具電壓內插功能的放大器電路的製作方法

2023-05-28 23:43:06 2

專利名稱：具電壓內插功能的放大器電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具電壓內插功能的放大器電路，尤其是涉及一種通過使 用較少的差動對來實現內插功能的放大器電路。
背景技術：
隨著液晶面板尺寸及解析度的增加，顯示器驅動晶片布局時所佔的面積 也越來越大，因此如何降低晶片面積及生產成本成為業界十分重要的課題。
請參考圖1,圖1為已知液晶顯示器中一驅動晶片IO的架構示意圖。驅動芯 片10用來將一 N位解析度的影像信號S—DATA轉換成一模擬輸出電壓Vo, 以驅動相對應的像素，其包含有2N條參考電壓走線11、 一數字至模擬轉換 器]2及一電壓緩沖器13。參考電壓走線ll用來提供一參考電壓產生電路(未 繪示於圖1中)所產生的2N個伽瑪(Gamma)參考電壓。數字至模擬轉換 器12用來根據影像信號S一DATA,切換輸出2N個伽瑪參考電壓中的一伽瑪 參考電壓。電壓緩衝器13則根據數字至模擬轉換器22所輸出的參考電壓， 產生後級電路所需的模擬輸出電壓Vo，並提供後級電路足夠的驅動電流。 如圖l所示，由於一個N位驅動晶片將需要2N條參考電壓走線。因此， 當驅動晶片的解析度越高時，參考電壓走線11及數字至模擬轉換器12的內 部元件的數量也越來越多，導致所佔晶片面積也就越來越可。在此情形下， 若使用具有內插功能的放大器電路來實現電壓緩衝器13,將可使參考電壓走 線11和數字至模擬轉換器12中所需的元件數目減半，其中所減少的參考電 壓可由放大器電路來內插補足。
請參考圖2,圖2為一已知具有內插功能的放大器電路20的示意圖。 放大器電路20用來將兩個輸入電壓VI及V2,通過疊加(Superposition )原 理內插產生一輸出電壓Vo,其由N型差動對21及22、 P型差動對23及24 及一輸出級25所組成。N型差動對21、 22形成類似吉爾伯特單元(Gilbert Cell)的電^各架構，分別由兩個互相匹配的N型電晶體及一偏壓電晶體所組 成。其中，N型差動對21的輸入端(即電晶體MN1及MN2的柵極)分別耦接至第一電壓VI及輸出電壓Vo，而N型差動對22的輸入端(即電晶體 MN3及MN4的柵極)則分別耦接至第二電壓V2及輸出電壓Vo。同樣地， P型差動對23、 24也具有類似吉爾伯特單元的電路架構，其中P型差動對 23的輸入端(即電晶體MP1及MP2的柵極)分別耦接至第一電壓Vl及輸 出電壓Vo,而P型差動對22的輸入端(即電晶體MP3及MP4的柵極)則 分別耦接至第二電壓V2及輸出電壓Vo。另外，N型差動對21的輸出端與 N型差動對22的輸出端互相耦接，並分別通過節點A、 B耦接至輸出級25; 而P型差動對23的輸出端與P型差動對24的輸出端則分別通過節點C、 D 耦接於輸出級25。
在操作上，由於差動對的輸出電流正比於輸入電壓與其跨導 〈Transductance〉的乘積，因此若將N型差動對21及22的跨導調整至相等， N型差動對21及22所產生的輸出電壓Vo將等於第一電壓VI及第二電壓的 平均值。同樣地，若將P型差動對23及24的跨導調整至相等，P型差動對 23及24所產生的輸出電壓Vo也會相等於第一電壓Vl及第二電壓的平均值。 其中，差動對的跨導可通過調整所對應偏電流及電晶體尺寸大小來實現，其 為本領域技術人員所知，在此不贅迷。如此一來，通過疊加原理，輸出電壓
Vo將可由下式表示+ —" + (，"謂"，其中g歸及gmp
分別代表N型差動對及P型差動對的跨導值，而輸出電壓Vo將等於兩輸入 電壓VI及V2的平均值。
因此，通過具有內插功能的放大器電路20,驅動晶片將可產生額外的
參考電壓，以減少所需的參考電壓走線及數字至模擬轉換器的內部元件的數
