多通道優先級放大器的設計與應用

圖1所示的模擬優先級放大器最初是作為多輸出電源的一部分進行設計，其中穩壓操作基于最高優先級通道的電壓。該放大器的另一個應用是帶電子節氣門控制的引擎控制系統，其中引擎需要對多個輸入命令中優先級最高的一個作出響應。 

圖1. 輸入優先級放大器提供的輸出對應的是四個輸入中具有最大正值的一個。雖然該電路響應正輸入，但通過反轉二極管的方向和重新配置電源即可響應負輸入。

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反饋路徑。它通過R1、R2、R3或R4（具體取決于哪個通道具有最大正值）構成一個簡單的單位增益路徑進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為負值，直到其反饋二極管D2（或任何對應放大器的二極管）為正向偏置，從而使放大器保持在本地閉環條件下。通過使用10k電阻（如R1）構成本地反饋網絡，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通道時的仿真結果。 

圖2. 4通道優先級放大器輸出的仿真曲線圖

通過施加不同的輸入信號來夸大呈現當兩種不同的波形在不同時間段競爭最高幅值時的效果。圖3顯示了雙通道版本放大器的實際示波器波形圖，其中通道3為輸出（請注意，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.雙通道版本優先級放大器的示波器波形圖通道1和2為輸入信號，通道3為輸出。（請注意，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正電壓，但只需要反轉二極管連接的方向并適當設置電源電壓即可改為響應負電壓。

圖中所示的電路使用的運放為Microchip MCP6V51/2/4，但可供選擇的運放還有許多。選擇運放時需要考慮以下因素：

1.     多運放，例如四運放（以及成倍數量的運放，具體取決于最終的線路條數）。

2.     大多數應用通常都要求運放的共模范圍包括運算放大器的負電源軌（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.     運放所需的額定電壓顯然由傳感器或輸入信號大小以及輸出信號要求決定。

4.     對于該電路而言，單位增益穩定性至關重要。當輸出進入容性負載時，可能需要對運放進行額外的補償以保持穩定性。