Figura 1 L'amplificatore a priorità di ingresso fornisce un'uscita dall'ingresso più positivo tra i quattro disponibili. Questo circuito risponde agli ingressi positivi, ma invertendo i diodi e riconfigurando gli alimentatori, può rispondere anche agli ingressi negativi.
Figura 2. Grafico di simulazione dell'uscita dell'amplificatore a 4 canali con priorità.
Nel circuito, l'amplificatore con l'uscita più positiva controlla il percorso di retroazione negativa attraverso il diodo polarizzato direttamente all'uscita dell'amplificatore. Questo forma un semplice percorso a guadagno unitario attraverso R1 o R2, R3 o R4, a seconda di quale canale sia il più positivo, verso l'ingresso invertente dell'amplificatore. Il diodo tra l'ingresso invertente e l'uscita è polarizzato inversamente sull'amplificatore con l'ingresso più grande, facendo sì che il circuito funzioni come un amplificatore a guadagno unitario dal suo ingresso all'uscita complessiva. Le uscite degli amplificatori con ingressi più deboli sono forzate a diventare negative rispetto al valore di uscita fino a quando il loro diodo di retroazione, D2 (o il diodo per qualsiasi amplificatore corrispondente), non è polarizzato direttamente, mantenendo così gli amplificatori in una condizione di anello chiuso locale. Le resistenze da 10 kΩ, come R1, consentono agli amplificatori più deboli di funzionare come buffer a guadagno unitario formando una rete di retroazione locale. La Figura 2 mostra i risultati della simulazione utilizzando tutti e quattro i canali.
La Figura 3 mostra le tracce operative reali su due ingressi, Canale 1 e Canale 2, con l'uscita indicata come Canale 3.
Vengono applicati segnali di ingresso diversi per evidenziare l'effetto della competizione tra due forme d'onda differenti per l'ampiezza massima a intervalli diversi. La Figura 3 mostra le tracce reali dell'oscilloscopio di una versione a due canali dell'amplificatore con l'uscita sul Canale 3 (si noti che lo zero per il Canale 3 è posizionato più in basso sullo schermo dell'oscilloscopio rispetto allo zero per i Canali 1 e 2).
Figura 3. Grafico dell'oscilloscopio di una versione a due canali dell'amplificatore di priorità. I canali 1 e 2 sono segnali di ingresso, mentre il canale 3 è l'uscita. (Si noti che lo zero per il canale 3 è più basso sullo schermo dell'oscilloscopio rispetto allo zero per i canali 1 e 2).
Sebbene questo circuito sia configurato per funzionare con tensioni positive, l'adattamento a tensioni negative comporta semplicemente l'inversione dei collegamenti dei diodi e la regolazione delle tensioni di alimentazione di conseguenza.
Sebbene il circuito mostrato utilizzi un amplificatore operazionale Microchip MCP6V51/2/4, un'ampia selezione di amplificatori operazionali Microchip potrebbe essere adatta. Le considerazioni nella selezione includono:
1. Amplificatori operazionali multipli, ad esempio quadrupli (e multipli di multipli in base al numero finale di linee).
2. Spesso, la maggior parte delle applicazioni richiederà un amplificatore operazionale con un intervallo di modo comune che includa la linea di alimentazione negativa dell'amplificatore operazionale, che in genere è la massa. In alcuni casi, potrebbe essere necessario un amplificatore di modo comune con un intervallo rail-to-rail.
3. Dovrebbe essere ovvio che i livelli del segnale del sensore o di ingresso, così come i requisiti del segnale di uscita, determinano la tensione nominale richiesta per gli amplificatori operazionali.
4. La stabilità a guadagno unitario è essenziale per questo circuito. Il suo utilizzo con l'uscita collegata a carichi capacitivi potrebbe richiedere una compensazione aggiuntiva per mantenere la stabilità.
Biografia dell'autore:
Jerry Steele vanta oltre 30 anni di esperienza nell'elettronica analogica e di potenza, avendo lavorato presso Apex, National Semiconductor, TI e ON Semiconductor. I suoi ruoli hanno spaziato da ingegnere applicativo a ingegnere per lo sviluppo strategico, e attualmente ricopre la posizione di ingegnere di validazione presso Microchip.
