How to improve OP linearity ?

super

Dear all:
                In OP design , how can I improve opamp linearity?
! i; f7 G/ Y: ^) n# C4 S               
              ps:  OP can be any type, so don't care op type.
) u$ E- q$ q5 C                     please focus on opamp external circuit method.

          thanks.

finster

我個人的看法是,增加OP Amp本身的gain即可改進linearity issue
% s5 n# j( R/ e$ A另外,如果工作電壓是3.3V,而你比較在意0V~3.3-Vt之間的linearity,要用P-type input OP Amp,反之則用N-type input OP Amp
% z" M2 a" }% t: V如果是0V~3.3V均很在意的話,那就要用rail-to-rail OP Amp(亦即input為P-type和N-type的OP Amp)
3 p/ }- C5 k1 \% P6 h2 b- ~最後,我試過如果gain約在50dB以上,那用unity gain buffer來測試OP Amp的linearity,誤差大概會在20mV以下

youngvate

原帖由 finster 於 2008-3-10 11:09 PM 發表
我個人的看法是,增加OP Amp本身的gain即可改進linearity issue
另外,如果工作電壓是3.3V,而你比較在意0V~3.3-Vt之間的linearity,要用P-type input OP Amp,反之則用N-type input OP Amp
+ l! G! {3 L; O) q6 K4 C如果是0V~3.3V均很在意的話, ...

* h: {5 s4 y4 F# N8 Z* @
" S2 c( d5 F4 @( `3 g前輩,打擾一下,為什麼和我學得不同?我記得從Vin(differential) v.s. Id(differetial)圖來看,slop越緩,gain越小,線性度越好,slop 越陡,gain越大,線性度越差,Razavi的書也說到要能增加線性度且維持較大的gain不容易,須要一些技巧.關於你說的 增加OP amp.的gain 可以改進linearity真得和我學的有衝突,實在不懂請賜教.

. Y! \6 P/ w9 p6 c+ M( d謝謝

賴永諭

負回授不是可以增加線性度..可參考Razavi書本ch13..
# {$ ?6 t3 @; L. `+ ~5 G/ K7 W希望對你有用哩...

finster

原帖由 youngvate 於 2008-3-11 12:15 PM 發表
4 z, q$ y# d0 |% Z% B, M: M: Z- k
3 F; a0 J; l* x8 O& j; l
+ l: U+ g( G9 |- R3 h, U前輩,打擾一下,為什麼和我學得不同?我記得從Vin(differential) v.s. Id(differetial)圖來看,slop越緩,gain越小,線性度越好,slop 越陡,gain越大,線性度越差,Razavi的書也說到要能增加線性度且維持較大的gain不容易 ...

& }* y. F# i% S) J我這邊講的linearity,是把op amp接成unity gain buffer
接著從inp端作dc sweep,從0V一直掃到工作電壓,並觀察(Vout-Vinp)的結果
# [$ s4 n4 A+ s. D& W從awaves來看,X軸為Vinp的dc sweep,Y軸為Vout-Vinp,便可看出其linearity的特性為何
/ j! n0 N) F* g8 X( `以上是以模擬和圖示來看
再來,linearity的定義要看你是以那種測量方式的linearity,我這邊提的是以unity gain buffer來量測的linearity
因為這是最直觀且直接評定op amp的linearity方式,如果你所設計的op amp的linearity不佳,那接成unity gain buffer時,output waveform便無法追著input waveform的變化而變化,以P-type input的op amp來說,它在低電壓輸入時,gain值較高,output waveform可以很漂亮的追著input waveform,但一旦input waveform升到1/2工作電壓時,p-type input便會慢慢進入triode region,此時op amp的gain便會慢慢變小,則其linearity便會慢慢變差,當然,如果你的電路設計功力夠好的話,可以改進此一先天的問題,而n-type input的op amp則和p-type input的相反
linearity對op amp而言,不同的應用有不同的解釋和量測,我這邊提的是以unity gain buffer的linearity量測,當然gain愈高,其linearity愈佳

super

所以 finster 大大的意思是說
* V0 @, v; n" _- c' k0 J+ ]/ l0 I/ r  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看
; ?; v$ C, I  e3 i% M5 O+ r  N  而不是用open loop gain的方式嗎 ?
/ s7 s/ p4 u' {' W- }& o2 M
因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT
. w- U. D. j# p" I: O; @ 的curve來看, 就會看到in-out的 curve , 這也是可以看線性的方法 .
  可是這是以open 的方式來看....和大大說的方法不一樣 ..

monkeybad

OP一般都是接成負回授在使用的
. ?# e# ?) O5 X- C0 U! ^( \3 ?通常都是拿來做buffer 或是做線性的放大
在Razavi CH13有提到 可以用gain error來代替看線性度
OP gain越大 線性度越好

finster

原帖由 super 於 2008-3-13 06:22 PM 發表
& U) _1 t1 W8 H+ P所以 finster 大大的意思是說
  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看
  而不是用open loop gain的方式嗎 ?
# V9 s. c6 i! V. M* C7 H
因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT
% S# w7 z' R6 h 的curve來看, 就會看到in- ...

1 Z( w/ ~# C- Q" b; M3 |4 G; W
0 ]3 z5 A# `2 }
5 u  _, ~# A6 v8 |4 u5 E
2 o9 ]1 I( _9 ?; ~# f  @5 B$ s
5 z7 c' z- f0 n+ d* |- R我想,有必要解說一下為何我們是用unity gain buffer來評量op amp的linearity
unity gain buffer它的最大特點是op amp的gain為1,所以,輸出信號會等於輸入信號,顯而易見的,只要op amp的lineaity不佳,輸出信號便很容易可被看出它沒有跟隨輸入信號的變化而變化,同時,也可看出op amp的linearity是在多少電壓的輸入信號後便開始出現linearity isse
故而,要評定op amp的輸出信號和輸入信號的linearity,當然是把op amp接成unity gain buffer的形式是最直接且最方便的架構
, _1 H$ v: Z( ^! ]5 @也正因為此一原因,我們在評定op amp的linearity,我們都是接成unity gain buffer的方式來評量
: p& v5 j/ g2 u" j4 j# r當然,誠如我在前面留言所提,也有其他方式可以來測op amp的linearity,不過,都還沒有用unity gain buffer形式來的直觀且直接容易了解

1md11

我想op的非綫性如噪聲，差動輸入的非綫性，工藝匹配導致的非綫性是固有的，導致openloop有很大的非綫性；一般應用op時採用feedback結構，高增益可以提高綫性度；其次可以採用差動輸入；THD好，非綫性越小~

kevin

我覺得上述unit gain buffer的測試,把OPAMP的gain error 及non-linearity混在一起
( J' N0 h2 B3 \* V+ M測試了.所測到的值為gain error 不是non-linearity.要把Vout-vs-Vin的兩個左右端連成
' E+ a( a# D! s3 B7 m& o, t2 Z4 c4 j! u一直線後,再去記算Vout與此直線的誤差,才是non-linearity.
" [: s3 s. n! v6 ]2 y4 {通常feed back opamp都有gain error ,而non-linearity比gain error 小,
所以在選OPAMP的 open-loop gain 都選open-loop gain 較大,以降低gain error 及non-linearity.真正OPAMP 的non-linearity要從frequency domain 去測它的3rd harmonic distortion(指differential 架構).

jalapeno5566

感謝大大的分享~~我會好好的珍惜