عدد كبير جداً من التطبيقات وبطرق مختلفة. نتطرق في الجزء الأول من هذه السلسلة للجانب النظري وراء آلية وعمل المضخم العملياتي.

 

---

مقدمة

المضخم العملياتي النموذجي هو مضخم يستخدم لتضخيم الجهود المستمرة والإشارات المتناوبة، وقد صمم في الأصل لإنجاز بعض العمليات الحسابية كالجمع والطرح والتفاضل والتكامل، ومن هنا أتت تسميته.

يستخدم المضخم العملياتي في دارات التضخيم والهزازات والمرشحات والمقارنات والمنظمات وغيرها...

---

تسميات

بالعربية: المضخم العملياتي أو المكبر العملياتي بالإنجليزية Operational Amplifiers بالفرنسية Amplificateur Operationel العربية: الصمام الثنائي أو الثنائي أو الديود أو الدايود الإنجليزية: Diode الفرنسية: Diode

---

ملامح المضخمات العملياتية

للمضخم العملياتي مدخلان وخرج وحيد: يسمى المدخل الأول بالمدخل غير العاكس (non-inverting input)، أما المدخل الثاني فيسمى بالمدخل العاكس (inverting input)، يجري إدخال لإشارة المراد تكبيرها من أحد هذين المدخلين، في حين تخرج الإشارة بعد تكبيرها من الخرج.
يوجد للمضخم طرفان لوصل جهد التغذية (Vs+ و VS–)، وقد تكون له أطراف أخرى مختصة بوظيفة معينة. يبين الشكل جانبه رمز المضخم العملياتي. عادة لا ترسم خطوط التغذية (Vs+ و VS–) في المخططات، وذلك للتبسيط فقط، فإذا وجدت في مخطط ما مضخماً عملياتياً دون خطوط التغذية فعليك أن تتذكر أنه يغذى من مصدرين DC أحدهما موجب والآخر سالب. تأتي المضخمات العملياتية عادةً على هيئة دارة متكاملة IC.

---

المضخم العملياتي LM741

يعد المضخم العملياتي LM741 من أكثر المضخمات شهرة. الحرف L يعني أن الدارة المتكاملة هي دارة خطية، الحرف M يعني أن الدارة المتكاملة هي دارة وحيدة البلورة، الأمر الذي يعني أن جميع أجزاء الدارة المتكاملة قد شكلت على شريحة سيليكونية واحدة. يبين الشكل التالي كلاً من مخطط الدارة المتكاملة للمضخم LM741:
والدارة الترانزستورية التي يتكون منها هي كالتالي:
يعتبر المضخم العملياتي LM741 مضخما عملياتيا "شعبيا" لكثرة تداوله ورخص سعره، إذ أن سعره في سوريا 10 ليرات سورية (أي ما يعادل 20 سنتاً أمريكياً). ومع ذلك فلا بد من فهم عمل المضخم العملياتي جيداً كي تتمكن من صنع دارة مفيدة.

---

المعادلة الأساسية للمضخم العملياتي

تعد هذه المعادلة الأساس الذي يستند إليه عمل المضخم العملياتي، وهي علاقة جهد خرج المضخم العملياتي بجهود المدخلين +V  و -V ، وبربح الجهد المضخم العملياتي عند تشغيله بنظام الحلقة المفتوحة: Vout= A0(V+- V- ) تبين هذه المعادلة الأساسية أن المضخم العملياتي يقوم بتكبير الفرق في الجهد بين جهدي المدخلين +V  و -V ، بالمقدار A0 حيث تظهر الإشارة بعد تكبيرها على خرج المضخم العملياتي.

