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"Rail to rail", LM 358, soustracteur (bis)

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michel legeria

unread,
Nov 3, 2012, 4:10:08 AM11/3/12
to
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.







Jean-Christophe

unread,
Nov 3, 2012, 9:04:00 AM11/3/12
to
On 3 nov, 09:10, michel legeria :

> en alimentation symétrique il fonctionne

Avec une alim symétrique la sortie de l'AOP peut
évidemment descendre à zéro Volt, parce-qu'en symétrique
le zéro Volt n'est que la *moitié* de l'alim symétrique.

> 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 ?

Déja répondu : il suffit d'utiliser un AOP *rail-to-rail*.

> 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).

Le problème est mal posé car il est mal compris;
une fois qu'il est compris il n'y a *plus* de problème.

michel legeria

unread,
Nov 3, 2012, 2:50:10 PM11/3/12
to
Hello,

La question est difficile et fait intervenir à mon avis des connaissances profondes sur la structure interne du CI comme je le suspecte ainsi que mes collègues électroniciens. Puisqu'elle ne reçoit aucune réponse valide ici je l'ai posée aussi sur le forum de physique fr.sci.physique, on ne sait jamais.

Si quelqu'un connait un autre endroit où la poser, je suis preneur. J'ai cherché des newsgroups Américain sur l'électronique sans en trouver. Si quelqu'un connait un tel endroit je suis preneur, et je l'a poserais là-bas aussi.


Michel.





Jean-Christophe

unread,
Nov 3, 2012, 3:28:27 PM11/3/12
to
On 3 nov, 19:50, michel legeria

A.K.A Marcel Béliveau :

> La question est difficile et fait intervenir à mon avis des
> connaissances profondes sur la structure interne du CI

La question est élémentaire et a recu des
réponses ici, depuis deux semaines déja.
Mais il n'est pire sourd que celui qui ne veut entendre.

> Si quelqu'un connait un autre endroit où la poser, je suis preneur.

Pose ta question lors d'un cours d'initiation à l'électronique.

Denis CAMUS

unread,
Nov 3, 2012, 3:30:40 PM11/3/12
to
Jean-Christophe a utilisᅵ son clavier pour ᅵcrire :
> On 3 nov, 19:50, michel legeria
>
> A.K.A Marcel Bᅵliveau :
>
>> La question est difficile et fait intervenir ᅵ mon avis des
>> connaissances profondes sur la structure interne du CI
>
> La question est ᅵlᅵmentaire et a recu des
> rᅵponses ici, depuis deux semaines dᅵja.
> Mais il n'est pire sourd que celui qui ne veut entendre.
>
>> Si quelqu'un connait un autre endroit oᅵ la poser, je suis preneur.
>
> Pose ta question lors d'un cours d'initiation ᅵ l'ᅵlectronique.

P't'ᅵt' ben qu'il t'a plonkᅵ ?

--
Seuls les faucons volent.
Les vrais restent au sol.


jfc

unread,
Nov 2, 2012, 4:27:01 PM11/2/12
to
Le 03/11/2012 09:10, michel legeria a �crit :
> 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 � cracher moins que 0.62 V ? (tout en fonctionnant bien en alimentation sym�trique, donc).

A cause de la *TENSION DE DECHET*
Avec alim dissym�trique on retrouve fatalement un �tat z�ro en sortie
d'Aop qui correspond � la "tension de d�chet" du rail d'alim n�gatif.

Avec alim sym�trique, la tension de d�chet est rel�gu�e aux extr�mit�s
des deux rails d'alim Vcc et Vss.
Pour limiter le probl�me, comme le dit Jean Christophe il faut utiliser
un ampli-op "rail to rail".

Jean-Christophe

unread,
Nov 3, 2012, 5:28:29 PM11/3/12
to
On 3 nov, 20:30, Denis CAMUS :

>> On 3 nov, 19:50, michel legeria
>> La question est difficile et fait intervenir à mon avis
>> des connaissances profondes sur la structure interne du CI

| On 3 nov, 20:28, Jean-Christophe :
| La question est élémentaire et a recu des
| réponses ici, depuis deux semaines déja.
| Mais il n'est pire sourd que celui qui ne veut entendre.

> P't'êt' ben qu'il t'a plonké ?

Suite à ses injures caractérielles en réponse
à un message qui n'était pas de moi, et surtout
à son incapacité à reconnaître son erreur.

