Simulando un regulador de voltaje lineal con ngspice

Eso es lo que yo esperaría. No tienes un circuito muy bueno ahí, ese es el problema.

La única referencia de voltaje es la combinación en serie del 1N4004 y la unión B-E de Q1. Para un cambio de voltaje de entrada de 10V a 20V, la corriente a través de esas partes cambiará aproximadamente un orden de magnitud, por lo que se espera un cambio del 10% en el voltaje de salida.

Podría obtener un rendimiento algo mejor al reemplazar el 1N4004 con un LED verde (sin embargo, la salida ya no bajará a 2 V). También puede arrancar algo de corriente de la salida regulada para reducir el cambio porcentual en la corriente. Todavía será bastante sensible a la temperatura (aproximadamente PTAT, por lo que cambiará cientos de mV para un cambio de temperatura de 10 ° C con una salida nominal de 8V).

La mejor manera sería utilizar una referencia mejor, como LM431 (que contiene una referencia de intervalo de banda y también tiene suficiente ganancia para reemplazar el transistor). El voltaje de salida mínimo con esta configuración es Vref, que nominalmente es 1.2495V. Debe asegurarse de que 1 mA (mínimo) llegue al TL431 con el voltaje de entrada mínimo.

Hablando en términos de la teoría de control, es la ganancia de bucle que es demasiado baja para las buenas características de regulación. En muchos buenos sistemas de trabajo tenemos un opamp (sin retroalimentación interna) como parte del bucle de control (en lugar de un solo transistor). Es un hecho bien conocido que se requiere una gran ganancia de bucle para mantener la señal de error (diferencia entre la entrada y la señal de realimentación) en un valor bajo.