Invertir el amplificador operacional: ¿Por qué la corriente que fluye hacia la salida parece reaparecer mágicamente en el suelo?

Traza ambos trayectos actuales desde la salida, y verás que ambos terminan en el suelo. Vía R3 directamente, y vía R2, R1 y V1.

Entonces, si la salida hunde la corriente I, esa corriente debe provenir del suelo. Tan simple como eso ...

La pregunta más interesante, es qué le sucede dentro del opamp. Desde la salida opamp no hay conexión directa, internamente, a tierra. En cambio, hay conexiones a través de los terminales V + y V- y sus fuentes de voltaje externas V2, V3 a tierra. Así que dentro del opamp, la corriente de salida debería aparecer como un desequilibrio entre las corrientes suministradas por V2 y V3, y ese desequilibrio debería devolver la corriente faltante a tierra, cerrando el bucle.

Una pista son las corrientes de suministro en sí mismas, que son idénticas, enormes (para un 741) y se parecen a las clasificaciones del peor caso. Un valor más realista para estos sería de 3-5mA (+ la corriente de salida en V3 en este caso), hasta un máximo de 24mA, momento en el cual el opamp no entregaría toda la corriente requerida (por ejemplo, 20mA) al salida.

Parece que su modelo opamp es demasiado simplista para reflejar este comportamiento, lo que indudablemente observaría en un circuito real. Es que Robert Pease escucho cackling en background ?

Estoy bastante seguro de que el macromodelo de Boyle para 741 está causando esto. En Manual de aplicaciones de amplificadores operacionales (ed. Walt Jung) pág. 742 el modelo MPZ (bien el sabor de AD) tiene este elogio

  

la corriente de carga de salida se refleja correctamente en las corrientes de suministro. Esta característica es una mejora significativa con respecto al macromodelo de Boyle [...]

Y aquí está el [741] Esquema Boyle de Algunos aspectos prácticos del modelado SPICE para circuitos analógicos por E. Kennedy (publicado en Diseño de circuitos analógicos, arte, ciencia y personalidades Editado por Jim Williams).

Elartículotieneunadescripciónmáslarga,peroesbastanteobvio,simplementeporelesquema,quelacorrientedesalidasegeneraenrelaciónconelsueloynoconlosrieles.Eldocumentodiceque"la mayor parte de la ganancia en bucle abierto se obtiene con el generador dependiente de VCIS G _b ", que puede ver es cómo conectar la salida a tierra (a través de R01).

Hay otra ruta de CC obvia desde la salida a tierra a través de (R01, R02); de hecho, así es como se simula la impedancia de salida opamp.

Finalmente, las dos fuentes de voltaje cerca de la salida (Vp y Vn) no simulan una etapa push-pull (como se afirma en otra respuesta aquí). Solo limitan el voltaje de salida para que se sature a algunos valores elegidos para ser menores que los rieles. Esto se dice explícitamente en el documento en la página 305 e incluso se repite en la página 309. Además, Vp y Vn no están controlados, sino de fuentes fijas.

La corriente que fluye desde el nodo de tierra solo tiene dos rutas, a lo largo de R1 y R2, oa través de R3. Una vez que estos se encuentran en PR1, la única otra forma en que pueden ir es la salida del amplificador operacional. Por lo tanto, la corriente en tierra tiene para ser igual a la corriente en la salida. Matemáticamente, podrías demostrar esto con la ley actual de Kirchoff, que establece que las corrientes en un nodo deben sumar cero.

Una salida de amplificador operacional es un par de transistores, BJT o FETS, en una configuración push-pull que la fuente o la corriente de sumidero de los pines de alimentación. Algo como:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Entonces, en tu publicación, el circuito de salida es:

^{simular este circuito}

Esa corriente debe volver al otro lado de la fuente de alimentación, a través de la GND.