量，進而降低晶片的面積及生產成本。然而，由於具有內插功能的放大器電
路須使用兩組N型及P型差動對，反而增加了緩沖電路本身所佔的電路面積。

發明內容
因此，本發明的主要目的即在於提供一種具電壓內插功能的放大器電路。
本發明披露一種具電壓內插功能的放大器電路，包含有一 N型差動對 以及一P型差動對。該N型差動對具有一第一跨導值，包含有一第一差動輸 入端及一第二差動輸入端，該第一差動輸入端耦接於一第一電壓，該第二差 動輸入端耦接於一電壓輸出端。該P型差動對具有一第二跨導值，包含有一 第 一 差動輸入端及一 第二差動輸入端，該第 一差動輸入端耦接於一 第二電
6壓，該第二差動輸入端耦接於該電壓輸出端。其中，該N型差動對及該P 型差動輸出對還通過一輸出級耦接於該電壓輸出端，該電壓輸出端所輸出的 電壓是該第一電壓及該第二電壓通過該第一跨導值及該第二跨導值加權的 一內插結果。
本發明還披露一種用於液晶顯示器的驅動裝置，用以減少布局面積，其 包含有一數字至模擬轉換器以及一緩衝放大器。該數字至模擬轉換器用來根 據一數位訊號，由多個參考電壓中輸出一第一參考電壓及一第二參考電壓， 該第一參考電壓及該第二參考電壓是該多個參考電壓中的相鄰參考電壓。該 緩衝放大器耦接於該數字至模擬轉換器，包含有一N型差動對以及一P型差
動對。該N型差動對具有一第一跨導值，包含有一第一差動輸入端、 一第二
差動輸入端，該第一差動輸入端耦接於一第一參考電壓，該第二差動輸入端 耦接於一電壓輸出端。該p型差動對具有一第二跨導值，包含有一第一差動 輸入端、 一第二差動輸入端，該第一差動輸入端耦接於一第二參考電壓，該
第二差動輸入端耦接於該電壓輸出端。其中，該N型差動對及該P型差動輸 出對還通過一輸出級耦接於該電壓輸出端，該電壓輸出端所輸出的電壓是該 第一參考電壓及該第二參考電壓通過該第一跨導值及該第二跨導值加權的 一內插結果。


圖1為已知液晶顯示器中一驅動晶片的架構示意圖。
圖2為 一 已知具有內插功能的放大器電路的示意圖。
圖3為本發明一具電壓內插功能的放大器電路的實施例示意圖。
圖4為本發明用於液晶顯示器的一驅動裝置的實施例示意圖。
附圖符號說明 10
S一DATA Vo
11、 41
12、 42 13
驅動晶片
影像信號
輸出電壓
參考電壓走線
數字至模擬轉換器
電壓緩沖器VI、 V2
20、 30、 43
放大器電路 電壓
21、 22、 3] N型差動對 23、 24 、 32 P型差動對
MN1、 MN2、 MN3、 MN4、 MN5、 MN6 N型電晶體 MP1、 MP2、 MP3、 MP4、 MP5、 MP6 P型電晶體 Vbl、 Vb2 偏壓 A、 B、 C、 D 節點 25、 33 輸出級 Vout 電壓輸出端 g應、gmp 跨導值 40 驅動裝置
具體實施例方式
請參考圖3,圖3為本發明一具電壓內插功能的放大器電路30的實施
例示意圖。放大器電路30用來根據兩個輸入電壓VI及V2,內插產生一輸
出電壓Vo,其包含有一N型差動對31、 一P型差動對32及一輸出級33。
N型差動對3]具有一第一跨導值gmn，其由互相匹配的電晶體MN1 、 MN2
及一偏壓電晶體MN3所組成。N型差動對31的輸入端(即電晶體MN1及
MN2的柵極)分別用來耦接於第一電壓VI及一電壓輸出端Vout,而其輸出
端(即電晶體MN1及MN2的漏極)則通過節點A、 B耦接於輸出級33。 P
型差動對32具有一第二跨導值gmp,其由互相匹配的電晶體MP1、 MP2及
一偏壓電晶體MP3所組成。P型差動對32的輸入端(即電晶體MP1及MP2
的柵極)分別用來耦接於第二電壓V2及電壓輸出端Vout,而其輸出端(即
電晶體MP1及MP2的漏極)則通過節點C、 D耦接於輸出級33。輸出級33
耦接於N型差動對31、 P型差動對32及電壓輸出端Vout，其用來根據N型
差動對31及P型差動對32所輸出的差動電流，轉換為單端電壓形式輸出至
