用以控制增益错误的电流导引电路的制作方法
专利名称：用以控制增益错误的电流导引电路的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种放大电路，且特别是有关于一种用以控制行驱动器(column driver)的模拟输出中的错误的技术。
背景技术：
液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)已经变得普及且为大众所熟知，其普遍地应用于例如是膝上型电脑、汽车导航显示器及个人电脑的平板显示器。在每一个这些应用中，是由行驱动器来致能每一液晶显示单元的操作。LCD包括复数个称为图素(pixel)的个别图画元件，可以列和行的安排来单独定址，行驱动电路提供驱动电压至LCD之行。典型应用中，一个13.3寸的XGA液晶显示器包括1024个3种颜色之行，总共3072个独立行，这些行典型地安排由8个384行的驱动晶片来驱动。
物理基础的液晶显示技术需要对驱动电压交换极性，也就是说，如果显示器的一行于特定期间以+5伏特来驱动，则同一行于下一时间区间就以-5伏特来驱动，这样安排，峰对峰电压是10伏特，但每一周期的个别驱动电压和为0伏特，以此方式驱动LCD失败，将导致显示器降级直到其不再可用为止。
行驱动电路元件充当资讯处理的电子数字格式与显示器显示结果给使用者的模拟格式间的媒介，因此，行驱动电路包括数字对模拟转换器元件，用来将处理单元、总线和储存器的数字讯号转换为模拟讯号。但是，这个模拟讯号必须能够驱动LCD，虽然有一些由数字对模拟转换器直接驱动LCD显示行的安排，但另一技术是在转换器和显示器间插入放大器，以改善显示器的驱动特性。
虽然可以理解公知方法的某些优点，但亦存在进一步改善的机会。例如，许多公知的放大器设计方法，导入放大器输出讯号的错误，并不一定遍及电路操作的大部分，而是错误特性会在不同的放大器操作区间变化。在使用放大器的平板显示器应用中，放大器用来缓冲驱动平板显示器的行或列的数字对模拟转换器的输入，因为当具有错误的电压切换时，视觉可以感知影像的变化，这些错误会不幸地影响影像的品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制全范围模拟放大电路输出级中的电流流量的改善技术，即用以控制增益错误的电流导引电路。特定实施例中提供导引数字对模拟转换器的模拟输出，以便驱动LCD显示器之行。实施例能够在无须全范围放大器的架构下，提供全范围电压输出来驱动LCD显示器，再者，由许多特定实施例可知较公知技术的IC晶片空间更小。
在一典型的特定实施例中，本发明提供一电流导引电路(currentsteering circuit)，此电流导引电路包括一电流输入节点耦接第一电路路径，此第一电路路径于第一操作模式时，自电流输入节点汲取电流；一比较器耦接电流输入节点，比较器于第一操作模式时，自电流输入节点汲取极少量电流，但比较器于第二操作模式时，自电流输入节点汲取大量电流，以便自第一电路路径转移电流；一电流镜(current mirror)耦接比较器，电流镜于第二操作模式时，维持电流流量通过一第二电路路径，而于第一操作模式时则没有维持。
在某特定实施例中，本发明的电流导引电路还包括一参考节点耦接比较器，此参考节点提供参考电压；一电压输入节点也可以耦接比较器，此电压输入节点提供输入电压，当输入电压为参考电压相关的预定准位时，比较器使电流导引电路操作于第一操作模式或第二操作模式。
电流导引电路的特定实施例还包括一P型差动放大器耦接第一电路路径、以及一N型差动放大器耦接第二电路路径。于特定实施例中，电流导引电路也还包括一电流源，耦接电流输入节点。
参考电压例如是由连结为二极管的晶体管所建立，在特定实施例中，电压输入节点可以包括P型差动放大器的输入端点。
于更典型的特定实施例中，本发明提供一电流导引电路，此电流导引电路包括一电流输入节点耦接第一电路路径，此第一电路路径于第一操作模式时，自电流输入节点汲取电流；一第一晶体管耦接电流输入节点，此第一晶体管于第一操作模式时，自电流输入节点汲取可忽略的电流，而于第二操作模式时，自电流输入节点汲取电流，以便自第一电路路径转移电流；一第二晶体管用以接收第一晶体管于第二操作模式时，由电流输入节点汲取的电流，此第二晶体管与耦接第二电路路径的第三晶体管形成电流镜。此电流导引电路也包括一参考节点，提供参考电压至第四晶体管，及与第四晶体管形成电流镜的第五晶体管，第五晶体管提供参考电流给第一晶体管，参考电流的量与参考电压相关，电流导引电路依据与参考电压相关的电压输入节点的电压准位，而操作于第一操作模式或第二操作模式。
在特定实施例中，当电压输入节点的电压准位低于参考电压时，电流导引电路操作于第一操作模式；而当电压输入节点的电压准位高于参考电压时，操作于第二操作模式。在某特定实施例中，当电压输入节点的电压准位高于参考电压时，电流导引电路操作于第一操作模式；而当电压输入节点的电压准位低于参考电压时，操作于第二操作模式。于特定实施例中，第一、第二、第三、第四和第五晶体管为MOS晶体管。
