How to improve OP linearity ?

super

Dear all:
% `# _5 K& Z! A6 r8 B* P                In OP design , how can I improve opamp linearity?
               
, l) ^8 r7 h: H4 i0 `              ps:  OP can be any type, so don't care op type.
1 `8 k" k4 s/ [, ~, z) t                     please focus on opamp external circuit method.
3 u0 ^% N) J5 c9 l
          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
2 E8 d; K5 P4 O/ P5 K+ X  f- K一直線後,再去記算Vout與此直線的誤差,才是non-linearity.
- _# P' E4 K9 D% `) G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
  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 ?
  P% |: q+ m* j- }
; d3 f8 m6 \/ O2 M8 _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- ...

& K/ Z$ E! |9 S! H  q# {
  {5 X8 A% |2 ?1 Y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
5 c5 P9 B  J" A% e7 {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

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
OP gain越大 線性度越好

super

所以 finster 大大的意思是說
1 L( c' L9 }$ P5 V3 E! r  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看
. _) D5 G; t% e! g8 u8 g! L% m  而不是用open loop gain的方式嗎 ?
% e$ T+ U& X$ l9 w. Z
因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT
, C+ b; r2 F7 }$ n( z6 }  c 的curve來看, 就會看到in-out的 curve , 這也是可以看線性的方法 .
, }' k" f5 i$ ]4 Q8 b  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
$ c8 e4 d. e/ L* V
2 N' P. R2 j, [6 I. d# S( T: Q
* i3 P- N/ Y4 @1 `% Q" R& V& R( z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 ...

9 c% }9 e! Z: f+ I- W4 S
% F+ J5 r8 r, h" U8 z
我這邊講的linearity,是把op amp接成unity gain buffer
) A' B  ^7 d8 W: P) Q# p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
& D9 j( e7 a3 O3 W5 B/ D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

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
7 F  }/ m( N5 I% q我個人的看法是,增加OP Amp本身的gain即可改進linearity issue
6 V5 d+ K% o) ]& a5 t# C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, ...

+ B! R. l! q' ~# I
% D# Q' ^; `4 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.

謝謝

finster

我個人的看法是,增加OP Amp本身的gain即可改進linearity issue
* r7 q% M* m' Z& c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
3 z+ ?! J$ s3 Z; Y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)
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