多通道優(yōu)先級(jí)放大器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

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：

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)）。

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。

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。

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。