在另一更典型的特定实施例中，本发明提供一种方法，用以维护由包括第一电路和第二电路所提供的输出电压的实质固定错误。依据实施例，第一和第二电路可以分别是P通道放大器和N通道放大器，或分别是N通道放大器和P通道放大器。此方法包括于每一第一电路和第二电路的第一操作区间驱动输出电压，侦测到输入电压Vin达到参考电压Vref的情况也是此方法的一部分，再来由每一第一电路和第二电路的第一操作区间切换至第二操作区间亦为此方法的一部分。可以使参考电压Vref足够大，以提供实质固定错误于输出电压范围之内。
经由本发明加上公知技术，可达成许多优点，实施例可提供电压输出的相当大操作区域的实质固定错误项，以驱动LCD显示器。在特定实施例中，非固定错误区域受限于人眼并不特别敏感的部分显示器操作区。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下图1为显示一本发明的特定实施例中的典型电流导引电路概图；图2为显示一本发明的特定实施例中的典型电流导引电路概图；图3为显示一本发明的特定实施例中维护输出电压的实质固定错误的典型程序流程图；以及图4为显示一本发明的特定实施例中作为输入电压函数的输出电压典型图式。
具体实施例方式
实施例本发明提供一种控制全范围模拟放大电路输出级中的电流流量的改善技术，特定实施例中提供导引数字对模拟转换器的模拟输出，以便驱动LCD显示器之行，实施例能够在无须全范围放大器的架构下，提供全范围电压输出来驱动LCD显示器。
全范围差动放大器是一能够提供跨越全范围操作的输出Vout，也就是说0<＝Vout<＝VDDA。对照而言，非全范围放大器可以提供的输出电压Vout的操作范围，以N通道架构而言为临限电压(threshold voltage)VT至电源电压VDDA间的范围，也就是说VT<＝Vout<＝VDDA，或以P通道架构而言为0至电源电压VDDA减去临限电压VT间的范围，也就是说0<＝Vout<＝VDDA-VT。全范围放大器是使用例如是场效晶体管的耦接架构，譬如像是P通道非全范围放大器的第一架构耦接像是N通道非全范围放大器的第二架构，或譬如是N通道非全范围放大器耦接P通道非全范围放大器。
此场效晶体管是由参考电压Vref来偏压，所以当输入电压Vin开始超越Vref时，电流由第一架构的放大电路流向第二架构的放大电路。这样提供了具有三个操作区间的全范围放大器，第一区间，电路之一例如是P通道动作中(也就是说有电流流向它)；第二区间，两电路均动作中；而第三区间，即本例的N通道，其中的P通道和N通道电路均动作中。
请参考图1，其为显示根据本发明的一实施例的电流导引电路100。于此特别实施例中，导引电路100包括金氧半(MOS)晶体管M101-M106，如熟悉此技术的可知，本发明的电流导引电路并不限于使用的晶体管数量和型式，导引电路100耦接描述为电路″A″的电路107及描述为电路″B″的电路108，电路107和108并不限于任何特定型式的电路，例如，电路107可以是全范围放大器的P型放大器，而电路108可以是对应的N型放大器，图1也描述了导引电路100的非必要元件-电流源109和110。
在第一操作模式中，导引电路100并没有自节点112汲取大量电流，也就是说，于第一操作模式时，电流I115大约等于电流源109提供的电流量，而电流I114可以忽略(也就是非常小)。因此，流经与晶体管M101串联的晶体管M103的电流(电流I116)也可以忽略，因为晶体管M103与晶体管M118形成电流镜，结果流经M118的电流(I117)同样也可以忽略。于是相对而言，在导引电路100的第一操作模式时，电流流经电路107，而没有流经电路108。
在第二操作模式中，导引电路100自节点112汲取大量电流，换句话说，于第二操作模式时，电流I114大约等于电流源109提供的电流量，而电流I115可以忽略。结果流经晶体管M103的电流和流经晶体管M118的镜射电流也大约等于电流源109提供的电流量。于是相对而言，在导引电路100的第二操作模式时，电流流经电路108，而没有流经电路107。
于此特别实施例中，导引电路100依据节点113上称为″Vnode113″的电压，于第一和第二操作模式间切换。当Vnode113低于导引临限准位时，晶体管M101的VGS(闸极和源极间的电压)低于可使晶体管M101导通并流动电流的电压，此情况，导引电路100为第一操作模式，电流将流经电路107而不流经电路108。相反情况为当Vnode113高于导引临限(threshold)电压时，此情况晶体管M101的VGS将高于可使晶体管M101导通的电压，使得导引电路100操作于第二操作模式，电流将流经电路108而不流经电路107。
晶体管M101、M102、M105及M106实际上共同形成一比较器，即图1中的比较器119，比较器119将节点121上称为″Vnode121″的电压与节点113上的电压(Vnode113)作比较，并据以将导引电路100于第一和第二操作模式间切换。也就是说，当Vnode113小于Vnode121时，将导致晶体管M101的VGS低于允许电流流通的电压，使得导引电路100操作于第一操作模式；反之，当Vnode113大于Vnode121时，则晶体管M101的VGS将足以允许电流流通，使得导引电路100操作于第二操作模式。如所了解，导引电路100切换操作模式所在的Vnode113的准位和极性是依据其特别应用而定，例如，适当改变其例行设计，则当Vnode113大于Vnode121时，导引电路100也可以操作于第一操作模式。
