¿Qué hace este circuito de amplificador operacional / transistor?

El circuito está roto porque implementa erróneamente retroalimentación positiva, donde la intención es tener retroalimentación negativa. Cuanta más resistencia conecte con el potenciómetro, para elevar el voltaje en la entrada +, más conducirá el transistor MJE. Esto hace que la corriente aumente a través de R3, lo que reduce el voltaje en la parte inferior de R3. ¡Este voltaje reducido se retroalimenta a la entrada del amplificador operacional, y tiene el efecto de aumentar la salida!

En efecto, es un doble negativo: R3 es la resistencia de carga de una etapa de ganancia inversora, y esta salida invertida se alimenta a la entrada inversora del amplificador operacional. La salida invertida alimentada a una entrada inversora es retroalimentación positiva.

El enfoque adecuado para tomar la señal de realimentación simplemente desde la salida del amplificador operacional (seguidor de voltaje clásico / búfer). Este búfer simplemente acciona la base del transistor, implementando un clásico seguidor de emisores para aumentar la capacidad de conducción actual. R3 no es necesario.

Alternativamente, la señal de realimentación puede tomarse desde el nodo donde el emisor del transistor cumple con la carga (parte superior de la carga). Esa topología eliminará entonces la caída de voltaje VBE, ya que mueve la caída VBE en el bucle de realimentación. La consecuencia es que la tensión de carga seguirá de cerca la tensión en el terminal + del amplificador operacional, en lugar de ser una caída de VBE inferior.

Concretamente, aquí hay una versión del circuito modificado con la topología de retroalimentación anterior y también se ha limpiado para simular. Me deshice de la resistencia de la serie del potenciómetro para que podamos variar el voltaje de 0 a 10V (variando el parámetro "k" del potenciómetro de 0 a 1). El rol de la carga lo desempeña R4.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

  

Si movemos la línea de realimentación a la ubicación original, entonces la simulación de CC muestra que el circuito se traba con el transistor abierto.

     

Incluso si R3 se hace sustancialmente más grande, la hipotética acción de retroalimentación positiva no ocurre exactamente como se describe, sino como sigue: cuando se aplica energía, no fluye corriente a través de R3, por lo que - La entrada del amplificador operacional se mantiene en el riel de alimentación de 10V. La entrada + no puede elevarse por encima de esto, por lo que la salida del amplificador operacional es baja. De esta manera, la retroalimentación positiva mantiene el transistor en un estado de corte. Si subimos el potenciómetro al máximo, es más interesante: entonces las entradas son nominalmente a 10V. El comportamiento real dependerá de sus valores precisos, que están determinados por las corrientes de polarización y las fugas a través del transistor de corte.

Para analizar un circuito de amplificador operacional como amplificador, se deben hacer ciertas suposiciones. Uno de esos supuestos es que la retroalimentación negativa está presente.

Pero, en este circuito, la retroalimentación negativa no está presente.

Para ver esto, imagine que, por alguna razón (ruido u otra perturbación), el voltaje en la salida del amplificador operacional aumenta (coloque una flecha hacia arriba en la salida del amplificador operacional).

Ahora, si hay retroalimentación negativa, el efecto de esta perturbación será hacer que el voltaje en la salida del amplificador operacional para disminuir . Si esto no es así, no tienes comentarios negativos.

Entonces, rastrea esta perturbación 'alrededor del bucle. Como la salida del amplificador operacional está conectada a la base del transistor, el aumento en el voltaje de la base dará como resultado una disminución en el voltaje del colector (coloque una flecha hacia abajo en el colector).

La entrada inversora del amplificador operacional está conectada al colector (coloque una flecha hacia abajo en la entrada inversora del amplificador operacional).

Pero, dado que esta es la entrada inversora, una disminución en el voltaje allí provoca un aumento en el voltaje de salida del amplificador operacional .

En resumen, una perturbación que aumenta el voltaje de salida del amplificador operacional dará como resultado una retroalimentación que tiende a amplificar esa perturbación. Este es el signo de la retroalimentación positiva .

Entonces, este circuito no es estable; cualquier perturbación se amplificará en lugar de atenuarse. No creo que esta sea la operación deseada. Es probable que la entrada inversora del amplificador operacional se conecte al emisor del transistor.

Mirando el circuito, creo que al intercambiar las entradas + y - del opamp se obtiene una fuente actual. ¡Aunque no he probado el circuito!

Para analizar la estabilidad, use un experimento mental: lo que sucede cuando elevo el voltaje en la entrada positiva. Como resultado, la salida del opamp también se elevará. Si este aumento conduce a un aumento en la - entrada, el circuito puede ser estable, ya que la diferencia entre las entradas se reduce por la acción del opamp.

En el circuito original, un aumento en la entrada + conduce a un aumento en la salida, lo que conduce a más corriente a través del transistor, lo que conduce a una mayor caída sobre R3, lo que conduce a una caída en la entrada -. Ese circuito es inestable. Intercambia las entradas, y tienes una buena fuente de corriente.

Para corrientes cercanas a cero, el opamp debe ser capaz de manejar entradas cerca del voltaje del riel, no todas las opamp son capaces de esto.

El circuito que se dibuja es un detector de umbral.

Es un componente específico, ya que hay una condición de carrera en el encendido que puede ir en cualquier dirección dependiendo de los componentes específicos y posiblemente del diseño. Para que comience de manera más confiable, coloque un pequeño capacitor a través de BC.

El circuito no se reinicia como se dibuja, por lo que solo se puede activar una vez por ciclo de energía. Un interruptor de N.C. en la retroalimentación permitiría el restablecimiento.

Si la carga es más que sobre un amplificador, la resistencia debe ajustarse.