How to improve OP linearity ?

super

Dear all:
; r; N0 k6 h4 g( f$ K                In OP design , how can I improve opamp linearity?
               
- G0 v& i) M8 U4 p3 o# f              ps:  OP can be any type, so don't care op type.
                     please focus on opamp external circuit method.

          thanks.

jalapeno5566

感謝大大的分享~~我會好好的珍惜

kevin

我覺得上述unit gain buffer的測試,把OPAMP的gain error 及non-linearity混在一起
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
一直線後,再去記算Vout與此直線的誤差,才是non-linearity.
' j+ X8 n5 ^/ H3 y' M! G3 A! A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).

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~

finster

原帖由 super 於 2008-3-13 06:22 PM 發表
所以 finster 大大的意思是說
! f7 T3 o6 Q0 j( [  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 ?
% S3 k# K, C2 `9 W) I( s  p
因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT
的curve來看, 就會看到in- ...

# s2 a6 b2 |  y7 R5 d; J  E4 M
3 i% _. r5 X6 S0 Q' T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
+ A) ~& F4 p  J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
- H* x- E. {/ _* U& [8 X7 X9 r, {; J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
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

monkeybad

OP一般都是接成負回授在使用的
通常都是拿來做buffer 或是做線性的放大
( Z3 D4 o/ Q7 c/ ~3 V% r) n4 l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

super

所以 finster 大大的意思是說
& F  r5 G, B$ x4 j+ }, J  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看
( p3 h0 u) e) j4 }' P# u  而不是用open loop gain的方式嗎 ?
8 J5 |  a! N/ i' q  ]  ]7 `2 Q: T
因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT
的curve來看, 就會看到in-out的 curve , 這也是可以看線性的方法 .
  E, E: s1 m, B8 o8 l  可是這是以open 的方式來看....和大大說的方法不一樣 ..

finster

原帖由 youngvate 於 2008-3-11 12:15 PM 發表
6 S% n2 Z$ d: P0 O0 l6 G: _* O! `

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 ...

! l$ ^. {  ]- \( R: A; d7 J
- v% j$ I! k# m6 y1 x, v7 \
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
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
以上是以模擬和圖示來看
7 s, u' \/ i4 U4 d0 I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
; u- i* R0 u9 y* ^/ }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
; W( p0 Y6 F4 X1 M# O3 Y$ O1 Ylinearity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

賴永諭

負回授不是可以增加線性度..可參考Razavi書本ch13..
希望對你有用哩...

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
如果是0V~3.3V均很在意的話, ...

$ S, z$ s/ Q, A8 M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.
- c2 h/ U* Y8 G+ H2 q5 D5 w8 ^
+ n+ C; W# J" G, U8 }* {; R# U謝謝

finster

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
( T' v( Z  t2 E3 {+ D7 ^- X/ P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)
7 C: D: }) i2 C' O. B5 c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