于此特定实施例中，Vnode121是使用电流源110以提供电流流经连结为二极管(diode-connected)的晶体管M104而得，结果晶体管M104的汲极电压亦即Vnode121，也将出现在另一连结为二极体的晶体管M105的闸极，于是Vnode121设定晶体管M105的闸极电压，并控制流经晶体管M105的电流量(电流I122)。与晶体管M106形成电流镜的晶体管M102，其流经的电流量也大约等于电流I122，自晶体管M106镜射至晶体管M102的电流，将于晶体管M101的源极和晶体管M102的源极建立一电压准位，因而影响节点113上所需的令晶体管M101和M102导通的电压量。
图2为根据本发明另一实施例的典型电流导引电路，于此特定实施例中，导引电路200包括晶体管201-206，其可为金氧半(MOS)晶体管或其类似者。如熟悉此技术的所知，本发明的电流导引电路并不限制使用的晶体管数量与型式，导引电路200耦接图2中以虚线围住的电路207，及图2中也以虚线围住的电路208。于特定实施例中，电路207和208分别是P型全范围放大器和对应的N型全范围放大器。然而，电路207和208并不限于任何特定型式的电路，图2也描绘了导引电路200的非必要元件-电流源209和210。
在第一操作模式中，导引电路200并没有自节点212汲取大量电流，也就是说，于第一操作模式时，电流215大约等于电流源209提供的电流量，而电流214可以忽略(也就是非常小)。因此，流经与晶体管201串联的晶体管203的电流(电流216)也可以忽略，因为晶体管203与晶体管218形成电流镜，结果流经218的电流(217)同样也可以忽略。于是相对而言，在导引电路200的第一操作模式时，电流流经电路207，而没有流经电路208。
在第二操作模式中，导引电路200自节点212汲取大量电流，换句话说，于第二操作模式时，电流214大约等于电流源209提供的电流量，而电流215可以忽略。结果流经晶体管203的电流和流经晶体管218的镜射电流也大约等于电流源209提供的电流量。于是相对而言，在导引电路200的第二操作模式时，电流流经电路208，而没有流经电路207。
于此特别实施例中，导引电路200依据节点213上称为″Vnode213″的电压，于第一和第二操作模式间切换。当Vnode213低于导引临限准位时，晶体管201的VGS(闸极和源极间的电压)低于可使晶体管201导通并流动电流的电压，此情况，导引电路200为第一操作模式，电流将流经电路207而不流经电路208。相反情况为当Vnode213高于导引临限电压时，此情况晶体管201的VGS将高于可使晶体管201导通的电压，使得导引电路200操作于第二操作模式，电流将流经电路208而不流经电路207。
晶体管201、202、205及206实际上共同形成一比较器，即图2中的比较器219，比较器219将节点221上称为″Vnode221″的参考电压Vref与节点213上的输入电压Vin(Vnode213)作比较，并据以将导引电路200于第一和第二操作模式间切换。也就是说，当Vnode213小于Vnode221时，将导致晶体管201的闸-源电压VGS低于允许电流流通的电压，使得导引电路200操作于第一操作模式；反之，当Vnode213大于Vnode221时，则晶体管201的VGS将足以允许电流流通，使得导引电路200操作于第二操作模式。如所了解，导引电路200切换操作模式所在的Vnode213的准位和极性是依据其特别应用而定，例如，适当改变其例行设计，则当Vnode213大于Vnode221时，导引电路200也可以操作于第一操作模式。
于此特定实施例中，Vnode221是使用电流源210以提供电流流经连结为二极体(diode-connected)的晶体管204而得，结果晶体管204的汲极电压亦即Vnode221，也将出现在另一连结为二极体的晶体管205的闸极，于是Vnode221设定晶体管205的闸极电压，并控制流经晶体管205的电流量(电流222)。与晶体管206形成电流镜的晶体管202，其流经的电流量也大约等于电流222，自晶体管206镜射至晶体管202的电流，将于晶体管201的源极和晶体管202的源极建立一电压准位，因而影响节点213上所需的令晶体管201和202导通的电压量。
如熟悉此技术的所轻易知晓，匹配晶体管201和205、以及晶体管202和206的特性，将导致电流量216于Vin等于Vref的操作点上匹配于电流量222。晶体管可以使用任何可接受的公知技术，使硅基底中装置的物理特性相同来匹配。
图3为显示一本发明的特定实施例中维护由包括第一电路和第二电路所提供的输出电压的实质固定错误的典型程序流程图，第一和第二电路依据实施例可以分别是P通道放大器和N通道放大器，或分别是N通道放大器和P通道放大器。图3说明于每一第一电路和第二电路的第一操作区间驱动输出电压302；侦测到输入电压Vin达到参考电压Vref的情况304；然后导致由每一第一电路和第二电路的第一操作区间切换至第二操作区间306。可以使参考电压Vref足够大，以提供实质固定错误于输出电压范围之内。
