多通道優(yōu)先級(jí)放大器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
2024-03-01
作者:Microchip Technology Inc. 驗(yàn)證部技術(shù)顧問(wèn) Jerry Steele
來(lái)源:Microchip
圖1所示的模擬優(yōu)先級(jí)放大器最初是作為多輸出電源的一部分進(jìn)行設(shè)計(jì),,其中穩(wěn)壓操作基于最高優(yōu)先級(jí)通道的電壓,。該放大器的另一個(gè)應(yīng)用是帶電子節(jié)氣門控制的引擎控制系統(tǒng),其中引擎需要對(duì)多個(gè)輸入命令中優(yōu)先級(jí)最高的一個(gè)作出響應(yīng)。
圖1. 輸入優(yōu)先級(jí)放大器提供的輸出對(duì)應(yīng)的是四個(gè)輸入中具有最大正值的一個(gè),。雖然該電路響應(yīng)正輸入,但通過(guò)反轉(zhuǎn)二極管的方向和重新配置電源即可響應(yīng)負(fù)輸入,。
在該電路中,,具有最大正值輸出的放大器通過(guò)放大器輸出中的正向偏置二極管來(lái)控制負(fù)反饋路徑。它通過(guò)R1,、R2,、R3或R4(具體取決于哪個(gè)通道具有最大正值)構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單的單位增益路徑進(jìn)入放大器的反相輸入。反相輸入與輸出之間的二極管在具有最大輸入的放大器上反向偏置,,最終電路作為其輸入與總輸出之間的單位增益放大器,。
輸入值較小的放大器的輸出被迫從輸出值變?yōu)樨?fù)值,直到其反饋二極管D2(或任何對(duì)應(yīng)放大器的二極管)為正向偏置,,從而使放大器保持在本地閉環(huán)條件下,。通過(guò)使用10k電阻(如R1)構(gòu)成本地反饋網(wǎng)絡(luò),可以使輸入值較小的放大器作為單位增益緩沖器工作,。圖2顯示了使用所有四個(gè)通道時(shí)的仿真結(jié)果,。
圖2. 4通道優(yōu)先級(jí)放大器輸出的仿真曲線圖
通過(guò)施加不同的輸入信號(hào)來(lái)夸大呈現(xiàn)當(dāng)兩種不同的波形在不同時(shí)間段競(jìng)爭(zhēng)最高幅值時(shí)的效果。圖3顯示了雙通道版本放大器的實(shí)際示波器波形圖,,其中通道3為輸出(請(qǐng)注意,,通道3的零值在示波器屏幕上的位置要比通道1和2的零值低)。
圖3.雙通道版本優(yōu)先級(jí)放大器的示波器波形圖通道1和2為輸入信號(hào),,通道3為輸出,。(請(qǐng)注意,通道3的零值在示波器屏幕上的位置要比通道1和2的零值低,。)
雖然該電路配置為響應(yīng)正電壓,,但只需要反轉(zhuǎn)二極管連接的方向并適當(dāng)設(shè)置電源電壓即可改為響應(yīng)負(fù)電壓。
圖中所示的電路使用的運(yùn)放為Microchip MCP6V51/2/4,,但可供選擇的運(yùn)放還有許多,。選擇運(yùn)放時(shí)需要考慮以下因素:
1.多運(yùn)放,例如四運(yùn)放(以及成倍數(shù)量的運(yùn)放,,具體取決于最終的線路條數(shù)),。
2.大多數(shù)應(yīng)用通常都要求運(yùn)放的共模范圍包括運(yùn)算放大器的負(fù)電源軌(通常為接地)。在某些情況下,,可能需要具有軌到軌共模范圍的放大器,。
3.運(yùn)放所需的額定電壓顯然由傳感器或輸入信號(hào)大小以及輸出信號(hào)要求決定。
4.對(duì)于該電路而言,,單位增益穩(wěn)定性至關(guān)重要,。當(dāng)輸出進(jìn)入容性負(fù)載時(shí),可能需要對(duì)運(yùn)放進(jìn)行額外的補(bǔ)償以保持穩(wěn)定性。
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