How to improve OP linearity ?

super

Dear all:
                In OP design , how can I improve opamp linearity?
" A! O, [+ T8 k0 u               
              ps:  OP can be any type, so don't care op type.
                     please focus on opamp external circuit method.
  L! m/ a; A! X. `- {. D
0 g* N' K5 z" U          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)
4 s9 [6 a3 B4 ]6 B' F/ u/ N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
, X; ~) D/ r8 j$ K4 M" S9 {* ^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 X1 w0 w9 v# m, E- n# E& s希望對你有用哩...

finster

原帖由 youngvate 於 2008-3-11 12:15 PM 發表

" u  k4 i4 k$ U6 n+ H, k0 U$ n
5 h; Z, W$ W& s2 e* i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+ g# ^) X$ d/ n2 z" C0 h
' ^0 s5 p# A/ O# @& `: Z% c
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
: b. v$ I1 r% G4 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
" a9 w  r$ Y$ B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
# E+ B7 o2 }& |" {; o2 [5 p. Klinearity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
& Z1 t3 U; v( `( _  @5 S  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看
. K/ X6 ^# u8 ]& u( [' Y1 w  而不是用open loop gain的方式嗎 ?

% g( V3 Y0 r* \" e( ]/ C因為我記的以前在跑linearity 是 sweep diff INPUT 對OUT
% Z. p/ I3 l- S1 U5 B2 l9 F 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
( C1 I. v  P2 j通常都是拿來做buffer 或是做線性的放大
& ^+ B0 w! }; q, g8 k& }# C8 I在Razavi CH13有提到 可以用gain error來代替看線性度
! y" W' e5 o2 }" d1 M( V. V  NOP 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
/ S0 J3 ~: F- t% j1 w3 K( N, R3 }/ z  大家在看線性度的時候是以接成unit gain buffer來看
5 }2 C* x6 X1 _9 J+ B  而不是用open loop gain的方式嗎 ?

! c% d9 c8 L6 a7 a* E7 E; _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- ...

" P5 u" R$ M  ]8 a8 U: a) f) F$ \

$ `, A& M( g; A1 L+ E0 X
+ P. p/ V+ f: T) i7 \
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
  w! l0 J" E5 w( runity 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
8 Y$ Z9 u# s, H, c( K. i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
# B8 _, T5 `0 d1 r* z6 O7 S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.
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