在特定实施例中，第一操作区间包括P通道放大器作动(active)中、N通道相对不作动的操作，而第二操作区间包括N通道放大器作动中、P通道相对不作动的操作。另一特定实施例中，第一操作区间包括N通道放大器作动中、P通道相对不作动的操作，而第二操作区间包括P通道放大器作动中、N通道相对不作动的操作。
图4为显示本发明的特定实施例中作为输入电压函数的输出电压典型图式，图4说明本发明的较佳实施例中，以由0至VDDA的整个操作范围输入电压Vin为函数的输出电压Vout图式，如图4的典型图式所示，输出电压在0至Vref的操作范围是实质线性的。
虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请的专利范围所界定的为准。
权利要求
1.一种用以控制增益错误的电流导引电路，包括一电流输入节点，耦接一第一电路路径，该第一电路路径于一第一操作模式时，自该电流输入节点汲取电流；一比较器，耦接该电流输入节点，该比较器于该第一操作模式时，自该电流输入节点汲取极少量电流，但该比较器于一第二操作模式时，自该电流输入节点汲取大量电流，以便自该第一电路路径转移电流；以及一电流镜，耦接该比较器，该电流镜于该第二操作模式时，维持电流流量通过一第二电路路径，而于该第一操作模式时则没有维持。
2.如权利要求1所述的电流导引电路，其特征在于，还包括一参考节点，耦接该比较器，该参考节点提供一参考电压；以及一电压输入节点，耦接该比较器，该电压输入节点提供一输入电压；其中当该输入电压为该参考电压相关的预定准位时，该比较器使该电流导引电路操作于该第一操作模式或该第二操作模式。
3.如权利要求1所述的电流导引电路，其特征在于，还包括一P型差动放大器，耦接该第一电路路径；以及一N型差动放大器，耦接该第二电路路径。
4.如权利要求1所述的电流导引电路，其特征在于，还包括一电流源，耦接该电流输入节点。
5.如权利要求2所述的电流导引电路，其特征在于，其中该参考电压由一连结为二极管的晶体管所建立。
6.如权利要求2所述的电流导引电路，其特征在于，其中该电压输入节点包括一P型差动放大器的输入端点。
7.一种电流导引电路，包括一电流输入节点，耦接一第一电路路径，该第一电路路径于一第一操作模式时，自该电流输入节点汲取电流；一第一晶体管，耦接该电流输入节点，该第一晶体管于该第一操作模式时，自该电流输入节点汲取可忽略的电流，而于一第二操作模式时，自该电流输入节点汲取电流，以便自该第一电路路径转移电流；一第二晶体管，用以接收该第一晶体管于该第二操作模式时，由该电流输入节点汲取的电流，该第二晶体管与耦接一第二电路路径的一第三晶体管形成电流镜；一参考节点，提供一参考电压至一第四晶体管；一第五晶体管，与该第四晶体管形成电流镜，该第五晶体管提供一参考电流给该第一晶体管，该参考电流的量与该参考电压相关；以及其中，该电流导引电路依据与该参考电压相关的一电压输入节点的电压准位，而操作于该第一操作模式或该第二操作模式。
8.如权利要求7所述的电流导引电路，其特征在于，其中当该电压输入节点的电压准位低于该参考电压时，该电流导引电路操作于该第一操作模式，而当该电压输入节点的电压准位高于该参考电压时，操作于该第二操作模式。
9.如权利要求7所述的电流导引电路，其特征在于，其中当该电压输入节点的电压准位高于该参考电压时，该电流导引电路操作于该第一操作模式，而当该电压输入节点的电压准位低于该参考电压时，操作于该第二操作模式。
10.如权利要求7所述的电流导引电路，其特征在于，其中该第一、第二、第三、第四和第五晶体管为MOS晶体管。
11.一种方法，用以维护由包括一第一电路和一第二电路所提供的一输出电压的实质固定错误，该方法包括于每一该第一电路和该第二电路的一第一操作区间驱动该输出电压；侦测输入电压(Vin)达到参考电压(Vref)的一情况；以及由每一该第一电路和该第二电路的该第一操作区间切换至一第二操作区间；其中可以设定Vref，以提供实质固定错误于该输出电压范围的内。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该第一电路为一P通道放大器，而该第二电路为一N通道放大器。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中该第一操作区间包括该P通道放大器作动中，而该N通道放大器相对不作动的操作；以及该第二操作区间包括该N通道放大器作动中，而该P通道放大器相对不作动的操作。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该第一电路为一N通道放大器，而该第二电路为一P通道放大器。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，其中该第一操作区间包括该N通道放大器作动中，而该P通道放大器相对不作动的操作；以及该第二操作区间包括该P通道放大器作动中，而该N通道放大器相对不作动的操作。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中经由将Vref设定与Vin相较为足够大，以提供实质固定错误于该输出电压范围之内。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中经由将Vref设定与Vin相较为足够小，以提供实质固定错误于该输出电压范围之内。
