"Rail to rail", LM 358, soustracteur

[m***@gmail.com]

Hello,

Le LM 358 est un AOP "alimentable" en mono-tension et capable d'approcher son alimentation négative, le 0V si on est en 0-12V, par exemple (il a un NPN dans l'étage de sortie). J'avais un soustracteur à réaliser en mono-tension et c'est donc en suivant cette ligne de pensée, et avec l'assentiment d'ISIS (dont le modèle SPICE du LM358 (LM358/NS) présente beaucoup (trop ?) de simplifications) que j'ai réalisé (câblé) un tel soustracteur. J'ai été surpris de constater que celui-ci n'arrivait pas à cracher moins que 0.62 V pour certaines soustractions (2v - 1.8v, par exemple).

Les résistances, toutes identiques, valaient 2.5k, je n'ai donc pas suspecté les courants de polarisation, je ne vois pas non plus comment le mode commun peut expliquer la chose. D'autant que le soustracteur fonctionne pour certaines soustractions et qu'en alimentation symétrique il fonctionne parfaitement. J'avais déjà rencontré des problèmes semblables avec ce circuit et d'autres donnés pour pouvoir approcher GND.

Quelqu'un a-t-il l'explication ? Pourquoi un circuit construit pour approcher GND d'un Vce_sat de NPN (0.1 V max) n'arrive-t-il pas à cracher moins que 0.62 V ? (tout en fonctionnant bien en alimentation symétrique, donc).

cdlt.

Michel.

[Cl.Massé]

Post by m***@gmail.com
Hello,
Le LM 358 est un AOP "alimentable" en mono-tension et capable d'approcher son
alimentation négative, le 0V si on est en 0-12V, par exemple (il a un NPN dans
l'étage de sortie). J'avais un soustracteur à réaliser en mono-tension et
c'est donc en suivant cette ligne de pensée, et avec l'assentiment d'ISIS
(dont le modèle SPICE du LM358 (LM358/NS) présente beaucoup (trop ?) de
simplifications) que j'ai réalisé (câblé) un tel soustracteur. J'ai été
surpris de constater que celui-ci n'arrivait pas à cracher moins que 0.62 V
pour certaines soustractions (2v - 1.8v, par exemple).
Les résistances, toutes identiques, valaient 2.5k, je n'ai donc pas suspecté
les courants de polarisation, je ne vois pas non plus comment le mode commun
peut expliquer la chose. D'autant que le soustracteur fonctionne pour
certaines soustractions et qu'en alimentation symétrique il fonctionne
parfaitement. J'avais déjà rencontré des problèmes semblables avec ce circuit
et d'autres donnés pour pouvoir approcher GND.
Quelqu'un a-t-il l'explication ? Pourquoi un circuit construit pour approcher
GND d'un Vce_sat de NPN (0.1 V max) n'arrive-t-il pas à cracher moins que 0.62
V ? (tout en fonctionnant bien en alimentation symétrique, donc).

Je penserais à une question de tension de seuil d'une jonction, diode ou
transistor, qui est justement de 0.6 V pour le silicium.

[Jean-Christophe]

(snip crap) Pourquoi un circuit construit pour
approcher GND d'un Vce_sat de NPN (0.1 V max)
n'arrive-t-il pas à cracher moins que 0.62 V ?

| Je penserais à une question de tension de seuil d'une jonction,
| diode ou transistor, qui est justement de 0.6 V pour le silicium.

Le fait est que le Vce d'un transistor à jonctions au silicium
peut descendre bien au-dessous de son Vbe d'environ 650 mV.
( en régime de sur-saturation on peut facilement
atteindre des tensions Vce de l'ordre du millivolt )

Mais ta remarque confirme que celui qui pose cette question
a mal interprété sa mesure de la tension de sortie de l'AOP,
et n'a pas compris le principe de fonctionnement du circuit.
(dont le schéma n'a pas été posté, interdisant toute analyse)

[m***@gmail.com]

Oui,ça y ressemble ... Mais je ne vois pas comment le NPN de sortie (Q24 sur le schéma donné) visible ici: http://html.alldatasheet.com/html-pdf/3067/MOTOROLA/LM358/776/3/LM358.html pourrait imposer exactement et avec constance un seuil de diode et pourquoi ce défaut. Le plus troublant est que le montage fonctionne pour certains couples de tensions d'entrée du soustracteur ! Mais pour d'autres il refuse de descendre en dessous de ce seuil, à 0.3v, par exemple, alors qu'il a été construit pour le faire. Je ne m'explique pas ce dysfonctionnement et personne ne semble pouvoir l'expliquer.