---

قواعد أساسية

القاعدة 1: قيمة ربح الجهد للحلقة المفتوحة في مضخم عملياتي مثالي هي ( ∞=A0)، أما في المضخم العملياتي الحقيقي فإن A0 تتراوح بين 104 و 106. مع العلم أن إشارة الخرج محدودة بجهد التغذية، فلا يمكن أن يتجاوز جهدُ خرج أي دارة مضخم جهدَ التغذية الذي يمد المضخم بالطاقة الكهربائية اللازمة لعمله. القاعدة 2: قيمة مقاومة الدخل Rin للمضخم العملياتي المثالي هي (∞=Rin )، أما في المضخم العملياتي الحقيقي فإن Rin من مرتبة 106Ω في المضخمات المكونة من ترانزستورات BJT، ومن مرتبة 1012Ω في المضخمات المكونة من ترانزستورات JFET. أما مقاومة الخرج Rout فهي تساوي الصفر في المضخم العملياتي المثالي (Rout=0)، أما في المضخم العملياتي الحقيقي فتتراوح قيمتها بين 10Ω و 1000Ω. القاعدة 3: لا تستهلك مداخل المضخمات العملية المثالية أية تيارات، أي يكون التيار الداخل إلى أحد مدخلي المضخم العملياتي مساوياً الصفر. أما في المضخمات العملياتية الفعلية، فتكون تيارات المداخل صغيرةً جداً وقابلة للإهمال، وهي من مرتبة النانوأمبير للمضخمات المكونة من ترانزستورات BJT، و من مرتبة البيكوأمبير للمضخمات المكونة من ترانزستورات JFET. لتذكر القواعد السابقة يكفي استذكار الرسمين التاليين اللذان يبينان دارة مكافئة لمضخم عملياتي مثالي وأخرى لمضخم عملياتي حقيقي:
ملاحظة: ينتج عن المعادلة الأساسية والقاعدة 1 نتيجة هامة، نبينها فيما يلي:
نعلم أن:	Vout= A0(V+- V- )
ما يعني أن:	Vout÷ A0 = V+- V-
ولكن A0 كبير جداً، لذلك يمكن أن نكتب:	Vout÷ A0→ 0
إذن:	V+- V-= 0 V+= V-
وهذه نتيجة هامة لتحليل دارات المضخمات العملياتية. نقول إذن بأن كل مضخم عملياتي يتصف بما يلي: الجهد A0 كبير جداً جداً مقاومة Rin كبيرة جداً جداً مقاومة Rout صغيرة جداً جداً التيارات الداخلة إلى المضخم عبر مدخليه صغيرة جداً جداً وكذلك -V+=V نضيف إلى النقاط السابقة النقطتين التاليتين: يجري غالباً إدخال الإشارة إلى المضخم من أحد المدخلين فقط. عندما يكون الفرق بين جهدي المدخلين موجباً (أي 0 < -V+ - V ) يكون مطال إشارة الخرج موجباً، وعندما يكون الفرق بين جهدي المدخلين سالباً (أي 0 > -V+ - V) يكون مطال إشارة الخرج سالباً. وهذا ما يمكن البرهان عليه من المعادلة الأساسية (-Vout = AO(V+ - V حيث AO موجب دوماً. وفي الحقيقة، تكفي المعادلة الأساسية مع النقاط السابقة لفهم وتحليل دارات المضخم العملياتي.

---

قبل أن نبدأ

قد يسأل سائل: كيف لي أن أغذي المضخم العملياتي بالجهدين Vs+ و Vs– ؟ أأصل القطب الموجب للتغذية مع النقطة Vs+ و القطب السالب مع Vs– أم ماذا؟ أقول: لا تصلح الطريقة المقترحة لتغذية المضخم العملياتي، لأن جهد نقطة هو فرق الجهد بينها وبين نقطة الأرضي (المرجع)، ولا نقطة أرضي في التوصيل السابق، فلن نضمن أن يكون جهد كل من قطبي منبع التغذية مساوياً جهد القطب الآخر ومعاكساً له بالإشارة، وإنما الذي نضمنه أن يكون فرق الجهد بينهما ثابتاً. نتيجة: إذن علينا أن نؤمن نقطتين، حيث أن جهد إحداهما يساوي Vs+ بالنسبة لنقطة الأرضي، وجهد الأخرى يساوي Vs– بالنسبة لنقطة الأرضي، وسأقترح عدة طرق لفعل المطلوب:
1- تغذية المضخم العملياتي بمنبعين هذا النوع من التغذية يمثل بالدارة في الشكل جانبه. هنا سيكون: جهد النقطة العليا يساوي Vs+ بالنسبة للأرضي، جهد النقطة السفلى يساوي Vs– بالنسبة للأرضي، وتحتاج هذه الدارة إلى منبعين منفصلين تماماً، لأنه عند استخدام منبع وحيد مرتين سيحصل قِصَر (short) عند نقطة وصل المنبعين.
2- تغذية المضخم العملياتي بمنبع وحيد هذا النوع من التغذية يمثل بالدارة في الشكل جانبه. لتنصيف جهد التغذية يجب وضع مقاومتين متساويتين في مجزئ الجهد. تمتاز هذه الدارة عن سابقتها بأنها تستخدم منبعاً واحداً بدلاً من منبعين، وهو الأمر العملي في التوصيل، إلا أن لها نقطتين سلبيتين: الأولى: أننا نحتاج إلى منبع جهده يساوي 2Vs. الثانية: أن هناك استطاعة ضائعة في المقاومتين. يمكن معالجة النقطة الثانية فقط وهي وضع عنصر لا يستهلك أي استطاعة من منبع جهد مستمر بدلاً من المقاومة، وهو المكثف، لتصبح الدارة بالشكل جانبه مع بقاء شرط تساوي سعتي المكثفتين، وذلك لتنصيف الجهد.