電壓輸出端Vout,並對後級電路提供足夠的驅動電流。
在操作上，由於電壓輸出端Vout分別反饋連接至N型差動對31及P 型差動對32的一輸入端(即電晶體MN2及MP2的柵極)，因此N型差動對 31及P型差動對32可分別視為一電壓緩沖器。在此情形下，若分別將N型 差動對31及P型差動對32獨立出來觀察，則N型差動對31及P型差動對32所產生的輸出電壓Vo將分別正比於第一電壓VI及第二電壓V2。然而， 由於N型差動對31及P型差動對具有不同的跨導值，因此通過疊加 (Superposition )原理，電壓輸出端Vout所輸出的電壓Vo可由下式表示
y","g"氣如此一來，通過適當地調整N型差動對31及P型差動
g/， + g,
對32的跨導值，本發明放大器電路30將可產生具有第一跨導值gmn及第二 跨導值grap任意權值比例的一內插結果。其中，N型差動對31及P型差動 對32的跨導可通過調整所對應偏電流(即電晶體MN3及MP3的偏電壓) 及電晶體尺寸大小來實現，其為本領域技術人員所知，在此不贅述。
相較於現有技術，本發明放大器電路30可利用較少的差動對來實現相
同的電壓內插功能，以減少電路布局的面積。較佳地，本發明放大器電路30
可應用於一液晶顯示器的驅動晶片中，舉例來說，請參考圖4，圖4為本發
明用於液晶顯示器的一驅動裝置40的實施例示意圖。驅動裝置40包含有2N
條參考電壓走線41、 一數字至模擬轉換器42及一放大器電路43。參考電壓
走線41用來提供一參考電壓產生電路(未繪示於圖4)所產生的2"個伽瑪
參考電壓。數字至模擬轉換器42耦接於參考電壓走線41,用來根據一數字
影像信號SJDATA,由2N個伽瑪參考電壓中切換輸出兩個相鄰參考電壓VI
及V2。放大器電路43通過圖3的放大器電路30實現，用來根據數字至模
擬轉換器42所輸出的參考電壓VI及V2，產生一相對應內插結果Vo。當然，
若數字影像信號S一DATA的值剛好對應於2N個伽瑪參考電壓的一參考電壓
時，數字至模擬轉換器42所輸出的兩個參考電壓VI及V2都可相等於所對
應的參考電壓，而放大器電路43在此情形下僅作為一電壓緩沖器使用。
因此，通過具有內插功能的放大器電路43，驅動裝置40將可根據2N
個伽瑪參考電壓，內插產生2N+'個伽瑪參考電壓，以使所需參考電壓走線和
數字至模擬轉換器中內部元件的數量減半，進而降低晶片的面積及生產成本。
綜上所述，本發明通過使用較少的差動對來實現內插功能的放大器電 路，因此若使用於液晶顯示器的驅動晶片時，將可使所需參考電壓走線及數 字至模擬轉換器的內部元件數量減半，以大幅降低晶片面積及生產成本。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明權利要求所做的均等變 化與修飾，都應屬本發明的涵蓋範圍。
9
權利要求
1.一種具電壓內插功能的放大器電路，包含有一N型差動對，具有一第一跨導值，包含有一第一差動輸入端及一第二差動輸入端，該第一差動輸入端耦接於一第一電壓，該第二差動輸入端耦接於一電壓輸出端；以及一P型差動對，具有一第二跨導值，包含有一第一差動輸入端及一第二差動輸入端，該第一差動輸入端耦接於一第二電壓，該第二差動輸入端耦接於該電壓輸出端；其中，該N型差動對及該P型差動輸出對還通過一輸出級耦接於該電壓輸出端，該電壓輸出端所輸出的電壓是該第一電壓及該第二電壓通過該第一跨導值及該第二跨導值加權的一內插結果。
2. 如權利要求1所述的放大器電路，其中該N型差動對是一互相匹配的 N型場效應電晶體對。
3. 如權利要求2所述的放大器電路，其中該N型差動對包含有 一第一 N型場效應電晶體，包含有一柵極耦接於該第一差動輸入端，一源極耦接於一偏電流源，以及一漏極耦接於該輸出級；以及一第二 N型電晶體，包含有一柵極耦接於該第二差動輸入端， 一源極耦接於該偏電流源，以及一漏極耦接於該輸出級；其中，該偏電流源的大小及該第一與第二 N型場效應電晶體的尺寸正比於該第一跨導值。