Il faudrait interroger les fabriquant mais je ne sais pas où le faire.


Michel.

Post by Cl.Massé
Je penserais à une question de tension de seuil d'une jonction, diode ou
transistor, qui est justement de 0.6 V pour le silicium.
--
~~~~ clmasse on free F-country
Liberty, Equality, Profitability.

[Jean-Christophe]

Post by m***@gmail.com
Pourquoi un circuit construit pour
approcher GND d'un Vce_sat de NPN (0.1 V max)
n'arrive-t-il pas à cracher moins que 0.62 V ?

| On 3 nov, 20:02, "Cl.Massé" :
| Je penserais à une question de tension de seuil d'une
| jonction, qui est justement de 0.6 V pour le silicium.

Post by m***@gmail.com
http://html.alldatasheet.com/html-pdf/3067/MOTOROLA/LM358/776/3/LM358.html

Il est visible pour tout le monde sur le schéma donné
que la liaison interne entre la sortie de l'AOP et le négatif
de son alim n'est pas faite via Q24 mais via le collecteur de Q10.

Post by m***@gmail.com
Je ne m'explique pas ce dysfonctionnement
et personne ne semble pouvoir l'expliquer.

C'est d'autant plus étonnant que la réponse à ta question
a déja été donnée sur fse, et encore une fois ce soir même:
http://groups.google.com/group/fr.sci.electronique/msg/983440eff9229731

Post by m***@gmail.com
Il faudrait interroger les fabriquant mais je ne sais pas où le faire.

Je doute que le fabricant perde son temps à répondre à une
question demandant pourquoi un AOP qui n'est pas rail-to-rail
n'a pas le comportement d'un AOP qui est rail-to-rail.

fu2 fse.

[m***@gmail.com]

Je me suis trompé C.I Massé c'est le NPN Q10 qui fixe le Vol_min de L'AOP (donc un Vce-sat à faible courant) et non Q24. Cela dit cela ne change rien, que ce soit un NPN ou un autre je ne vois pas comment et pourquoi un seuil de diode arrive là. Cela dans l'hypothèse que ces 0.62v soient bien un seuil de diode. Ce qui n'est pas démontré.

Cdlt.

Michel.

Post by Cl.Massé

Post by m***@gmail.com
GND d'un Vce_sat de NPN (0.1 V max) n'arrive-t-il pas à cracher moins que 0.62
V ? (tout en fonctionnant bien en alimentation symétrique, donc).

Je penserais à une question de tension de seuil d'une jonction, diode ou
transistor, qui est justement de 0.6 V pour le silicium.
--
~~~~ clmasse on free F-country
Liberty, Equality, Profitability.

[Jean-Christophe]

Post by m***@gmail.com
Je me suis trompé C.I Massé c'est le NPN
Q10 qui fixe le Vol_min de L'AOP et non Q24.

12 minutes avant toi ...

| 3 nov, 23:15, Jean-Christophe :
| la liaison interne entre la sortie de l'AOP et le négatif de
| son alim n'est pas faite via Q24 mais via le collecteur de Q10.
| http://groups.google.com/group/fr.sci.physique/msg/23819df507196a22

... juste le temps qu'il t'a fallu pour lire mon
message puis poster ton ... « erratum » (sic)

Post by m***@gmail.com
je ne vois pas comment et pourquoi un seuil de diode
arrive là. Cela dans l'hypothèse que ces 0.62v soient
bien un seuil de diode. Ce qui n'est pas démontré.

0,65 V est non seulement le seuil d'une diode mais
aussi le Vbe d'un transistor à jonctions en conduction.
Coincidence ?

Et c'est bien ce que Marcel Béliveau prétend avoir mesuré.
Coincidence ?