---

المضخم العملياتي دون تغذية خلفية

نستعرض فيما يلي عدداً من دارات المضخم العملياتي دون وجود أي واصل بين خرجه ودخله:
1- دارة مقارن مع الصفر - غير عاكس  يبين الشكل التالي هذه الدارة، حيث وصل -V  مع الأرضي، في حين وصل +V  مع إشارة الدخل. من المعادلة الأساسية نجد: Vout= A0(V+ - V-) Vout= A0(Vin - 0 ) Vout= A0Vin
لنتذكر أن مقدار AO كبير جداً: فإذا كان 0 < Vin  فإن الخرج سيكون: Vout = +∞V والذي يصل عملياً إلى قيمة تعادل 90% من جهد التغذية الموجب Vs+. وإذا كان0 > Vin فإن الخرج سيكون: Vout = -∞V والذي يصل عملياً إلى قيمة تعادل 90% من جهد التغذية السالب Vs-. أما إذا كان Vin= 0V فإن الخرج سيكون Vout = 0V. تحليل: أصبحنا الآن قادرين على فهم عمل دارة المقارن، فهي تظهر على خرجها جهداً قيمته 0.9Vs+ إذا كان جهد الدخل موجباً، وتظهر على خرجها جهداً قيمته 0.9Vs- إذا كان جهد الدخل سالباً، في حين أنها لا تظهر على خرجها أي جهد عندما يكون Vin= 0V. فهي بذلك تقوم بمقارنة مطال إشارة الدخل مع القيمة 0V، وتظهر على أساسها إشارة خرج، بغض النظر عن تردد أو شكل إشارة الدخل ضمن حدود الاستجابة.
مثال: لنأخذ إشارة الجهد التي تتغير مع الزمن عشوائياً كما في أعلى الشكل جانبه، ولندخلها على الدارة المرسومة التالية:
سنجد أن إشارة الخرج - وفقاً لعمل الدارة - ستأخذ الشكل في أسفل المبيان جانبه.

2- دارة مقارن مع جهد مرجعي - غير عاكس  يبين الشكل التالي هذه الدارة، حيث وصل -V  مع جهد المقارنة المرجعي Vref الذي يمكن أن يكون موجباً أو سالباً، في حين وصل +V  مع إشارة الدخل. من المعادلة الأساسية نجد: Vout= A0(V+ - V- ) Vout= A0(Vin - Vref)
لا تختلف طريقة عمل هذه الدارة عن سابقتها، إلى أن المقارنة ستكون مع المقدار Vref بدلاً من أن تكون مع القيمة 0V: فإذا كان Vin>Vref فإن الخرج سيكون: Vout= +∞V والذي يصل عملياً إلى قيمة تعادل 90% من جهد التغذية الموجب Vs+. وإذا كان Vin<Vref فإن الخرج سيكون: Vout= -∞V والذي يصل عملياً إلى قيمة تعادل 90% من جهد التغذية السالب Vs-. أما إذا كان Vin=Vref فإن الخرج سيكون Vout= 0V. إذن، تظهر هذه الدارة على خرجها جهداً قيمته 0.9Vs+ إذا كان جهد الدخل أكبر من القيمة Vref، وتظهر على خرجها جهداً قيمته 0.9Vs- إذا كان جهد الدخل أصغر من القيمة Vref، في حين أنها لا تظهر على خرجها أي جهد عندما يكون Vin =Vref. فهي بذلك تقوم بمقارنة مطال إشارة الدخل مع القيمة Vref، وتظهر على أساسها إشارة خرج، بغض النظر عن تردد أو شكل إشارة الدخل ضمن حدود الاستجابة.
مثال: لنأخذ إشارة سن المنشار كما في أعلى الشكل جانبه، ولندخلها على الدارة المرسومة التالية:
سنجد أن إشارة الخرج - وفقاً لعمل الدارة - ستأخذ الشكل في أسفل المبيان جانبه.
ملاحظة: يمكن شمل المقارنين السابقين بمقارن واحد شامل كما في الرسم جانبه. بضبط قيمة المقاومة المتغيرة يُضْبَطُ جهد المدخل العاكس، أي الجهد المرجعي Vref، كما يمكن ضبط المقاومة المتغيرة بحيث يصبح جهد المدخل العاكس مساوياً الصفر، لتصبح الدارة دارة مقارن مع الصفر غير عاكس.

