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¿Cómo podría hacer un circuito que tomara un voltaje (V) como entrada y diera como salida min(V, Vref)?

Una pregunta sencilla, ¿cómo convierto el siguiente diagrama de bloques en un circuito que funcione en el mundo real?

Sé que me vendría bien lo siguiente:

1) Un comparador, pero eso sólo me dará +Vcc o -Vcc.

2) Podría usar un comparador rail-to-rail y poner V- a 0 Voltios y el máximo voltaje permitido en V+.

3) Podría utilizar un diodo Zener... Pero tengo cero experiencia con el uso de ellos...

schematic

simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab

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RelaXNow Puntos 1164

Depende de la precisión que necesites. He aquí un concepto sencillo:

D1 y D2 proporcionan la función MIN. El voltaje en la parte superior de los diodos es el mínimo de Vin1 y Vin2, más una caída de diodo. Debería ser obvio cómo ampliar esto a cualquier número de entradas para tomar el mínimo de.

D3 intenta compensar la caída del diodo, de modo que Vout sea el mínimo de todas las entradas con las caídas del diodo anuladas. Si dentro de unos pocos 10s de mV está bien, entonces esto podría hacer.

Vhigh y Vlow son voltajes que tienes que suministrar. Vhigh debe ser un poco más alto que cualquier voltaje de entrada de interés, y Vlow un poco más bajo.

La impedancia de las tensiones de entrada debe ser lo suficientemente baja como para superar a R1. La impedancia de salida en Vout es mayor debido a R2 necesita ser alta para no interferir con la señal.

Ese es el concepto básico.

El siguiente paso es darse cuenta de que los BJT pueden considerarse diodos con ganancia. Aquí está el mismo concepto llevado a cabo con BJTs utilizando su ganancia a la ventaja:

Fíjate bien y verás que en realidad es lo mismo, utilizando las uniones B-E de los transistores en lugar de los diodos del circuito anterior. La ventaja es que las señales de entrada no tienen que suministrar tanta corriente. Los diodos B-E siguen haciendo la función MIN, pero la mayor parte de la corriente proviene de la alimentación negativa.

La ganancia se utiliza al revés para que la unión B-E de Q3 cargue mucho menos la señal. Debido a la ganancia de los transistores, este circuito tiene una impedancia de salida mucho menor mientras que tiene una impedancia de entrada mayor.

Uno de los inconvenientes de utilizar el diodo B-E de los BJT de esta forma es que el rango máximo de entrada es más estrecho. Esto se debe a que las características de tensión inversa de la unión B-E suelen ser bastante bajas. Si sólo lo haces en un rango de 5 V, no debería haber ningún problema. Por supuesto, comprueba siempre la hoja de datos del transistor que vayas a utilizar. Elige los que tengan una alta capacidad de voltaje inverso B-E si quieres un rango de voltaje de entrada más amplio.

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transistor Puntos 2074

En AD8036 Voltage Feedback Clamp Amp de Analog Devices puede ser adecuado. Este dispositivo, cuando se utiliza en modo no inversor puede sujetar la tensión de entrada entre un límite superior e inferior.

enter image description here

Figura 2. Diagrama de bloques de la pinza. (Véase la página 16 de la hoja de datos). \$ +V_{IN} \$ se aplica a la entrada no inversora de A1 hasta que \$ +V_{IN} > V_H \$ en cuyo momento se aplica S1 \$ V_H \$ a A1. Del mismo modo, cuando \$ +V_{IN} < V_L \$ Se aplica S1 \$ V_L \$ a A1.

El dispositivo tiene algunas limitaciones, en particular las tensiones de alimentación (+/- 3 a +/- 5 V) y 6,3 V máx. \$ \Delta \$ V entre \$V_H\$ y \$V_L\$ - pero puedes evitarlos, por ejemplo, trabajando en el rango de 0 a 1 V en tus entradas y poniendo un amplificador después para restaurar el nivel de señal.

Véase mi respuesta a Configuración de OpAmp Buffer con salida máxima permitida para más detalles.

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tsbarnes Puntos 11

Además de las muchas buenas respuestas que ya se han dado. Puede diodo-o la ruta de retroalimentación de un conjunto de amplificadores de amortiguación. Este concepto se aplica mucho en la electrónica de potencia, ya que permite que varios bucles de realimentación sobrecarguen la salida (normalmente con prioridad a la reducción de la potencia de salida).

Un ejemplo de esquema es el siguiente, enter image description here

Aquí hay dos op-amp buffers con salidas de diodo or'd. Ninguno de los amplificadores operacionales puede elevar la salida, sólo puede bajarla. Así que el voltaje mínimo sobrecarga la salida y el resultado es el Min(A,B).

Un ejemplo de simulación, enter image description here

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