18.一种装置，包括于每一第一电路和第二电路的一第一操作区间驱动一输出电压的装置；侦测一输入电压(Vin)达到一参考电压(Vref)的一情况的装置；由每一该第一电路和该第二电路的该第一操作区间切换至一第二操作区间的装置；以及将Vref设定为足够大，以维护该输出电压的实质固定错误的装置。
全文摘要
一种用以控制增益错误的电流导引电路，包括一电流输入节点，耦接一第一电路路径，该第一电路路径于一第一操作模式时，自该电流输入节点汲取电流；一比较器，耦接该电流输入节点，该比较器于该第一操作模式时，自该电流输入节点汲取极少量电流，但该比较器于一第二操作模式时，自该电流输入节点汲取大量电流，以便自该第一电路路径转移电流；以及一电流镜，耦接该比较器，该电流镜于该第二操作模式时，维持电流流量通过一第二电路路径，而于该第一操作模式时则没有维持。
文档编号G09G3/36GK1503212SQ0215260
公开日2004年6月9日 申请日期2002年11月26日 优先权日2002年11月26日
发明者提姆·伯莱根雪普, 史蒂芬·比利, 比利, 提姆 伯莱根雪普 申请人:华邦电子股份有限公司
技术领域：
本发明是有关于一种放大电路，且特别是有关于一种用以控制行驱动器(column driver)的模拟输出中的错误的技术。
背景技术：
液晶显示器(Liquid Crystal Display，简称LCD)已经变得普及且为大众所熟知，其普遍地应用于例如是膝上型电脑、汽车导航显示器及个人电脑的平板显示器。在每一个这些应用中，是由行驱动器来致能每一液晶显示单元的操作。LCD包括复数个称为图素(pixel)的个别图画元件，可以列和行的安排来单独定址，行驱动电路提供驱动电压至LCD之行。典型应用中，一个13.3寸的XGA液晶显示器包括1024个3种颜色之行，总共3072个独立行，这些行典型地安排由8个384行的驱动晶片来驱动。
物理基础的液晶显示技术需要对驱动电压交换极性，也就是说，如果显示器的一行于特定期间以+5伏特来驱动，则同一行于下一时间区间就以-5伏特来驱动，这样安排，峰对峰电压是10伏特，但每一周期的个别驱动电压和为0伏特，以此方式驱动LCD失败，将导致显示器降级直到其不再可用为止。
行驱动电路元件充当资讯处理的电子数字格式与显示器显示结果给使用者的模拟格式间的媒介，因此，行驱动电路包括数字对模拟转换器元件，用来将处理单元、总线和储存器的数字讯号转换为模拟讯号。但是，这个模拟讯号必须能够驱动LCD，虽然有一些由数字对模拟转换器直接驱动LCD显示行的安排，但另一技术是在转换器和显示器间插入放大器，以改善显示器的驱动特性。
虽然可以理解公知方法的某些优点，但亦存在进一步改善的机会。例如，许多公知的放大器设计方法，导入放大器输出讯号的错误，并不一定遍及电路操作的大部分，而是错误特性会在不同的放大器操作区间变化。在使用放大器的平板显示器应用中，放大器用来缓冲驱动平板显示器的行或列的数字对模拟转换器的输入，因为当具有错误的电压切换时，视觉可以感知影像的变化，这些错误会不幸地影响影像的品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种控制全范围模拟放大电路输出级中的电流流量的改善技术，即用以控制增益错误的电流导引电路。特定实施例中提供导引数字对模拟转换器的模拟输出，以便驱动LCD显示器之行。实施例能够在无须全范围放大器的架构下，提供全范围电压输出来驱动LCD显示器，再者，由许多特定实施例可知较公知技术的IC晶片空间更小。
在一典型的特定实施例中，本发明提供一电流导引电路(currentsteering circuit)，此电流导引电路包括一电流输入节点耦接第一电路路径，此第一电路路径于第一操作模式时，自电流输入节点汲取电流；一比较器耦接电流输入节点，比较器于第一操作模式时，自电流输入节点汲取极少量电流，但比较器于第二操作模式时，自电流输入节点汲取大量电流，以便自第一电路路径转移电流；一电流镜(current mirror)耦接比较器，电流镜于第二操作模式时，维持电流流量通过一第二电路路径，而于第一操作模式时则没有维持。
在某特定实施例中，本发明的电流导引电路还包括一参考节点耦接比较器，此参考节点提供参考电压；一电压输入节点也可以耦接比较器，此电压输入节点提供输入电压，当输入电压为参考电压相关的预定准位时，比较器使电流导引电路操作于第一操作模式或第二操作模式。
电流导引电路的特定实施例还包括一P型差动放大器耦接第一电路路径、以及一N型差动放大器耦接第二电路路径。于特定实施例中，电流导引电路也还包括一电流源，耦接电流输入节点。
参考电压例如是由连结为二极管的晶体管所建立，在特定实施例中，电压输入节点可以包括P型差动放大器的输入端点。
