A défaut d’un amplificateur avec des entrées essentiellement « Rail to Rail », aussi bien vis à vis du rail négatif que du rail positif, on devrait pouvoir utiliser un boitier amplificateur LM358 (×2) ou LM348 (×4) voir un boitier comparateur LM393 (×2) ou LM339 (×4), l’essentiel étant qu’il puisse encore fonctionner avec une tension de polarisation en mode commun égale voir légèrement inférieure au rail négatif.
Les schémas simplifiés respectifs de ces amplificateurs/comparateurs sont issus du même principe avec un étage d’entrée différentiel à base de transistors PNP latéraux combinés en darlington. La différence majeure se situe au niveau de leur sortie, à transistors complémentaires pour l’amplificateur LM358 et à collecteur ouvert pour le comparateur LM393.
Le principe est donc de vérifier la compatibilité de ce type d’amplificateur/comparateur avec une version simplifiée du schéma original :
Le circuit est réalisé avec des composants immédiatement disponibles. Le MOSFET est un IRF630, la valeur du shunt est portée à 100 ohms pour limiter le courant à une valeur raisonnable avec une tension d’alimentation de 12 volts. La sortie à collecteur ouvert du comparateur LM393 nécessite une résistance de charge, en l’occurrence la résistance R0 de 5,1 k?.
1ère vérification. Seuls sont câblés le shunt et le mosfet IRF630. La gate du mosfet est court-circuitée avec son drain pour vérifier que le courant dans le shunt est bien nul quand le montage est alimenté en 12 volts.
Effectivement le mosfet est bien pincé, aucune tension est décelable aux bornes du shunt avec un multimètre sur le calibre 200 mV.
Câblage et vérification du fonctionnement avec un LM393.
La tension aux bornes du shunt évolue sans à-coup avec la rotation de la vis du potentiomètre multi-tours, cependant le courant ne s’annule pas, on mesure une tension de 180 mV aux bornes du shunt, soit un courant de 1,8 mA.
Vérification avec un LM358.
Le LM358 remplace immédiatement le LM393 sur le support. La résistance de charge R0 aurait dû être dessoudée car elle est théoriquement devenue inutile. Mais comme le transistor PNP de son étage de sortie est capable d’absorber un courant jusqu’à 10 mA et que cette résistance permet à la tension de sortie de pouvoir évoluer jusqu’à celle du rail d’alimentation positif en court-circuitant en quelque sorte le transistor NPN, autant la conserver.
Et cette fois le courant s’annule presque, 1,6 mV sur le shunt soit un courant de 16 µA, plus de 100 fois moins qu’avec le LM393!
Le problème c’est que le LM358 est compensé en fréquence alors que le LM393 ne l’est pas, ce qui pourrait être la source du dysfonctionnement constaté.
Nouvel essai avec le LM393.
Plutôt que de sortir l’oscilloscope pour vérifier exactement ce qui se passe en sortie du LM393, autant souder immédiatement un condensateur de 100 nF entre sortie et masse pour calmer toute velléité à osciller, c’est bien plus rapide!
Et cette fois-ci la tension mesurée aux bornes du shunt s’établit à 1,1 mV soit un courant de 11 µA quand le potentiomètre est à zéro, presque 200 fois moins qu’avec l’essai précédent.
Et pour un courant absorbé de 50 mA, la tension entre gate et source du IRF630 est de l’ordre de 3,9 volts, tension assez proche des 3,5 volts mesurés sur un IRF530 par Sylvain.