How to improve OP linearity ?

super

Dear all:
                In OP design , how can I improve opamp linearity?
               
              ps:  OP can be any type, so don't care op type.
- c, N) s  ~0 O" K) @                     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
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,那就要用rail-to-rail OP Amp(亦即input為P-type和N-type的OP Amp)
3 e: u6 n3 ]( {: E; |; E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
- I0 G$ I5 K/ L% v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, ...

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.

謝謝

賴永諭

負回授不是可以增加線性度..可參考Razavi書本ch13..
9 E$ [& S8 r5 `8 {# \1 A' ~  N: s希望對你有用哩...

finster

原帖由 youngvate 於 2008-3-11 12:15 PM 發表

0 V, j) r& f, N3 q" S4 Q4 U5 f
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 ...

- B" K. m& V9 ?& ?0 ~9 f
. ~! a) a1 u% f9 v! b! {! O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
3 V0 e+ D* E/ X# r& ~: l- I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
& g; i  C7 O( X! k$ \, j. h% Y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
. h  Z4 F, l' t) r2 |1 ?! @5 T% Z  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 ?

. z5 E: E& N" R* e" `+ \$ h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 .
  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
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
8 [# j! u4 y" w3 mOP gain越大 線性度越好

finster

原帖由 super 於 2008-3-13 06:22 PM 發表
所以 finster 大大的意思是說
6 i( `( U- c* U- X' c  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看
- h# G, T/ o; J6 o6 Y; b  而不是用open loop gain的方式嗎 ?

因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT
  I  d& O, B! ~6 B0 g* q5 J( y 的curve來看, 就會看到in- ...

. V5 p7 b6 e5 n- W9 a& |6 k

5 n2 m, \9 y. ~/ b& [# T$ {4 R

- K% b4 S' Q" _& }+ w6 @$ f. U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
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

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
5 U+ ~( i- |( c. Z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
% J  m( m; i" l一直線後,再去記算Vout與此直線的誤差,才是non-linearity.
/ b7 Q8 n, I# Y. \6 d$ R. J. w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