于更典型的特定实施例中，本发明提供一电流导引电路，此电流导引电路包括一电流输入节点耦接第一电路路径，此第一电路路径于第一操作模式时，自电流输入节点汲取电流；一第一晶体管耦接电流输入节点，此第一晶体管于第一操作模式时，自电流输入节点汲取可忽略的电流，而于第二操作模式时，自电流输入节点汲取电流，以便自第一电路路径转移电流；一第二晶体管用以接收第一晶体管于第二操作模式时，由电流输入节点汲取的电流，此第二晶体管与耦接第二电路路径的第三晶体管形成电流镜。此电流导引电路也包括一参考节点，提供参考电压至第四晶体管，及与第四晶体管形成电流镜的第五晶体管，第五晶体管提供参考电流给第一晶体管，参考电流的量与参考电压相关，电流导引电路依据与参考电压相关的电压输入节点的电压准位，而操作于第一操作模式或第二操作模式。
在特定实施例中，当电压输入节点的电压准位低于参考电压时，电流导引电路操作于第一操作模式；而当电压输入节点的电压准位高于参考电压时，操作于第二操作模式。在某特定实施例中，当电压输入节点的电压准位高于参考电压时，电流导引电路操作于第一操作模式；而当电压输入节点的电压准位低于参考电压时，操作于第二操作模式。于特定实施例中，第一、第二、第三、第四和第五晶体管为MOS晶体管。
在另一更典型的特定实施例中，本发明提供一种方法，用以维护由包括第一电路和第二电路所提供的输出电压的实质固定错误。依据实施例，第一和第二电路可以分别是P通道放大器和N通道放大器，或分别是N通道放大器和P通道放大器。此方法包括于每一第一电路和第二电路的第一操作区间驱动输出电压，侦测到输入电压Vin达到参考电压Vref的情况也是此方法的一部分，再来由每一第一电路和第二电路的第一操作区间切换至第二操作区间亦为此方法的一部分。可以使参考电压Vref足够大，以提供实质固定错误于输出电压范围之内。
经由本发明加上公知技术，可达成许多优点，实施例可提供电压输出的相当大操作区域的实质固定错误项，以驱动LCD显示器。在特定实施例中，非固定错误区域受限于人眼并不特别敏感的部分显示器操作区。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下图1为显示一本发明的特定实施例中的典型电流导引电路概图；图2为显示一本发明的特定实施例中的典型电流导引电路概图；图3为显示一本发明的特定实施例中维护输出电压的实质固定错误的典型程序流程图；以及图4为显示一本发明的特定实施例中作为输入电压函数的输出电压典型图式。
具体实施例方式
实施例本发明提供一种控制全范围模拟放大电路输出级中的电流流量的改善技术，特定实施例中提供导引数字对模拟转换器的模拟输出，以便驱动LCD显示器之行，实施例能够在无须全范围放大器的架构下，提供全范围电压输出来驱动LCD显示器。
全范围差动放大器是一能够提供跨越全范围操作的输出Vout，也就是说0<＝Vout<＝VDDA。对照而言，非全范围放大器可以提供的输出电压Vout的操作范围，以N通道架构而言为临限电压(threshold voltage)VT至电源电压VDDA间的范围，也就是说VT<＝Vout<＝VDDA，或以P通道架构而言为0至电源电压VDDA减去临限电压VT间的范围，也就是说0<＝Vout<＝VDDA-VT。全范围放大器是使用例如是场效晶体管的耦接架构，譬如像是P通道非全范围放大器的第一架构耦接像是N通道非全范围放大器的第二架构，或譬如是N通道非全范围放大器耦接P通道非全范围放大器。
此场效晶体管是由参考电压Vref来偏压，所以当输入电压Vin开始超越Vref时，电流由第一架构的放大电路流向第二架构的放大电路。这样提供了具有三个操作区间的全范围放大器，第一区间，电路之一例如是P通道动作中(也就是说有电流流向它)；第二区间，两电路均动作中；而第三区间，即本例的N通道，其中的P通道和N通道电路均动作中。
请参考图1，其为显示根据本发明的一实施例的电流导引电路100。于此特别实施例中，导引电路100包括金氧半(MOS)晶体管M101-M106，如熟悉此技术的可知，本发明的电流导引电路并不限于使用的晶体管数量和型式，导引电路100耦接描述为电路″A″的电路107及描述为电路″B″的电路108，电路107和108并不限于任何特定型式的电路，例如，电路107可以是全范围放大器的P型放大器，而电路108可以是对应的N型放大器，图1也描述了导引电路100的非必要元件-电流源109和110。
在第一操作模式中，导引电路100并没有自节点112汲取大量电流，也就是说，于第一操作模式时，电流I115大约等于电流源109提供的电流量，而电流I114可以忽略(也就是非常小)。因此，流经与晶体管M101串联的晶体管M103的电流(电流I116)也可以忽略，因为晶体管M103与晶体管M118形成电流镜，结果流经M118的电流(I117)同样也可以忽略。于是相对而言，在导引电路100的第一操作模式时，电流流经电路107，而没有流经电路108。
在第二操作模式中，导引电路100自节点112汲取大量电流，换句话说，于第二操作模式时，电流I114大约等于电流源109提供的电流量，而电流I115可以忽略。结果流经晶体管M103的电流和流经晶体管M118的镜射电流也大约等于电流源109提供的电流量。于是相对而言，在导引电路100的第二操作模式时，电流流经电路108，而没有流经电路107。