3- دارة مقارن مع الصفر - عاكس يبين الشكل التالي هذه الدارة، حيث وصل +V  مع الأرضي، في حين وصل -V  مع إشارة الدخل. من المعادلة الأساسية نجد: Vout= A0(V+ - V- ) Vout= A0(0 - Vin ) Vout= - A0Vin
لنتذكر أن مقدار AO كبير جداً: فإذا كان Vin >0 فإن الخرج سيكون: Vout = -∞V والذي يصل عملياً إلى قيمة تعادل 90% من جهد التغذية لسالب Vs- . وإذا كان Vin <0 فإن الخرج سيكون: Vout = +∞V والذي يصل عملياً إلى قيمة تعادل 90% من جهد التغذية الموجب Vs+ . أما إذا كان Vin= 0V فإن الخرج سيكون Vout = 0V. إذن، تظهر هذه الدارة على خرجها جهداً قيمته 0.9Vs- إذا كان جهد الدخل موجباً، وتظهر على خرجها جهداً قيمته 0.9Vs+ إذا كان جهد الدخل سالباً، في حين أنها لا تظهر على خرجها أي جهد عندما يكون Vin= 0V. فخرج هذه الدارة يماثل شكلاً، ويعاكس إشارة دارة المقارن مع الصفر – غير العاكس.
مثال: لنأخذ إشارة جيبية كما في أعلى الشكل جانبه، ولندخلها على الدارة المرسومة التالية:
سنجد أن إشارة الخرج - وفقاً لعمل الدارة - ستأخذ الشكل في أسفل المبيان جانبه.

4- دارة مقارن مع جهد مرجعي - عاكس يبين الشكل التالي هذه الدارة، حيث وصل +V  مع جهد المقارنة المرجعي Vref الذي يمكن أن يكون موجباً أو سالباً، في حين وصل -V  مع إشارة الدخل. من المعادلة الأساسية نجد: Vout= A0(V+ - V- ) Vout= A0(Vref - Vin)
فإذا كان Vin  > Vref فإن الخرج سيكون: Vout = -∞V والذي يصل عملياً إلى قيمة تعادل 90% من جهد التغذية السالب Vs- . وإذا كان Vin  < Vref فإن الخرج سيكون: Vout = +∞V والذي يصل عملياً إلى قيمة تعادل 90% من جهد التغذية الموجب Vs+ . أما إذا كان Vin  = Vref فإن الخرج سيكون Vout = 0V. إذن، تظهر هذه الدارة على خرجها جهداً قيمته 0.9Vs- إذا كان جهد الدخل أكبر من القيمة Vref، وتظهر على خرجها جهداً قيمته 0.9Vs+ إذا كان جهد الدخل أصغر من القيمة Vref، في حين أنها لا تظهر على خرجها أي جهد عندما يكون Vin =Vref. فخرج هذه الدارة يماثل شكلاً، ويعاكس إشارة دارة المقارن مع جهد مرجعي - غير العاكس.
مثال: لنأخذ إشارة مثلثية كما في أعلى الشكل جانبه، ولندخلها على الدارة المرسومة التالية:
سنجد أن إشارة الخرج - وفقاً لعمل الدارة - ستأخذ الشكل في أسفل المبيان جانبه.
ملاحظات: 1- يمكن شمل المقارنين السابقين بمقارن واحد شامل كما في الشكل جانبه. فبضبط قيمة المقاومة المتغيرة يُضْبَطُ جهد المدخل غير العاكس، أي الجهد المرجعي Vref، كما يمكن ضبط المقاومة المتغيرة بحيث يصبح جهد المدخل غير العاكس مساوياً الصفر، لتصبح الدارة دارة مقارن مع الصفر عاكس. 2- إن دارات المقارنات السابقة مفيدة جداً في تحويل أي إشارة إلى إشارة مستطيلة. 3- يمكن معايرة مستويي جهد الخرج دون التغيير بقيمتي جهدي التغذية للمضخم العملياتي، ويكون ذلك بتنظيم جهد الخرج عن طريق ثنائي زينر (Zener diode) مع مقاومة. فإذا أردنا ”على سبيل المثال“ أن يتراوح جهد الخرج بين 7V+ و 5V– بدلاً من Vs± (بشرط أن يكون Vs أكبر من أكبر جهد مرغوب في الخرج)، نربط ثنائيي زينر على الخرج كما في الشكل جانبه.
حيث استخدمنا أقرب قيم تجارية متوفرة لجهود تنظيم ثنائيات زينر. ووضعنا الثنائيين بهذا الشكل، بحيث أنه عندما يكون جهد خرج المضخم مساوياً Vs+ فإن الثنائي الأعلى سينحاز عكسياً ويقوم بتنظيم الجهد Vout، وتهبط بقية الجهد على المقاومة R، حيث تبدو أهمية المقاومة في هذه الدارة، في حين يكون الثنائي الأسفل منحازاً أمامياً، مما يعني أنه سيسلك سلوك ثنائي عادي منحاز أمامياً. أما إذا كان جهد خرج المضخم مساوياً Vs–، فإن الثنائي الأسفل سينحاز عكسياً ويقوم بتنظيم الجهد Vout، وتهبط بقية الجهد على المقاومة R، في حين يسلك الثنائي الأعلى سلوك ثنائي عادي لأنه منحاز أمامياً.

