Figura 1. O amplificador de prioridade de entrada fornece uma saída a partir da entrada mais positiva de entre quatro entradas. Este circuito responde a entradas positivas, mas, invertendo os díodos e reconfigurando as fontes de alimentação, pode responder a entradas negativas.
Figura 2. Gráfico de simulação da saída do amplificador prioritário de 4 canais.
No circuito, o amplificador com a saída mais positiva controla o caminho de feedback negativo através do díodo polarizado diretamente na saída do amplificador. Isto forma um caminho simples de ganho unitário através de R1 ou R2, R3 ou R4, dependendo de qual o canal mais positivo, até à entrada inversora do amplificador. O díodo entre a entrada inversora e a saída é polarizado inversamente no amplificador com a maior entrada, fazendo com que o circuito funcione como um amplificador de ganho unitário desde a sua entrada até à saída total. As saídas dos amplificadores com entradas mais fracas são forçadas a tornarem-se negativas a partir do valor de saída até que o seu díodo de realimentação, D2 (ou díodo para qualquer amplificador correspondente), seja polarizado directamente, mantendo assim os amplificadores numa condição de malha fechada local. Os resistores de 10 kΩ, como o R1, permitem que os amplificadores mais fracos funcionem como buffers de ganho unitário, formando uma rede de realimentação local. A Figura 2 mostra os resultados da simulação utilizando todos os quatro canais.
A Figura 3 mostra os traçados reais de operação em duas entradas, Canal 1 e Canal 2, com a saída apresentada como Canal 3.
São aplicados sinais de entrada diferentes para dramatizar o efeito quando duas formas de onda distintas competem pela maior amplitude em vários intervalos. A Figura 3 mostra os traçados reais do osciloscópio de uma versão de dois canais do amplificador com a saída no Canal 3 (note-se que o zero do Canal 3 está mais baixo no ecrã do osciloscópio do que o zero dos Canais 1 e 2).
Figura 3. Gráfico do osciloscópio de uma versão de dois canais do amplificador de prioridade. Os canais 1 e 2 são sinais de entrada e o canal 3 é a saída. (Note que o zero do canal 3 está mais baixo no ecrã do osciloscópio do que o zero dos canais 1 e 2.)
Embora este circuito esteja configurado para operar com tensões positivas, a sua adaptação para tensões negativas implica simplesmente inverter as ligações dos díodos e ajustar as tensões de alimentação em conformidade.
Embora o circuito apresentado utilize um amplificador operacional Microchip MCP6V51/2/4, uma vasta seleção de amplificadores operacionais da Microchip pode ser adequada. As considerações na seleção incluem:
1. Amplificadores operacionais múltiplos, como os quádruplos (e múltiplos de múltiplos com base no número final de linhas).
2.º Frequentemente, a maioria das aplicações exigirá um amplificador operacional com uma gama de modo comum que inclua o rail de alimentação negativo do amplificador operacional, que é normalmente a massa. Em alguns casos, pode ser necessário um amplificador de modo comum com uma gama rail-to-rail.
3.º É evidente que os níveis do sensor ou do sinal de entrada, bem como os requisitos do sinal de saída, determinam a tensão nominal necessária dos amplificadores operacionais.
4.º A estabilidade com ganho unitário é essencial para este circuito. A utilização com a saída ligada a cargas capacitivas pode exigir uma compensação adicional para manter a estabilidade.
Biografia do autor:
Jerry Steele tem mais de 30 anos de experiência em eletrónica analógica e de potência, tendo trabalhado na Apex, National Semiconductor, TI e ON Semiconductor. As suas funções variaram de Engenheiro de Aplicações a Engenheiro de Desenvolvimento Estratégico, e atualmente desempenha funções de Engenheiro de Validação na Microchip.