于此特别实施例中，导引电路100依据节点113上称为″Vnode113″的电压，于第一和第二操作模式间切换。当Vnode113低于导引临限准位时，晶体管M101的VGS(闸极和源极间的电压)低于可使晶体管M101导通并流动电流的电压，此情况，导引电路100为第一操作模式，电流将流经电路107而不流经电路108。相反情况为当Vnode113高于导引临限(threshold)电压时，此情况晶体管M101的VGS将高于可使晶体管M101导通的电压，使得导引电路100操作于第二操作模式，电流将流经电路108而不流经电路107。
晶体管M101、M102、M105及M106实际上共同形成一比较器，即图1中的比较器119，比较器119将节点121上称为″Vnode121″的电压与节点113上的电压(Vnode113)作比较，并据以将导引电路100于第一和第二操作模式间切换。也就是说，当Vnode113小于Vnode121时，将导致晶体管M101的VGS低于允许电流流通的电压，使得导引电路100操作于第一操作模式；反之，当Vnode113大于Vnode121时，则晶体管M101的VGS将足以允许电流流通，使得导引电路100操作于第二操作模式。如所了解，导引电路100切换操作模式所在的Vnode113的准位和极性是依据其特别应用而定，例如，适当改变其例行设计，则当Vnode113大于Vnode121时，导引电路100也可以操作于第一操作模式。
于此特定实施例中，Vnode121是使用电流源110以提供电流流经连结为二极管(diode-connected)的晶体管M104而得，结果晶体管M104的汲极电压亦即Vnode121，也将出现在另一连结为二极体的晶体管M105的闸极，于是Vnode121设定晶体管M105的闸极电压，并控制流经晶体管M105的电流量(电流I122)。与晶体管M106形成电流镜的晶体管M102，其流经的电流量也大约等于电流I122，自晶体管M106镜射至晶体管M102的电流，将于晶体管M101的源极和晶体管M102的源极建立一电压准位，因而影响节点113上所需的令晶体管M101和M102导通的电压量。
图2为根据本发明另一实施例的典型电流导引电路，于此特定实施例中，导引电路200包括晶体管201-206，其可为金氧半(MOS)晶体管或其类似者。如熟悉此技术的所知，本发明的电流导引电路并不限制使用的晶体管数量与型式，导引电路200耦接图2中以虚线围住的电路207，及图2中也以虚线围住的电路208。于特定实施例中，电路207和208分别是P型全范围放大器和对应的N型全范围放大器。然而，电路207和208并不限于任何特定型式的电路，图2也描绘了导引电路200的非必要元件-电流源209和210。
在第一操作模式中，导引电路200并没有自节点212汲取大量电流，也就是说，于第一操作模式时，电流215大约等于电流源209提供的电流量，而电流214可以忽略(也就是非常小)。因此，流经与晶体管201串联的晶体管203的电流(电流216)也可以忽略，因为晶体管203与晶体管218形成电流镜，结果流经218的电流(217)同样也可以忽略。于是相对而言，在导引电路200的第一操作模式时，电流流经电路207，而没有流经电路208。
在第二操作模式中，导引电路200自节点212汲取大量电流，换句话说，于第二操作模式时，电流214大约等于电流源209提供的电流量，而电流215可以忽略。结果流经晶体管203的电流和流经晶体管218的镜射电流也大约等于电流源209提供的电流量。于是相对而言，在导引电路200的第二操作模式时，电流流经电路208，而没有流经电路207。
于此特别实施例中，导引电路200依据节点213上称为″Vnode213″的电压，于第一和第二操作模式间切换。当Vnode213低于导引临限准位时，晶体管201的VGS(闸极和源极间的电压)低于可使晶体管201导通并流动电流的电压，此情况，导引电路200为第一操作模式，电流将流经电路207而不流经电路208。相反情况为当Vnode213高于导引临限电压时，此情况晶体管201的VGS将高于可使晶体管201导通的电压，使得导引电路200操作于第二操作模式，电流将流经电路208而不流经电路207。
晶体管201、202、205及206实际上共同形成一比较器，即图2中的比较器219，比较器219将节点221上称为″Vnode221″的参考电压Vref与节点213上的输入电压Vin(Vnode213)作比较，并据以将导引电路200于第一和第二操作模式间切换。也就是说，当Vnode213小于Vnode221时，将导致晶体管201的闸-源电压VGS低于允许电流流通的电压，使得导引电路200操作于第一操作模式；反之，当Vnode213大于Vnode221时，则晶体管201的VGS将足以允许电流流通，使得导引电路200操作于第二操作模式。如所了解，导引电路200切换操作模式所在的Vnode213的准位和极性是依据其特别应用而定，例如，适当改变其例行设计，则当Vnode213大于Vnode221时，导引电路200也可以操作于第一操作模式。
