Elija el mayor de varios voltajes con comparadores analógicos

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Esto no es un problema XY. Ya he decidido que la mejor manera de manejar la aplicación real es usar un multiplexor y ADC / MCU para medir todos los voltajes.

Sin embargo, siempre estoy dispuesto a encontrar una nueva forma de conectar opamps o comparadores. Esta es una pregunta de '¿existe esta configuración de manera clara'? Todavía no he podido encontrar uno a través de las rutas de búsqueda normales.

Entradas: 6 o más señales positivas en el rango de 1v a 2v

Salidas: una salida de amplificador o comparador por señal, donde la correspondiente a la tensión más alta (o equivalentemente la más pequeña) tiene una salida única, quizás alta, y todas las demás tienen una salida baja y similar, de manera que ya están niveles utilizables por lógica, o pueden compararse con un umbral simple para dar niveles lógicos.

Ignore las compensaciones de voltaje de entrada como insignificantes con respecto a los voltajes de entrada. La histéresis es opcional. Escalable a cualquier número (razonable) de entradas.

Es relativamente fácil emitir verdadero para todas las señales que están por encima del promedio de las entradas. Solo forme el promedio con una red de resistencia igual, luego use este voltaje para la entrada de referencia para cada comparador.

Lo que creo que debería ser posible es algún tipo de realimentación de diodo, como en un circuito de valor absoluto, donde la ganancia de un amplificador reduce la caída del diodo a insignificancia, y el amplificador / comparador 'ganador' silencia a todos los demás. Sin embargo, todavía no he logrado encontrar una configuración simple.

¿Qué es una configuración simple? Un amplificador por entrada, con un máximo de dos compartidos adicionales. Un diodo, o en un tramo dos, por amplificador, con un máximo de 4 resistencias por amplificador, y algunos compartidos adicionales, con el menor número posible de valores coincidentes.

¿Alguna idea?

(editar)

Tengo el esquema de una solución que involucra a un integrador que controla un nivel de referencia común. Este nivel desciende si ninguna entrada lo supera, y aumenta cuando alguna entrada lo supera. El nivel tenderá a cazar alrededor del nivel más grande, con la salida del comparador correspondiente al encendido y apagado más grande. Reemplazar los comparadores con amplificadores y prestar atención a la estabilidad puede resultar en una salida estable que sea adecuada.

    
pregunta Neil_UK

4 respuestas

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Resulta que podía oler la solución. Es interesante ver cuánto tiempo se tardó en llegar allí, necesitaba que publicara una pregunta para que sucediera, y mi proceso de pensamiento fue a través de la edición del integrador de rampas intermedias para mi pregunta.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Se pretende que todos los canales sean idénticos. Sin embargo, dibujé los canales 1 y 2 como los más simples posibles, y dejé el canal n para recibir adornos.

Considere todas las entradas excepto la entrada 1 baja. El amplificador 1 funciona como un seguidor, con su salida una caída del diodo D1 por encima de su entrada negativa, R1 extrayendo una corriente modesta a través del diodo. Todas las demás salidas del amplificador estarán en el carril negativo, con sus diodos invertidos polarizados.

A medida que la entrada 2 aumenta el voltaje, eventualmente superará el voltaje de referencia común en R1, la salida OA2 irá alta, elevando la referencia común hasta su voltaje de entrada, lo que enviará baja la salida del amplificador 1.

Si asumimos una impedancia suficientemente baja para controlar las entradas, en el canal n he mostrado cómo se puede aplicar un rastro de histéresis a la entrada.

La salida activa es una caída de diodo por encima del voltaje de entrada. Las salidas inactivas están cerca del carril negativo.

Para hacer esto fácilmente discriminado por la lógica, las entradas deben estar garantizadas para mantener un voltaje razonable por encima del riel negativo. Esto sucederá automáticamente si las entradas son estrictamente positivas y los amplificadores reciben una línea negativa.

Con un riel positivo suficiente disponible, los diodos podrían reemplazarse por elementos con una mayor caída de voltaje, por ejemplo, varios diodos en serie, o un LED, para aumentar el exceso de voltaje de la salida sobre la entrada. El uso de los LED sería un buen circuito de auto-indicación, siempre y cuando no se excediera la falla de reversa del LED, o si estuvieran protegidos por un diodo adecuado en serie. Si fueran entradas para optoacopladores, podrían usarse para controlar la lógica fácilmente.

En un esfuerzo por obtener mejores niveles lógicos fuera del sistema, agregué Qn. Funciona como un código de caja, transfiriendo la corriente de salida del amplificador a R1, pero solo cuando la tensión de salida es de aproximadamente 2 diodos cae por encima de la tensión de referencia alta lógica. Dn se puede omitir, siempre que el límite de VBE inverso, generalmente alrededor de 5v o menos para el silicio, no se exceda cuando la salida es baja. Esto ahora garantiza que las salidas sean de carril casi negativo para baja, y lógica de alta referencia + 1.4v para alta. Aumenta la ganancia de bucle del sistema, por lo que podría comprometer la estabilidad. Tendría que pensar en eso. Una resistencia en serie con el emisor Qn controlaría la ganancia, y mientras destruye el alto voltaje de salida relativamente constante, se garantiza que al menos el alto voltaje de salida está por encima de un cierto voltaje, independientemente de cuán bajo sea el voltaje de entrada ganador. / p>

Se puede configurar un esquema esencialmente idéntico para seleccionar el voltaje de entrada más pequeño.

    
respondido por el Neil_UK
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simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Algo similar a esto como una sola etapa puede funcionar cuando se repite varias veces.

Es probable que el relé se pueda reemplazar con un interruptor basado en transistor.

Un comparador puede funcionar mejor en este circuito que un simple amplificador operacional.

La parte inferior muestra una forma de combinar las etapas individuales para múltiples señales. Para N entradas, necesita N-1 etapas con esta configuración

    
respondido por el uglyoldbob
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Al final, puedes usar \ $ \ binom {N_ {in}} 2 \ $ comparadores para comparar todos los pares de voltajes. Eso le daría un valor de \ $ \ binom {N_ {in}} 2 \ $ bit, y podría convertirlo a la información "más alta es la entrada \ $ n \ $" con solo una LUT.

Por lo tanto, necesitamos un conjunto de \ $ \ binom {6} 2 = 15 \ $ comparadores. ¿Feo? Claro, pero ¿sabes quién es bueno para comparar voltajes (y rápido en eso)?

Receptores de línea diferencial.

De hecho, por ejemplo, TI tiene serializadores LVDS de 24 bits. Pero probablemente esté más contento con una parte más simple como la entrada diferencial de 16 - > 16 salida LVTTL SM65LVDS386 . Si está en la vieja escuela, entonces agrega puertas lógicas para implementar la LUT.

¿Una salida como "es \ $ n \ $ la entrada más alta?" (es decir, uno caliente) sería incluso más fácil. Solo sería un "Y" de todas las salidas que involucran \ $ n \ $.

    
respondido por el Marcus Müller
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Pensando en voz alta ....

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

Un "bus de tensión máxima" común (con señales B y amp; C) que se compara con una señal (A). La suma de todos los demás se realiza con diodos. D1 se utiliza para introducir la misma caída de voltaje en la señal A que en las otras señales. Supuesto: todos los diodos son lo suficientemente idénticos y lo suficientemente lineales (diodos ... lineales ...).

¿Cómo se escala? Mal ... para cada señal se necesita una señal de voltaje máximo de todas las demás señales.

    
respondido por el filo

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