¿cómo es que mi amplificador operacional que va a la base de mi transistor también resulta ser mi Vout a través de la carga?
Casi pero no del todo. El Vout a través de la carga es el emisor de Q1, la base será aproximadamente 0,65 V más alta. Podría dibujar un cuadro alrededor del amplificador operacional y el Q1, y tratarlos como una sola unidad (tenga en cuenta que el colector de Q1 es la fuente de alimentación positiva, que no se muestra en el símbolo del amplificador operacional). El voltaje de la base es lo que debe ser, para hacer que el voltaje del emisor sea correcto: si fuera cualquier otro voltaje, la red de realimentación R2 / R3 haría que el VFB fuera demasiado alto o demasiado bajo, y el amplificador operacional tendría que cambiar su salida. Efectivamente, el op-amp plus Q1 crea un super-op-amp que tiene una característica de corriente de salida más alta, y la base Q1 es solo un nodo interno del que no tiene que preocuparse.
Si el transistor PNP Q1 no estuviera presente, si la salida del amplificador operacional estuviera manejando directamente el R2, entonces la única diferencia en el rendimiento es que la corriente de salida estaría limitada por la capacidad del opero-amplificador. Si fuera un amplificador operacional ideal, no habría ningún problema, pero si fuera un amplificador operacional real ( como el viejo crujiente 741 ) luego se debe consultar la hoja de datos para encontrar el máximo disponible corriente de salida. Pero como Q1 está presente , el circuito tiene mucha más corriente de salida disponible. Además, debido a que la disipación de energía adicional ocurre en Q1 y no en el amplificador operacional, Q1 se puede montar en un gran disipador de calor mientras el op-amp funciona bien.
Si necesitara aún más corriente de salida, podría reemplazar Q1 con un par Darlington, y el circuito funcionaría de la misma manera. El amplificador operacional ahora conduciría la base con aproximadamente 1.3 V más alto que el emisor Q1, debido a que el par Darlington tiene dos gotas Vbe en serie, pero mientras el amplificador operacional tenga suficiente rango dinámico, el circuito seguirá funcionando igual. .
Esta abstracción es en realidad una especie de magia mágicamente alucinante, y es la razón por la que los circuitos de amplificación operativa son tan comúnmente utilizados.
El amplificador operacional no "sabe" si está controlando la salida directamente o no, o si está impulsando un transistor PNP o algún otro arreglo. Todo el op-amp "sabe" es la diferencia de voltaje entre sus propias entradas (+) y (-). Por lo tanto, asumiendo que la realimentación está funcionando, R3 debe tener el mismo voltaje que D1, y dado que R2 y R3 forman un divisor de voltaje casi ideal, la parte superior de R2 está regulada. La Q1 simplemente toma el relevo como lo indica el amplificador operacional.
La trayectoria de retroalimentación negativa del circuito cerrado hace que la tensión VFB sea aproximadamente igual a la tensión VREF. Si las entradas del amplificador operacional (+) y (-) fueran intercambiadas, entonces la ruta de retroalimentación de bucle cerrado sería divergente en lugar de convergente. La salida del amplificador operacional responde a la pequeña diferencia entre VFB y VREF, y aumenta o disminuye su salida VB hasta que la diferencia VREF-VFB es casi cero. Prácticamente no hay flujo de corriente en la entrada del amplificador operacional (-), por lo que toda la corriente que fluye en R3 también fluye en R2.
Por supuesto, hay límites de rendimiento: tanto las entradas como el voltaje de salida del amplificador operacional no pueden exceder los rieles de suministro de energía del amplificador operacional. Y la ganancia de bucle abierto cae a frecuencias más altas, por lo que el bucle no se cierra exactamente. Además, a los amplificadores operacionales no les gusta manejar grandes capacitancias, por lo que intentar manejar un MOSFET de gran potencia no siempre funciona sin cierta resistencia en serie. Pero para propósitos de diseño o análisis, a menudo puede comenzar asumiendo que la retroalimentación negativa en bucle cerrado del op-amp está funcionando correctamente y dejar que los nodos internos hagan lo que sea necesario para obtener la salida correcta.