Vous le saurez au prochain épisode de « surprise sur prise ».

fu2fse

[Jean-Christophe]

Post by m***@gmail.com
Le LM 358 est un AOP "alimentable" en mono-tension
et capable d'approcher son alimentation négative,
le 0V si on est en 0-12V, par exemple
(il a un NPN dans l'étage de sortie).

Le transistor qui relie la sortie du LM358 à son
alimentation négative n'est pas un NPN mais un PNP,
comme on le voit à la page 4 de sa datasheet :
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm358.pdf

Post by m***@gmail.com
J'ai été surpris de constater que celui-ci n'arrivait pas
à cracher moins que 0.62 V pour certaines soustractions

Le Vce.sat du transistor de sortie n'est pas garanti si l'on ne
respecte pas *TOUS* les autres paramètres de la spécification,
de plus ces 0,62 V représentent précisément
le seuil de tension de conduction d'une jonction PN :
autant de raisons de douter de ton 'interprétation' des faits.
Avant de t'expliquer pourquoi ton montage ne fonctionne pas,
il faut d'abord que tu postes le schéma *complet* du circuit.

Post by m***@gmail.com
en alimentation symétrique il fonctionne parfaitement.

Avec une alim symétrique la sortie de l'AOP peut évidemment
descendre à zéro Volt, puisqu'en symétrique le zéro Volt
ne représente que la *moitié* de la tension totale de l'alim.

Post by m***@gmail.com
Quelqu'un a-t-il l'explication ?

L'explication demandée a déja été fournie sur fse
- par plusieurs intervenants et depuis deux semaines déja -
et consiste en ce que le LM358 n'est pas un AOP rail-to-rail.
La solution à ton 'problème' (qui n'en est pas un) consiste
à utiliser un AOP rail-to-rail, qui est justement fait pour ca.

( pour les physiciens, précisons que « rail-to-rail » signifie
justement que la tension de sortie du composant peut fournir
une tension aussi proche que l'on veut de la tension
d'alimentation dudit composant, et que ce genre d'option
est exactement destinée à résoudre le genre de problème
dont se plaint la personne qui poste la question d'origine )

Le problème ayant été mal compris, il a été mal posé,
mais lorsqu'on l'a compris il n'y a plus aucun problème.

[m***@gmail.com]

J'ai trouvé un site Américain où j'ai posé la question (lien donné à la fin). Une réponse satisfaisante a été donnée. Elle ne fait naturellement intervenir aucune tension de déchet et pas non plus le fait que l'amplificateur est ou n'est pas "rail to rail". Elle indique donc, comme je l'ai dit, que le montage doit en toute logique fonctionner et elle précise que si il ne le fait pas cela est induit par une limite sur le courant que le circuit peut absorber ou produire à basse tension de sortie (12 µA à 200 mV d'après la documentation, ce qui est bien inférieur effectivement à ce que mon montage demandait).

Il est donc précisé, en toute cohérence, qu'il faudrait augmenter la valeur des résistances pour limiter ce courant. J'avais mis des 2.5k ce qui est assez faible, il est vrai, et je n'avais pas pensé à cela.

En résumé:

1- Le LM358 a été construit pour descendre proche de la référence des potentiels. Sa documentation indique quelques mV comme limite (Vol_min). Et ceci qu'il soit "rail to rail" complètement, ou pas du tout.

2- Conséquemment il devait fonctionner en soustracteur et produire toutes les tensions positives de sortie supérieures à Vol_min demandées par la fonction soustraction, cela en étant alimenté en 0v-12v. Ce qu'il ne faisait pas.

3- Le circuit, à priori en défaut, ne l'est pas. La documentation indique effectivement que si il sait descendre à quelques mV de GND il ne peut le faire qu'à la condition de ne générer ou absorber que de très faibles courants. Il n'est donc pas en défaut.


La conclusion est donc la suivante : Il faut penser, dans ce genre de montage à limiter les courants de rétroaction. Le circuit ne souffre d'aucune tension de déchet d'ordre de 620 mV si ces précautions sont prises.

J'espère que cela pourra aider. En tous cas pour moi le sujet est clos.


Cdlt.

