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放大器輸出中的正向偏置二極管來控制負(fù)反饋路徑。它通過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

通過施加不同的輸入信號(hào)來夸大呈現(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。