---

تطبيق هام : كاشف العبور بالصفر (Zero crossing detector)

من الضروري في بعض الأنظمة الإلكترونية أن يجري كشف اللحظة التي عبرت بها إشارة ما محور الزمن الموافق للقيمة 0V. تقوم هذه الدارة بإعطاء نبضة (شوكية) عند مرور إشارة الدخل بالصفر.
سنمهد الموضوع أولا فنقول بأنه يمكن الحصول على كشف لعبور الإشارة بالصفر عن طريق دارة تفاضل بسيطة (RC)، وذلك إذا كانت الإشارة المدروسة مستطيلة حصراً، بشرط أن يكون الثابت الزمني صغيراً جداً بالنسبة لعرض النبضة المستطيلة. يبين الشكل جانبه القصد:
أما إن كانت الإشارة غير مستطيلة، فلا بد من تحويلها إلى إشارة مستطيلة أولاً، ثم إدخالها إلى دارة تفاضل (RC). لتحويل أي إشارة إلى إشارة مستطيلة نستخدم مضخماً عملياتياً يعمل كمقارن مع الصفر غير عاكس، وعندها ستكون إشارة خرج المضخم مستطيلة، ومن ثمَّ يمكن إدخالها إلى دارة التفاضل كما في الشكل جانبه:
تكشف هذه الدارة عن مرور إشارة الدخل بالصفر صعوداً ونزولاً، وفي حال أردنا أن نكشف عن العبور بالصفر صعوداً فقط نستخدم الدارة جانبه:
أما إذا أردنا أن نكشف عن العبور بالصفر صعوداً فقط فنستخدم الدارة التالية:

مثال: أوجد إشارة الخرج لكل دارة من الدارات السابقة عندما نطبق على مدخلها الإشارة التالية:	من المتوقع أن تأخذ إشارة خرج الدارة الأولى:
من المتوقع أن تأخذ إشارة خرج الدارة الثانية:	من المتوقع أن تأخذ إشارة خرج الدارة الثالثة:

---

منحني خواص تحويل المضخم العملياتي

إن منحني خواص التحويل هو تمثيل بياني للعلاقة التي تربط بين خرج المضخم العملياتي و دخله، أي هو تمثيل بياني للمعادلة الأساسية. يأخذ منحني خواص التحويل الشكل التالي: Vout= A0(V+ - V-)

لعل المضخم العملياتي لم ينل إعجاب الكثيرين، لأن خرجه ينتقل بين 90% من جهد التغذية الموجب و 90% جهد التغذية السالب عندما يكون هناك فرق بين جهدي مدخليه، مهما كان هذا الفرق بسيطاً. هذا شيء صحيح عندما تماثل دارة المضخم العملياتي إحدى الدارات السابقة، ولكي نجعل المضخم العملياتي أكثر فائدة لاستخدامه في كثير من التطبيقات، لابد من اللجوء إلى ما يسمى التغذية الخلفية أو العكسية (feedback) في دارة المضخم العملياتي.