Michel

REPONSE DONNEE ICI :

https://groups.google.com/forum/?hl=fr&fromgroups=#!topic/sci.electronics.design/ddi18oUqub0

[Jean-Christophe]

Post by m***@gmail.com
1- Le LM358 a été construit pour descendre proche
de la référence des potentiels. Sa documentation
indique quelques mV comme limite (Vol_min). Et ceci
qu'il soit "rail to rail" complètement, ou pas du tout.

Déja dit : le LM358 n'est *pas* rail-to-rail.
Dans le cas le plus défavorable, sous 12 V avec 2,5 k
le courant maximal nécéssaire ne dépasse pas 5 mA :
avec un rail-to-rail le problème ne se serait même pas posé.

Post by m***@gmail.com
2- Conséquemment il devait fonctionner en soustracteur et produire
toutes les tensions positives de sortie supérieures à Vol_min
demandées par la fonction soustraction, cela en étant alimenté
en 0v-12v. Ce qu'il ne faisait pas.

Déja dit : un composant ne fonctionnera correctement *QUE*
si *TOUTES* ses spécifications auront été respectées:
| On 3 nov, 20:59, Jean-Christophe
| Le Vce.sat du transistor de sortie n'est pas garanti si l'on ne
| respecte pas *TOUS* les autres paramètres de la spécification

Post by m***@gmail.com
3- Le circuit, à priori en défaut, ne l'est pas.
La documentation indique effectivement que si il sait descendre
à quelques mV de GND il ne peut le faire qu'à la condition
de ne générer ou absorber que de très faibles courants.

Cela confirme ce qui a été dit depuis plusieurs jours déjà:

- Une simulation informatique n'est pas une garantie,
et n'évite pas de devoir (et savoir) raisonner sur les circuits.

- L'alim symétrique est inutile, c'est
du mercurochrome sur une jambe de bois.

- Les spécifications du LM358 écrites noir sur blanc
dans sa datasheet n'ont été ni comprises ni respectées.

- Un AOP rail-to-rail aurait évité ce problème dès le début.

[m***@gmail.com]

J'ai trouvé un site Américain où j'ai posé la question (lien donné à la fin). Une réponse satisfaisante a été donnée. Elle ne fait naturellement intervenir aucune tension de déchet et pas non plus le fait que l'amplificateur est ou n'est pas "rail to rail". Elle indique donc, comme je l'ai dit, que le montage doit en toute logique fonctionner et elle précise que si il ne le fait pas cela est induit par une limite sur le courant que le circuit peut absorber ou produire à basse tension de sortie (12 µA à 200 mV d'après la documentation, ce qui est bien inférieur effectivement à ce que mon montage demandait).

Il est donc précisé, en toute cohérence, qu'il faudrait augmenter la valeur des résistances pour limiter ce courant. J'avais mis des 2.5k ce qui est assez faible, il est vrai, et je n'avais pas pensé à cela.

En résumé:

1- Le LM358 a été construit pour descendre proche de la référence des potentiels. Sa documentation indique quelques mV comme limite (Vol_min). Et ceci qu'il soit "rail to rail" complètement, ou pas du tout.

2- Conséquemment il devait fonctionner en soustracteur et produire toutes les tensions positives de sortie supérieures à Vol_min demandées par la fonction soustraction, cela en étant alimenté en 0v-12v. Ce qu'il ne faisait pas.

3- Le circuit, à priori en défaut, ne l'est pas. La documentation indique effectivement que si il sait descendre à quelques mV de GND il ne peut le faire qu'à la condition de ne générer ou absorber que de très faibles courants. Il n'est donc pas en défaut.


La conclusion est donc la suivante : Il faut penser, dans ce genre de montage à limiter les courants de rétroaction. Le circuit ne souffre d'aucune tension de déchet d'ordre de 620 mV si ces précautions sont prises.

J'espère que cela pourra aider. En tous cas pour moi le sujet est clos.


Cdlt.

Michel

REPONSE DONNEE ICI :

https://groups.google.com/forum/?hl=fr&fromgroups=#!topic/sci.electronics.design/ddi18oUqub0

[Jean-Christophe]

(...) qu'il soit "rail to rail" complètement, ou pas du tout.

Dans le thread que tu as toi-même cité, on t'affirme le contraire :
http://groups.google.com/group/sci.electronics.design/msg/84899f7552a06c5c