4. 如權利要求1所述的放大器電路，其中該P型差動對是一互相匹配的 P型場效應電晶體對。
5. 如權利要求4所述的放大器電路，其中該P型差動對包含有 一第一P型場效應電晶體，包含有一柵極耦接於該第一差動輸入端，一源極耦接於一偏電流源，以及一漏極耦接於該輸出級；以及一第二P型電晶體，包含有一柵極耦接於該第二差動輸入端， 一源極耦接於該偏電流源，以及一漏極耦接於該輸出級；其中，該偏電流源的大小及該第一與第二 P型場效應電晶體的尺寸正比於該第二跨導值。
6. 如權利要求1所述的放大器電路，其中該輸出級用來將該N型差動對及該P型差動對所輸出的差動電流轉換為單端電壓輸出，並對後級電路提供 足夠的驅動電 流。
7. —種用於液晶顯示器的驅動裝置，用以減少布局面積，該驅動裝置包 含有一數字至模擬轉換器，用來根據一數位訊號，由多個參考電壓中輸出一 第一參考電壓及一第二參考電壓，該第一參考電壓及該第二參考電壓是該多 個參考電壓中的相鄰參考電壓；以及一緩衝放大器，耦接於該數字至模擬轉換器，包含有一 N型差動對，具有一第一跨導值，包含有一第一差動輸入端、 一第 二差動輸入端，該第一差動輸入端耦接於一第一參考電壓，該第二差動輸入 端耦接於一電壓輸出端；以及一P型差動對，具有一第二跨導值，包含有一第一差動輸入端、 一第二 差動輸入端，該第一差動輸入端耦接於一第二參考電壓，該第二差動輸入端 耦接於該電壓輸出端；其中，該N型差動對及該P型差動輸出對還通過一輸出級耦接於該電 壓輸出端，該電壓輸出端所輸出的電壓是該第一參考電壓及該第二參考電壓 通過該第一跨導值及該第二跨導值加權的一內插結果。
8. 如權利要求7所述的驅動裝置，其中該N型差動對是一互相匹配的N 型場效應電晶體對。
9. 如權利要求8所述的驅動裝置，其中該N型差動對包含有 一第一 N型場效應電晶體，包含有一柵極耦接於該第一差動輸入端，—源極耦接於一偏電流源，以及一漏極耦接於該輸出級；以及一第二N型電晶體，包含有一柵極耦接於該第二差動輸入端， 一源極耦接於該偏電流源，以及一漏極耦接於該輸出級；其中，該偏電流源的大小及該第一與第二 N型場效應電晶體的尺寸正比於該第一跨導值。
10. 如權利要求7所述的驅動裝置，其中該P型差動對是一互相匹配的P 型場效應電晶體對。
11.如權利要求IO所述的驅動裝置，其中該P型差動對包含有 一第一P型場效應電晶體，包含有一柵極耦接於該第一差動輸入端，一 源極耦接於一偏電流源，以及一漏極耦接於該輸出級；以,及一第二P型電晶體，包含有一柵極耦接於該第二差動輸入端， 一源極耦 接於該偏電流源，以及一漏極耦接於該輸出級；其中，該偏電流源的大小及該第 一與第二 P型場效應電晶體的尺寸正比 於該第二跨導值。
12.如權利要求1所述的驅動裝置，其中該輸出級用來將該N型差動對 及該P型差動對所輸出的差動電流轉換為單端電壓輸出，並對後級電路提供 足夠的驅動電 流o
全文摘要
具電壓內插功能的放大器電路包含有一N型差動對以及一P型差動對。該N型差動對具有一第一跨導值，其第一差動輸入端耦接於一第一電壓，其第二差動輸入端耦接於一電壓輸出端。該P型差動對具有一第二跨導值，其第一差動輸入端耦接於一第二電壓，其第二差動輸入端耦接於該電壓輸出端。其中，該N型差動對及該P型差動輸出對還通過一輸出級耦接於該電壓輸出端，該電壓輸出端所輸出的電壓是該第一電壓及該第二電壓通過該第一跨導值及該第二跨導值加權的一內插結果。
文檔編號G09G3/36GK101527549SQ20081008325
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月4日 優先權日2008年3月4日
發明者黃如琳 申請人:聯詠科技股份有限公司