---

المضخم العملياتي مع تغذية خلفية

نعرف التغذية الخلفية بأنها وصل خرج المضخم العملياتي مع دخله بوساطة دارة ما (مقاومة، مكثف، سلك، ...) يبين الشكل التالي أمثلة على مضخم عملياتي مع تغذية خلفية بسيطة:
يتضح من الرسمين السابقين أن هناك نوعين من التغذية الخلفية (بغض النظر عن توزع عناصر الشبكة الخلفية): تغذية خلفية موجبة: نقول عن التغذية الخلفية إنها موجبة عندما تربط شبكة التغذية الخلفية بين خرج المضخم العملياتي ومدخله غير العاكس. تغذية خلفية سالبة: نقول عن التغذية الخلفية إنها سالبة عندما تربط شبكة التغذية الخلفية بين خرج المضخم العملياتي ومدخله العاكس. في كلا نوعي التغذية الخلفية، يعاد جزء من جهد الخرج ( وليكن F.Vout حيث F < 1 ) إلى الدخل، ويتحدد سلوك المضخم العملياتي اعتماداً على نوع التغذية الخلفية. ففي التغذية الخلفية السالبة يطرح المقدار F.Vout من إشارة الدخل، وذلك حسب المعادلة الأساسية: Vout= A0(V+ - V-) = A0(V+ - F.Vout) الأمر الذي يعني أن الجهد F.Vout يخفف أو يعاكس وصول الخرج إلى الإشباع، لأن شبكة التغذية الخلفية الموصولة إلى المدخل العاكس تعمل على معاكسة توجه الخرج إلى الإشباع. أما في التغذية الخلفية الموجبة فإن المقدار F.Vout يُجْمَعُ جمعاً، وذلك حسب المعادلة الأساسية: Vout= A0(V+ - V-) = A0( F.Vout - V-) مما يعني أن الجهد F.Vout يقود المضخم العملياتي أكثر فأكثر باتجاه الإشباع، إلا أن لهذه التوصيلة خواصاً تميزها عن خواص توصيل المضخم العملياتي دون تغذية خلفية.
يبين الشكل التالي النموذج الطبيعي المشابه لنوعي التغذية الخلفية (نموذج الهضبة والوادي): يتضح من الشكل السابق أنه في الحالة الأولى، تسبب إزاحة الكرة عن وضع استقرارها – مهما صغر مقدار الإزاحة – إلى ترك الكرة لوضع الاستقرار، فتقودها الهضبة إلى الأرض، وهذا مماثل تماماً لعمل التغذية الخلفية الموجبة التي تقود المضخم العملياتي إلى إحدى حالتي الإشباع (أحد جهدي التغذية). أما في الحالة الثانية، فإنه عند إزاحة الكرة عن وضع استقرارها، يحاول الوادي أن يعيدها إلى الاستقرار من جديد، وهذا مماثل تماماً لعمل التغذية الخلفية السالبة التي تعمل على المحافظة على استقرار خرج المضخم العملياتي، الأمر الذي يعني أن الدارة تمتاز بالاستقرار، وبالتصحيح الذاتي للخطأ.
الخلاصة: في التغذية الخلفية الموجبة: عندما تكون إشارة الخرج موجبة فإن إشارة التغذية الخلفية موجبة والعكس بالعكس، أي ستضاف بدورها إلى الخرج، ليعود الخرج إلى الدخل بالتغذية الخلفية فيكبر من جديد وهكذا... فتدور الحلقة بسرعة مما يقود الدارة إلى إحدى حالتي الإشباع. أما في التغذية الخلفية السالبة فعندما تكون إشارة الخرج موجبة تكون إشارة التغذية الخلفية سالبة والعكس بالعكس، أي ستطرح إشارة التغذية الخلفية من الخرج باستمرار حتى الوصول إلى حالة التوازن والاستقرار.