Mais même s'il m'a plonké, sache que :
considérant que tout le monde peut se tromper,
il y a 12 jours je lui ai envoyé sur son email
perso l'historique de sa méprise, mais le rustre
n'a su que s'enfoncer encore plus dans l'hypocrisie;
ce n'est donc pas qu'il ne lit pas mes messages
mais c'est qu'il refuse de reconnaître ses erreurs.
(comme il patauge depuis 2 semaines avec un montage
assez simple alors qu'il prétend avoir 30 ans de métier)

Toujours est-il que sa malhonêteté reste
dûement archivée pour des années par les
serveurs usenet avec son patronyme COMPLET :
le jour où il cherchera un job et que ses employeurs
potentiels taperont son nom sur internet ... bingo !
(ce retour de bâton n'est qu'une question de temps)

> Seuls les faucons volent.
> Les vrais restent au sol.

CQFD - mais ils restent rares sur fse.

Et bien que j'ai lu le Divin Marquis, je ne comprendai
jamais ceux qui tendent le bâton pour se faire battre.
On dit qu'il faut de tout pour faire un monde, alors si
c'est là son seul plaisir, qui sommes-nous pour l'en priver ?

Jean-Christophe

unread,
Nov 3, 2012, 5:44:39 PM11/3/12
to
On 2 nov, 21:27, jfc :

| Le 03/11/2012 09:10, michel legeria a écrit :
| 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

> A cause de la *TENSION DE DECHET*. Avec alim dissymétrique
> on retrouve fatalement un état zéro en sortie d'Aop
> qui correspond à la "tension de déchet" du rail d'alim négatif.
> Avec alim symétrique, la tension de déchet est reléguée
> aux extrémités des deux rails d'alim Vcc et Vss.
> Pour limiter le problème, comme le dit Jean Christophe
> il faut utiliser un ampli-op "rail to rail".

Oui mais ce môssieu prétend, je le cite :

" Je suis électronicien depuis 30 ans.
" J'ai passé ma vie à faire des montages.
" j'ai fais tous les calculs moi-même.
" chaque équation, chaque théorie vient de moi.

( passons sous silence que les « équations » postées
sont du niveau U=R.I et que les prétendues « théories »
ne sont pas de lui mais de Monsieur Georg Simon Ohm )

Or, si ce qu'il dit était vrai, il ne tomberait pas
la tête la première dans le premier piège à cons.

http://www.youtube.com/watch?v=eQURrDYF9gY

michel legeria

unread,
Nov 3, 2012, 6:05:55 PM11/3/12
to

Jean-Christophe

unread,
Nov 3, 2012, 7:08:48 PM11/3/12
to
On 3 nov, 23:05, michel legeria _@_ gmail.com :

C'est du lourd !

Que fait Mr Breidbart ?

Nicolas Matringe

unread,
Nov 4, 2012, 5:17:20 AM11/4/12
to
Le 02/11/2012 21:27, jfc a �crit :

> Pour limiter le probl�me, comme le dit Jean Christophe il faut utiliser
> un ampli-op "rail to rail".

A la d�charge de Michel, la datasheet qu'il a post�e indique en toutes
lettres que la tension de sortie peut descendre jusqu'� la tension
d'alimentation inf�rieure. C'est pas un vrai rail-to-rail, juste un
"rail-to-max"

Nicolas

michel legeria

unread,
Nov 4, 2012, 5:57:08 AM11/4/12
to
> A cause de la *TENSION DE DECHET*
>
> Avec alim dissymétrique on retrouve fatalement un état zéro en sortie
>
> d'Aop qui correspond à la "tension de déchet" du rail d'alim négatif.
>
>
>
> Avec alim symétrique, la tension de déchet est reléguée aux extrémités
>
> des deux rails d'alim Vcc et Vss.
>
> Pour limiter le problème, comme le dit Jean Christophe il faut utiliser
>
> un ampli-op "rail to rail".


Je ne pense pas. comme je l'ai dit dans mon premier message, plutôt clairement, je pense, le LM 358 a été construit pour pouvoir approcher à bien moins que 0.62 V sa référence de potentiel basse. La documentation indique clairement que son V_Output_Low (Vol) est de quelques millivolts. Pas 620 mV.

La tension de déchet, Vol, est donc très largement excédée. De plus, comme je l'ai précisé dans mon tout premier message et maintes fois dans les autres, le même montage, toujours alimenté en mono-tension, donc, génère moins que 0.62 v (0.1 v par exemple, et c'est la bonne tension) pour certaines valeurs des tensions d'entrées.

J'avoue ne plus savoir comment dire les choses pour être compris. Je dis très exactement tout cela dans tous mes messages et depuis le premier.

En tous cas merci pour votre intervention.

Cdlt.

Michel.









michel legeria

unread,
Nov 4, 2012, 6:04:02 AM11/4/12
to
> A la décharge de Michel, la datasheet qu'il a postée indique en toutes
>
> lettres que la tension de sortie peut descendre jusqu'à la tension
>
> d'alimentation inférieure. C'est pas un vrai rail-to-rail, juste un
>
> "rail-to-max"
>


Tout à fait. Mais le plus étrange est que le montage fournissait la bonne réponse pour certaines soustractions. Et que cette réponse était par exemple 0.1v, c'est à dire bien moins que 0.62v. Attestant en cela du fait que le LM358 sait bien descendre à quelques millivolts du 0v.

