¿Necesita ayuda para entender esta configuración de amplificador operacional / BJT para solucionar por qué estoy leyendo diferentes voltajes de lo esperado?

"He usado un KIA431 que 'robé' de una fuente de alimentación de conmutación rota en el tablero en lugar del LM4041CZ-ADJ especificado y me está dando el + 5V que esperaba. Estoy usando el LM336Z-5.0 como sustituto en Multisim "

Esa es la raíz de tu problema. Nunca he oído hablar del KIA431, pero ese LM336 es una parte muy diferente del LM4041. Este último le permite usar resistencias para establecer el voltaje de salida de referencia de 1.2 V a 10 V, mientras que el LM336Z-5 genera una referencia de 5 V que puede recortar en unos pocos cientos de milivoltios de cualquier manera.

Con el pot en el punto medio, el LM4041 generará una referencia de aproximadamente 2.5V, que los circuitos opamp multiplicarán por 4 para obtener +10 y -10. Con el LM336Z-5 en su lugar, obtendrá una referencia de 5 V, que los operadores intentarán multiplicar a +20 y -20, pero fallarán porque no pueden acercarse a ella dada la tensión de alimentación y la configuración del circuito.

Intente usar un LM336Z-2.5 si está disponible en su simulación.

Ah, y los transistores proporcionan una limitación de corriente en la salida. El primero es un amplificador de corriente para la salida opamp e impulsa la carga a través de la resistencia de 10 ohmios. Si la corriente que fluye a través de la resistencia alcanza aproximadamente los 600 mA, el segundo transistor comenzará a encenderse, reduciendo el Vbe del primero y limitando la salida.

a) Tendrá una capacidad de corriente de salida más alta con esta configuración en comparación con la que no tiene solo el amplificador operacional.

b) No sé si esta configuración tiene un nombre específico. Yo lo llamaría "Un BJT con limitación actual"

c) ¿Está seguro de las combinaciones R7 / R5 y R9 / R4? Esas parecen ganancias de 4. Supongo que el amplificador operacional no puede generar más (menos) que un voltaje definido (que es menor que + 15V o mayor que -15V dependiendo del amplificador operacional que esté viendo), no es lo suficientemente alto / bajo para generar el + 15V / -15V completo de su carril. Dicho esto, debes hacer que R7 = R5 y 2xR4 = R9 para obtener la ganancia objetivo de 2.

Con respecto a la caída de voltaje del diodo del que hablaste, todo lo que veo en la simulación es un voltaje oscilante (Vpp = 11.3V y Vdc = -). Háganos saber si el problema persiste después de la corrección de ganancia para pensar en ello.

Estoy de acuerdo con HatimB, los VDDs opamp son un problema.

También sugiero que agregue un límite de comentarios para cambiar los cambios de fase de su opamp; una resistencia de carga también puede ayudar, al reducir la ruta del seguidor del emisor:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Examinemos el mundo de la estabilidad. Tenemos dos retrasos en este circuito: el opamp y el transistor. Primero operaremos el transistor con una corriente de 1uA, porque 1uA es una corriente de fuga probable a través de un electrolítico en ese emisor. La ruta (desde el emisor) de un bipolar es 0.026V / Ie_amps, por lo tanto 0.026 / 1uA = 26,000 ohms. El retraso de 10uF y 26,000 ohms es 0.26 segundos. Este comportamiento muy lento, al ser monitoreado por el OpAmp a través de R3, produce un oscilador, a menos que proporcionemos una forma astuta de monitorear la salida del OpAmp, a través de C2.

¿Qué sucede si agrega una corriente intencional a través de ese emisor para reducir en gran medida la ruta del emisor? Hacer que R4 sea 10K ohms. La ruta es 0.026v / 0.001 = 26 ohms. Hemos acelerado la demora en 1,000x a 0.26 milisegundos. Pero el OpAmp sale a 1MHz y actúa muy impaciente con retrasos tan largos. De nuevo, usa C2; si R2 y R son cada uno 20,000 Ohms, el Requivalente en (-) el pin OpAmp es 20K || 20K o 10Kohm. Esfuércese por obtener una respuesta de respuesta de hasta 1MHz, o 160nanoSegundos. Usando $$ Omega * Tau = 1 $$, con $$ Omega = 2 * pi * frecuencia $$, y $$ Tau = R * C $$, sé 10Kohm & 100pF - > 1uS, por lo tanto 10Kohm y 16pF - > 160nanosegundos. Las gorras más grandes están bien.

Aquí está la gráfica BODE, junto con OpAmp sin Cfeedback y una Cload grande. Puedes alterar los parámetros y volver a ejecutarte.