Circuitos integrados

Amplificador de Prioridad Multicanal

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El amplificador de prioridad es ideal para sistemas basados en señales analógicas que requieren una respuesta precisa de prioridad a múltiples señales de canal (en este caso, la más grande). El amplificador de prioridad analógico mostrado en la Figura 1 fue concebido originalmente como parte de una fuente de alimentación con múltiples salidas, donde la regulación de voltaje se basaba en el nivel del canal más alto. Otra aplicación fue un sistema de control de motor con control electrónico de la mariposa del acelerador, donde se deseaba que el motor respondiera al comando más alto de varias entradas.

Figura 1 El amplificador de prioridad de entrada proporciona una salida de la más positiva de cuatro entradas. Este circuito responde a entradas positivas, pero invirtiendo los diodos y reconfigurando las fuentes de alimentación, puede responder a entradas negativas.


Figura 2. Gráfica de simulación de la salida del amplificador de prioridad de 4 canales.


En el circuito, el amplificador con la salida más positiva controla la trayectoria de retroalimentación negativa a través del diodo polarizado directamente en la salida del amplificador. Forma una simple trayectoria de ganancia unitaria a través de R1 o R2, R3 o R4, según cuál sea el canal más positivo, hasta la entrada invertida del amplificador. El diodo entre la entrada invertida y la salida está polarizado inversamente en el amplificador con la entrada más grande, lo que hace que el circuito funcione como un amplificador con ganancia unitaria desde su entrada hasta la salida general. Las salidas de los amplificadores con entradas más débiles se ven obligadas a volverse negativas desde el valor de salida hasta que su diodo de retroalimentación, D2 (o diodo para cualquier amplificador correspondiente), se polarice directamente para que los amplificadores permanezcan en una condición de bucle cerrado local. Las resistencias de 10k, como R1, permiten que los amplificadores más débiles funcionen como buffers de ganancia unitaria al formar una red de retroalimentación local. La Figura 2 muestra resultados de simulación utilizando los cuatro canales.

Figura 3. Representa trazas operativas reales en dos entradas, Canal 1 y Canal 2, con la salida mostrada como Canal 3.
Se aplican señales de entrada no similares para dramatizar el efecto cuando dos formas de onda diferentes compiten por la mayor amplitud en varios intervalos. La Figura 3 muestra trazas reales de un osciloscopio de una versión de dos canales del amplificador con la salida en el Canal 3 (nota que el cero para el Canal 3 está más abajo en la pantalla del osciloscopio que el cero para el Canal 1 y 2).


Figura 3. Gráfico del osciloscopio de una versión de dos canales del amplificador de prioridad. Los Canales 1 y 2 son señales de entrada, el Canal 3 es la salida. (Nota que el cero del Canal 3 está más abajo en la pantalla del osciloscopio que el cero para los Canales 1 y 2).

Aunque este circuito está configurado para operar con voltajes positivos, adaptarlo a voltajes negativos implica simplemente invertir las conexiones de los diodos y configurar las tensiones de suministro de energía adecuadamente.
Aunque el circuito mostrado utiliza un amplificador operacional MCP6V51/2/4 de Microchip, una amplia selección de amplificadores operacionales de Microchip podría ser candidata. Las consideraciones en la elección incluyen:
1. Múltiples, como cuádruples, amplificadores operacionales (y múltiplos de múltiples según el número final de líneas).
2. A menudo, la mayoría de las aplicaciones requerirán un amplificador operacional que tenga un rango de modo común que incluya el riel de suministro negativo del amplificador operacional, que suele ser tierra. En algunos casos, puede ser necesario un amplificador con un rango de modo común "rail-to-rail".
3. Debería ser obvio que los niveles de señal del sensor o de entrada, así como los requisitos de señal de salida, determinan cuál debe ser la clasificación de voltaje de los amplificadores operacionales.
4 La estabilidad de ganancia unitaria es esencial para este circuito. Utilizarlo con la salida en cargas capacitivas puede requerir compensación adicional para mantener la estabilidad.

Author bio:
Jerry Steele tiene más de 30 años de experiencia en electrónica analógica y de potencia, ha trabajado en Apex, National Semiconductor, TI y ON Semiconductor. Sus roles han variado desde Ingeniero de Aplicaciones hasta Ingeniero de Desarrollo Estratégico y actualmente como Ingeniero de Validación para Microchip.

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