Le problème n'est donc pas, comme le dit la documentation, une certaine tension de déchet. C'est toute la problématique de départ, expoqée dans mon premier message et les autres. Je me souviens maintenant que j'ai eu ce problème, sous d'autres formes, avec d'autres montages il y une quinzaines d'années, à l'époque j'avais laissé tomber, mais j'aimerais bien en avoir le coeur net maintenant.


Merci pour votre contribution.

Michel.



michel legeria

unread,
Nov 4, 2012, 7:54:09 AM11/4/12
to
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

unread,
Nov 4, 2012, 9:12:17 AM11/4/12
to
On 4 nov, 13:55, michel.legeria_@_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.


> 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


> 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.

Jean-Christophe

unread,
Nov 4, 2012, 9:18:16 AM11/4/12
to
On 4 nov, 11:17, Nicolas Matringe :

> Le 02/11/2012 21:27, jfc a écrit :
> Pour limiter le problème, comme le dit Jean Christophe
> il faut utiliser un ampli-op "rail to rail".

| A la décharge de Michel, la datasheet qu'il a postée
| indique en toutes lettres que la tension de sortie
| peut descendre jusqu'à la tension d'alimentation inférieure.

Seulement si on respecte *tous* les autres paramètres
qui sont indiqués noir sur blanc dans cette même datasheet.


> C'est pas un vrai rail-to-rail, juste un "rail-to-max"

Ce qui confirme qu'avec AOP rail-to-rail

jfc

unread,
Nov 3, 2012, 10:50:02 AM11/3/12
to
Le 04/11/2012 13:54, michel legeria a �crit :
> 1- Le LM358 a �t� construit pour descendre proche de la r�f�rence des potentiels. Sa documentation indique quelques mV comme limite (Vol_min). Et ceci qu'il soit "rail to rail" compl�tement, ou pas du tout.
>
> 2- Cons�quemment il devait fonctionner en soustracteur et produire toutes les tensions positives de sortie sup�rieures � Vol_min demand�es par la fonction soustraction, cela en �tant aliment� en 0v-12v. Ce qu'il ne faisait pas.
>
> 3- Le circuit, � priori en d�faut, ne l'est pas. La documentation indique effectivement que si il sait descendre � quelques mV de GND il ne peut le faire qu'� la condition de ne g�n�rer ou absorber que de tr�s faibles courants. Il n'est donc pas en d�faut.


Effectivement, je n'avais pas tenu compte de tes valeurs de r�sistances
qui sont faibles. Le LM358 ne peut driver que des courants assez faibles
d'o� la pr�sence d'une ddp en sortie � l'�tat 0.

je l'ai assimil� par habitude aux Aop classiques : 741, TL072 etc
lesquels donnent syst�matiquement une ddp en sortie autour de 1V �
l'�tat 0 si alim dissym�trique. Sauf que le LM358 est bel et bien un
ampli rail to rail mais � faible courant de sortie d'o� la probl�me
rencontr�.

Le LM358 est un Aop faible puissance, faible courant de repos,
int�ressant pour �tre utilis� avec des alims � piles par exemple mais
son faible courant de sortie est la raison pour laquelle je n'utilise
plus cet Aop depuis longtemps. En continu comme en alternatif il pose
souvent des probl�me de charge. En alternatif il se met par exemple �
faire de la distorsion de croisement avec des charges moyennes.

Jean-Christophe

unread,
Nov 4, 2012, 10:27:20 AM11/4/12
to
On 3 nov, 15:50, jfc :

> (...) le LM358 est bel et bien un ampli rail to rail (...)

Nulle part dans sa datasheet il n'est
affirmé que le LM358 est un rail-to-rail:
http://cjoint.com/data/0KeqxapmyBj_lm358.pdf

Par contre le LMV358 est explicitement rail-to-rail:
http://cjoint.com/data/0KeqylwnCzM_lmv358.pdf

S'il fallait encore une preuve je considère
que c'en est une ( mais je dis ca, je dis rien :o)

cLx

unread,
Nov 4, 2012, 11:07:48 AM11/4/12
to
Jean-Christophe wrote:
> Quand on utilise un AOP qui n'est pas rail-to-rail
> on évite *évidemment* d'exploiter sa sortie vers
> des tensions trop proches de ses tensions d'alim.
[...]
> avec un rail-to-rail le problème ne se serait même pas posé.
[...]
> - Un AOP rail-to-rail aurait évité ce problème dès le début.
[...]
> il persiste à ne pas comprendre pourquoi un AOP
> qui n'est pas rail-to-rail ne se comporte pas comme un AOP
> rail-to-rail
[...]
> Nulle part dans sa datasheet il n'est
> affirmé que le LM358 est un rail-to-rail:
[...]
> Ce qui confirme qu'avec AOP rail-to-rail
> le problème ne se serait même pas posé.

