Realimentación negativa

Realimentación negativa^[1] —frecuentemente abreviado como NFB, del inglés Negative Feedback—^[2] es un tipo de realimentación en el cual el sistema responde en una dirección opuesta a la señal.^[1] El mecanismo consiste en retroactuar sobre alguna entrada del sistema una acción (fuerza, voltaje, etc.) proporcional a la salida o resultado del sistema, de forma que se invierte la dirección del cambio de la salida. Esto tiende a estabilizar la salida, procurando que se mantenga en condiciones constantes. Esto da lugar a menudo a equilibrios (en sistemas físicos) o a homeostasis (en sistemas biológicos) en los cuales el sistema tiende a volver a su punto de inicio automáticamente. Normalmente se suele describir esta acción como que "algo inhibe la cadena de formación anterior para estabilizar algún compuesto cuyo nivel se ha elevado más de lo necesario".

En cambio, la realimentación positiva es una realimentación en la cual el sistema responde en la misma dirección que la perturbación, dando por resultado la amplificación de la señal original en vez de estabilizar la señal. La realimentación positiva y negativa requieren de un bucle de retorno, en comparación con el feed-forward, que no utiliza un bucle de retroalimentación para el control del sistema.

Ejemplos del uso de la realimentación negativa para controlar sistemas son: control de temperatura mediante termostato, lazos de seguimiento de fase, la regulación hormonal o la regulación de temperatura en animales de sangre caliente.

Amplificadores operacionales

Ejemplo del uso de realimentación negativa son las muchas tipologías de circuitos con amplificadores operacionales en las que una variación en la salida produce una mayor variación en el terminal de entrada negativo que en el positivo. Algunos ejemplos son los siguientes:

Nombre	Ecuaciones	Descripción
Seguidor	$V_{out}=V_{in}$	Se usa como un buffer, para eliminar efectos de carga o para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran impedancia a otro con baja impedancia y viceversa).
Amplificador inversor	$V_{out}=-V_{in}{\frac {R_{f}}{R_{in}}}$	La señal de salida es igual a la señal de entrada (en forma) multiplicada por una constante y de signo contrario (fase invertida 180 grados).
Amplificador no inversor	$V_{out}=V_{in}\left(1+{\frac {R_{2}}{R_{1}}}\right)$	Amplifica la señal de entrada multiplicándola por una constante.
Sumador	$V_{out}=-R_{f}\left({\frac {V_{1}}{R_{1}}}+{\frac {V_{2}}{R_{2}}}+\dots +{\frac {V_{n}}{R_{n}}}\right)$	Su salida es proporcional a la suma, ponderada o no, de los valores de entrada.
Restador	$V_{out}=V_{2}\left({\left(R_{3}+R_{1}\right)R_{4} \over \left(R_{4}+R_{2}\right)R_{1}}\right)-V_{1}\left({R_{3} \over R_{1}}\right)$	La salida es proporcional a la resta de las entradas. También es llamado amplificador diferencial.
Derivador	$V_{out}=-RC\,{dV_{in} \over dt}$	Es un circuito que no se suele usar en la práctica ya que no es estable. Esto se debe a que al amplificar más las señales de alta frecuencia se termina amplificando mucho el ruido.
Integrador	$V_{out}=\int _{0}^{t}-{V_{in} \over RC}\,dt+V_{inicial}$	El integrador no se usa en la práctica de forma discreta ya que cualquier señal pequeña de DC en la entrada puede ser acumulada en el condensador hasta saturarlo por completo. Este circuito se usa de forma combinada en sistemas retroalimentados que son modelos basados en variables de estado (valores que definen el estado actual del sistema) donde el integrador conserva una variable de estado en el voltaje de su condensador.