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[問題求助] How to improve OP linearity ?

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1#
發表於 2008-3-10 17:49:23 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
Dear all:- G/ W' C4 j9 \! m: ?
                In OP design , how can I improve opamp linearity?$ [/ U- n: W  i. |6 R
                3 |$ G0 B2 }/ z* z% @% F' m
              ps:  OP can be any type, so don't care op type.* \% S( i/ F+ s! T
                     please focus on opamp external circuit method.# k- f1 Z+ J4 j- E' t
$ k, y, h- O% t$ v7 l
          thanks.
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2#
發表於 2008-3-10 23:09:08 | 只看該作者
我個人的看法是,增加OP Amp本身的gain即可改進linearity issue: z# P9 [; O! }/ @
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
: a# l  t" H. h7 _. s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)1 m6 y' M" w+ B; B0 N, @  d
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

評分

參與人數 2 +7 收起 理由
yhchang + 4 Good answer!
super + 3 學到不少!

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3#
發表於 2008-3-11 12:15:56 | 只看該作者
原帖由 finster 於 2008-3-10 11:09 PM 發表
( O3 E0 _" n  s7 f. J3 [9 T我個人的看法是,增加OP Amp本身的gain即可改進linearity issue
+ g7 q! ?. y  |  V! R- m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" p: r1 ~9 O: Y4 E2 y* N6 \+ ~
如果是0V~3.3V均很在意的話, ...

9 a9 z* x, p- u1 `+ n1 v0 n/ O! @! Y* K: s% u* J9 J5 D, S/ ^
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.+ M3 i! X4 L  U) K1 M( x9 J

/ E" _% _9 b/ ^, ?謝謝
4#
發表於 2008-3-11 19:58:04 | 只看該作者
負回授不是可以增加線性度..可參考Razavi書本ch13..4 D! g5 v! m. Z# d7 t: ?
希望對你有用哩...
5#
發表於 2008-3-12 01:29:49 | 只看該作者
原帖由 youngvate 於 2008-3-11 12:15 PM 發表
: T6 }/ t3 {' n. |$ u
3 W8 Y) u, M) R4 ^8 A1 p% g' q7 W% k
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 ...

& C6 n" w' y+ R: Y; Z" E1 U( d5 ?1 h1 Q) A0 N' }" I

9 a, W( \* L& P# {/ p我這邊講的linearity,是把op amp接成unity gain buffer
  [; g, N5 }9 h1 c( ?0 W7 Q, ~, p2 i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
3 B, G, B4 X. d& x/ Y% o1 D% Z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
' G; c' b2 w6 K) F* [以上是以模擬和圖示來看0 s: p7 y2 o/ g; e' M, q
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# Z  F1 A$ {/ _. [7 F0 a) ?
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: ~: _8 t% O4 W( X1 u
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

點評

言之有序 道之以理,精華。  發表於 2015-3-24 11:42 PM

評分

參與人數 2 +9 收起 理由
yhchang + 4 Good answer!
youngvate + 5 前輩,謝謝,我了解了! 真是見君一解勝讀很多

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6#
 樓主| 發表於 2008-3-13 18:22:52 | 只看該作者
所以 finster 大大的意思是說
3 F. t# y9 v) m% \5 F- U4 {  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看
" o( @" J  r" f/ J  而不是用open loop gain的方式嗎 ?9 w, M. }) x  L. X% D' @8 g7 t2 @3 K
# h, Q" @: e" H" a; {
因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT7 j7 y8 r- X  i" U
的curve來看, 就會看到in-out的 curve , 這也是可以看線性的方法 .
' F% L9 T6 ^' I) ?" A6 {5 l  可是這是以open 的方式來看....和大大說的方法不一樣 ..
7#
發表於 2008-3-14 11:32:59 | 只看該作者
OP一般都是接成負回授在使用的
2 n1 Y0 _4 `+ s5 v5 D4 }" y7 z& Z# P通常都是拿來做buffer 或是做線性的放大
" J) a3 O0 x- J# D5 _$ ~) k在Razavi CH13有提到 可以用gain error來代替看線性度2 A0 `' S2 i& L2 W; Z. Q0 e6 W
OP gain越大 線性度越好
8#
發表於 2008-3-14 13:52:41 | 只看該作者
原帖由 super 於 2008-3-13 06:22 PM 發表 ' C5 K2 L$ w6 {3 Z9 R3 Q
所以 finster 大大的意思是說 1 q0 j& ?& r# Q$ b" w
  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看0 [+ Z! X% i5 j7 P
  而不是用open loop gain的方式嗎 ?
) L8 u" D$ T' b0 J8 |8 R. Z% a% |' G8 S) w
因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT) i( p9 X& E6 m( h
的curve來看, 就會看到in- ...
- F! Q: n0 J7 h5 O- `1 d, h+ o/ }
1 i& T8 A) L- j  I: n/ D4 x2 \

; b+ C# _. A, R% }' E0 R7 r& {8 Q% z0 p) s$ \7 v. d9 @: U- }
/ {% j6 T0 o* F! G9 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
0 F  Q+ t0 h8 C, `/ i2 T% Sunity 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  v4 ?. ~& t! |; w
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
. s, b8 L2 Y, {1 B5 I$ B* B! r- ~* \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$ X1 x4 `8 P( g8 G0 f
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
9#
發表於 2008-3-15 17:38:58 | 只看該作者
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~
10#
發表於 2008-3-17 13:37:59 | 只看該作者
我覺得上述unit gain buffer的測試,把OPAMP的gain error 及non-linearity混在一起
2 n0 f( x$ D% 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# u$ Y2 n% q5 \
一直線後,再去記算Vout與此直線的誤差,才是non-linearity.
9 j( V5 }* `) p5 s通常feed back opamp都有gain error ,而non-linearity比gain error 小,4 M/ B( y8 k! s* Y# J
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).
11#
發表於 2015-3-1 18:45:49 | 只看該作者
感謝大大的分享~~我會好好的珍惜
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