Búfer de salida del amplificador operacional

Si observa las hojas de datos de los transistores utilizados, verá que habrá aproximadamente 0,7 voltios caídos a través de Q5 en saturación, 0,367 voltios caídos a través de las resistencias de emisor de 1 Ω y alrededor de 0,7 voltios caídos a través de las regiones base-emisor de Q1, P7 y P9: -

Esto me dice aproximadamente que con un suministro positivo de 17 voltios, el voltaje positivo pico máximo en la salida en una carga de 13 Ω será de aproximadamente 15,23 voltios.

Para obtener un voltaje de salida pico más alto, se requiere un cambio fundamental en la forma en que se cablea la etapa de salida O el uso de circuitos de arranque, pero los circuitos de arranque solo funcionarán bien cuando haya un contenido de CA en su señal.

Alternativamente, puede usar convertidores de CC a CC para aumentar el suministro de voltaje del controlador de 1,5 a 2 voltios por encima del riel positivo y de 1,5 a 2 voltios por debajo del riel negativo.

Ese es un circuito muy complejo para solo 1.1 A de corriente de salida. Una búsqueda del esquema de refuerzo de salida opamp produce docenas de circuitos con mayor corriente y voltaje de salida y muchas menos partes.

Jim Williams publicó varias notas de aplicaciones que son bien conocidas.

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Para reducir el margen operativo, cambie la configuración del transistor de salida a emisor común. Esto es de una nota de la aplicación Linear Tech que muestra la técnica básica:

Aquí hay un refuerzo tonto que usa MOSFET.

El circuito de la izquierda es el opamp, porque nunca se puede confiar en un modelo opamp Spice para implementar el negocio de la fuente de alimentación como se espera, por ejemplo, el modelo podría contener fuentes de voltaje/corriente dependientes de GND, lo que significa que la corriente entra o sale de los pines de suministro serán falsos.

Entonces, reemplace el desorden con un opamp. El pin inferior de R4 va al VCC del amplificador operacional, el pin superior de R3 al VDD del amplificador operacional. R6 obliga al opamp a generar una corriente, que proviene de sus pines de suministro a través de sus transistores de salida (Q7 Q6). Esto impulsa las puertas de los FET que hacen un refuerzo de corriente de salida de riel a riel. R1/R2 son la red de retroalimentación. Se requiere C2 para la compensación, asegúrese de elegir un valor que haga que el circuito sea estable. Los FET se volverán extremadamente lentos a medida que la salida se aprieta contra los rieles, por lo que si oscila, será cuando el voltaje de salida esté cerca de los rieles.

Tenga en cuenta que este es un circuito muy simple que tendrá una respuesta transitoria bastante mala ya que las puertas FET no se activan correctamente. Si esto se hace para generar CA, espere una conducción cruzada en los FET.

EDITAR:

Si puede tolerar un poco de ondulación en la salida, un chip de amplificador de clase D sería más eficiente, para esa sensación elegante más moderna "sin disipadores de calor".

Si sigue esta ruta, le recomendaría IRS2092S. Es un chip sencillo. No incluye el filtro LC de salida en el circuito de retroalimentación, lo que significa que no hay problemas de estabilidad si se excede con el filtro. Por lo tanto, puede usar un filtro de salida con una frecuencia de corte baja, que por solo unos pocos amperios costará unos cuantos dólares en inductores y condensadores. Dado que no le importa la distorsión armónica y el voltaje de salida es bajo, los MLCC funcionarían bien para las tapas del filtro de salida. Con un filtro de cuarto orden que se corta alrededor de los 5 kHz, la frecuencia de conmutación de 200 kHz debería representar solo un pequeño parpadeo en la salida. También se podrían utilizar controladores MOSFET más convencionales.

Para tener CC de precisión en la salida, se debe envolver un opamp alrededor de esta etapa de potencia. Dado que la etapa de potencia tiene un ancho de banda bastante bajo debido al filtro de salida, se necesitaría cierta compensación y no tendría la respuesta transitoria más rápida del universo, pero para una salida de CC, está bien.

Sin embargo, no es de riel a riel, pero esto ya no importa ya que con una etapa de potencia de conmutación, la disipación ya no está relacionada con la caída de voltaje de entrada-salida.