On le saura !

michel legeria

unread,
Nov 4, 2012, 12:04:02 PM11/4/12
to
> Effectivement, je n'avais pas tenu compte de tes valeurs de résistances
>
> qui sont faibles. Le LM358 ne peut driver que des courants assez faibles
>
> d'où la présence d'une ddp en sortie à l'état 0.
>
>
>
> je l'ai assimilé par habitude aux Aop classiques : 741, TL072 etc
>
> lesquels donnent systématiquement une ddp en sortie autour de 1V à
>
> l'état 0 si alim dissymétrique. Sauf que le LM358 est bel et bien un
>
> ampli rail to rail mais à faible courant de sortie d'où la problème
>
> rencontré.
>
>

Oui tout à fait. Le LM358 est "GND to GND" (néologisme ;o) ) et je l'employais pour cela sans avoir cherché à prendre connaissance de sa limitation en courant, cause de mes problèmes et de ceux de mes collègues. L'emploi d'un "rail to rail" complet ne changera bien entendu rien si il y a la même limitation en courant puisqu'il saturera lui aussi autour de 0 V (Ou proche de Vcc d'ailleurs !) si on lui demande des courants trop grands.

Bon j'avoue que je n'épluche pas toutes les caractéristiques d'un AOP avant de l'utiliser, et je ne pense pas être le seul ;o) . Je regarde sa doc pour vérifier si il a des caractéristiques adaptées à ce que je veux en faire (produit gain-bande passante, impédance d'entrée, de sortie etc;.) mais j'avoue n'avoir jamais relié la valeur des résistances de rétro-action à ce problème, d'où le fait que je n'ai pas regardé Vol et Iol. J'avais, en plus, mis des valeurs qui me semblaient correctes : 2.5k ! J'aurais tiqué avec 220 Ohms mais pas avec 2.5k ! Il fallait vraiment avoir été branché sur la question et connaitre la potentialité de ses problèmes pour regarder ça. Ce n'étais pas mon cas.

Bon, en tous les cas, affaire réglée ! Et je suis bien content !

Merci à tous.

Michel.





jfc

unread,
Nov 3, 2012, 1:41:56 PM11/3/12
to
Le 04/11/2012 16:27, Jean-Christophe a �crit :
> On 3 nov, 15:50, jfc :
>
>> (...) le LM358 est bel et bien un ampli rail to rail (...)
>
> Nulle part dans sa datasheet il n'est
> affirm� que le LM358 est un rail-to-rail:
> http://cjoint.com/data/0KeqxapmyBj_lm358.pdf

Premi�re page de la Datasheet deuxi�me colonne :
- Vout also goes to GND
- Large Output Voltage : 0Vdc to V+ - 1,5V

Il n'est pas "rail to rail" puisque VOH -1,5V, mais par contre VOL
descend bien � 0V comme indiqu� dans le tableau des caract�ristiques
�lectriques page 4 � "Output Voltage Swing".


Jean-Christophe

unread,
Nov 4, 2012, 1:34:00 PM11/4/12
to
On 3 nov, 18:41, jfc :

>> On 3 nov, 15:50, jfc :
>> le LM358 est bel et bien un ampli rail to rail

| Nulle part dans sa datasheet il n'est
| affirmé que le LM358 est un rail-to-rail:
| http://cjoint.com/data/0KeqxapmyBj_lm358.pdf
| Par contre le LMV358 est explicitement rail-to-rail:
| http://cjoint.com/data/0KeqylwnCzM_lmv358.pdf

> Première page de la Datasheet deuxième colonne :
> - Vout also goes to GND
> - Large Output Voltage : 0Vdc to V+ - 1,5V
> Il n'est pas "rail to rail"

Ok, nous sommes donc d'accord.


> par contre VOL descend bien à 0V comme indiqué
> dans le tableau des caractéristiques
> électriques page 4 à "Output Voltage Swing".

Cette même datasheet précise que ce 0 V n'est garanti
que si la sortie ne dépasse pas les quelques uA qui
sont à 2 ou 3 ordres de grandeur des 5 mA dûs à un
mauvais choix des résistances de feed-back qui n'ont
pas besoin d'autant de courant. RTFM, mais bon, ok.

Jean-Christophe

unread,
Nov 7, 2012, 12:30:52 PM11/7/12
to
On 6 nov, 20:14, michel.legeria_@_gmail.com :

> L'emploi d'un "rail to rail" complet ne changera bien entendu rien

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