Transistor "perfecto" usando un amplificador operacional

No es un gran misterio aquí...

En esta configuración, el amplificador operacional ajusta el voltaje de salida de acuerdo con la diferencia entre los pines positivo y negativo para tratar de igualar esas entradas.

Cuando eso sucede, la salida debe ser$Vbe$por encima de cualquier voltaje que haya en la entrada positiva.

Como tal, este circuito funcionará hasta cero voltios. Que en ese punto estará la base$Vbe$.

Sin embargo, tratar de pasar por debajo de cero voltios en la entrada no funcionará ya que el transistor no puede absorber corriente en el emisor.

Sin embargo:

Este circuito debe utilizarse con precaución. Bajo ciertos estímulos, y dependiendo del amplificador operacional, es propenso a oscilar.

Además, tenga en cuenta que la corriente de arranque para esa lámpara puede ser más de lo que el transistor puede manejar. Mida la resistencia en frío de la bombilla para calcular la corriente de arranque que puede esperar. Sería prudente usar una resistencia base para limitar la corriente.

Tenga cuidado con el poder aquí también. El transistor necesita disipar tanta potencia como la bombilla a 6V. Eso puede ser pedir demasiado de un pequeño 2N2222. Si no sabe los vatios, mida la corriente a través de la bombilla cuando le aplica 6 V y multiplíquela por 6.

Agregar una resistencia en serie .. ~ 50R 1W por encima del transistor para compartir parte del consumo de energía y limitar la corriente también puede ser una buena idea aquí.

Dentro del transistor BJT hay un diodo, va desde la base hasta el emisor. digamos que el$V_{BE}=0.7\text{ V}$y que nunca cambia. Es la corriente que fluye de la base al emisor la que es amplificada por$\beta$y fluye del colector al emisor.

Cuando la lámpara tiene 0,1 V en sí misma, el voltaje en la base del transistor BJT es:
$0.1+V_{BE}=0.8\text{ V}$

Cuando la lámpara tiene 1 V a través de sí misma, el voltaje en la base del transistor BJT es:
$1+V_{BE}=1.7\text{ V}$

¿Puede el amplificador operacional producir 0,8 V? Sí

¿Puede el amplificador operacional producir 1,7 V? Sí

El amplificador operacional hará todo lo posible para convertir su$V^-_{input}$a su$V^+_{input}$, solo se le permite cambiar su salida para hacerlo.

Así que imagina que$V^+_{input}= 1\text{ V}$y eso$V^-_{input} = 0\text{ V}$, este es un error de 1 V, un amplificador operacional tiene una amplificación de bucle abierto de varios miles. Así que imagina que el error es de 100 mil. Ese es un valor positivo, por lo que la salida del amplificador operacional aumentará. A medida que la salida alcanza 1,7 V, la$V^-_{input}$llegará a 1 V. El error será 0 porque$V^+_{input}-V^-_{input}=0$. Esto significa que la salida no debería cambiar, 1,7 V es un buen valor.

Como puede ver, en esta configuración puede funcionar sin ningún problema.

Piense en la ganancia de bucle abierto de un amplificador operacional: la mayoría de los de baja calidad son al menos 100,000. Entonces, si la salida no está "atornillada" con fuerza contra uno de los rieles de suministro, entonces la diferencia de voltaje entre +in y -in debe ser tan pequeña como un milivoltio. Esto es lo que te da la retroalimentación negativa.

Por lo tanto, el voltaje en el emisor (-in) debe ser (dentro de lo razonable) el mismo que el voltaje en la entrada +in.

A medida que intenta esto a altas frecuencias, el circuito abierto natural de un amplificador operacional de gominola cae aproximadamente 20 dB por década desde aproximadamente 10 Hz. A 100 kHz, la fantástica ganancia de bucle abierto vista en CC se ha reducido a unos 20 dB o 100: -

Piense en un amplificador operacional con retroalimentación negativa como un sistema de control como este: -

Establece una demanda de posición y mide la posición del motor con un potenciómetro. Luego, compara la demanda con la posición real en un amplificador de error (alta ganancia) y la salida resultante acciona el motor para minimizar el error.

También podría haber acortado el sistema de esta manera: -

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