于此特定实施例中，Vnode221是使用电流源210以提供电流流经连结为二极体(diode-connected)的晶体管204而得，结果晶体管204的汲极电压亦即Vnode221，也将出现在另一连结为二极体的晶体管205的闸极，于是Vnode221设定晶体管205的闸极电压，并控制流经晶体管205的电流量(电流222)。与晶体管206形成电流镜的晶体管202，其流经的电流量也大约等于电流222，自晶体管206镜射至晶体管202的电流，将于晶体管201的源极和晶体管202的源极建立一电压准位，因而影响节点213上所需的令晶体管201和202导通的电压量。
如熟悉此技术的所轻易知晓，匹配晶体管201和205、以及晶体管202和206的特性，将导致电流量216于Vin等于Vref的操作点上匹配于电流量222。晶体管可以使用任何可接受的公知技术，使硅基底中装置的物理特性相同来匹配。
图3为显示一本发明的特定实施例中维护由包括第一电路和第二电路所提供的输出电压的实质固定错误的典型程序流程图，第一和第二电路依据实施例可以分别是P通道放大器和N通道放大器，或分别是N通道放大器和P通道放大器。图3说明于每一第一电路和第二电路的第一操作区间驱动输出电压302；侦测到输入电压Vin达到参考电压Vref的情况304；然后导致由每一第一电路和第二电路的第一操作区间切换至第二操作区间306。可以使参考电压Vref足够大，以提供实质固定错误于输出电压范围之内。
在特定实施例中，第一操作区间包括P通道放大器作动(active)中、N通道相对不作动的操作，而第二操作区间包括N通道放大器作动中、P通道相对不作动的操作。另一特定实施例中，第一操作区间包括N通道放大器作动中、P通道相对不作动的操作，而第二操作区间包括P通道放大器作动中、N通道相对不作动的操作。
图4为显示本发明的特定实施例中作为输入电压函数的输出电压典型图式，图4说明本发明的较佳实施例中，以由0至VDDA的整个操作范围输入电压Vin为函数的输出电压Vout图式，如图4的典型图式所示，输出电压在0至Vref的操作范围是实质线性的。
虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请的专利范围所界定的为准。
权利要求
1.一种用以控制增益错误的电流导引电路，包括一电流输入节点，耦接一第一电路路径，该第一电路路径于一第一操作模式时，自该电流输入节点汲取电流；一比较器，耦接该电流输入节点，该比较器于该第一操作模式时，自该电流输入节点汲取极少量电流，但该比较器于一第二操作模式时，自该电流输入节点汲取大量电流，以便自该第一电路路径转移电流；以及一电流镜，耦接该比较器，该电流镜于该第二操作模式时，维持电流流量通过一第二电路路径，而于该第一操作模式时则没有维持。
2.如权利要求1所述的电流导引电路，其特征在于，还包括一参考节点，耦接该比较器，该参考节点提供一参考电压；以及一电压输入节点，耦接该比较器，该电压输入节点提供一输入电压；其中当该输入电压为该参考电压相关的预定准位时，该比较器使该电流导引电路操作于该第一操作模式或该第二操作模式。
3.如权利要求1所述的电流导引电路，其特征在于，还包括一P型差动放大器，耦接该第一电路路径；以及一N型差动放大器，耦接该第二电路路径。
4.如权利要求1所述的电流导引电路，其特征在于，还包括一电流源，耦接该电流输入节点。
5.如权利要求2所述的电流导引电路，其特征在于，其中该参考电压由一连结为二极管的晶体管所建立。
6.如权利要求2所述的电流导引电路，其特征在于，其中该电压输入节点包括一P型差动放大器的输入端点。
7.一种电流导引电路，包括一电流输入节点，耦接一第一电路路径，该第一电路路径于一第一操作模式时，自该电流输入节点汲取电流；一第一晶体管，耦接该电流输入节点，该第一晶体管于该第一操作模式时，自该电流输入节点汲取可忽略的电流，而于一第二操作模式时，自该电流输入节点汲取电流，以便自该第一电路路径转移电流；一第二晶体管，用以接收该第一晶体管于该第二操作模式时，由该电流输入节点汲取的电流，该第二晶体管与耦接一第二电路路径的一第三晶体管形成电流镜；一参考节点，提供一参考电压至一第四晶体管；一第五晶体管，与该第四晶体管形成电流镜，该第五晶体管提供一参考电流给该第一晶体管，该参考电流的量与该参考电压相关；以及其中，该电流导引电路依据与该参考电压相关的一电压输入节点的电压准位，而操作于该第一操作模式或该第二操作模式。
8.如权利要求7所述的电流导引电路，其特征在于，其中当该电压输入节点的电压准位低于该参考电压时，该电流导引电路操作于该第一操作模式，而当该电压输入节点的电压准位高于该参考电压时，操作于该第二操作模式。
9.如权利要求7所述的电流导引电路，其特征在于，其中当该电压输入节点的电压准位高于该参考电压时，该电流导引电路操作于该第一操作模式，而当该电压输入节点的电压准位低于该参考电压时，操作于该第二操作模式。
10.如权利要求7所述的电流导引电路，其特征在于，其中该第一、第二、第三、第四和第五晶体管为MOS晶体管。
11.一种方法，用以维护由包括一第一电路和一第二电路所提供的一输出电压的实质固定错误，该方法包括于每一该第一电路和该第二电路的一第一操作区间驱动该输出电压；侦测输入电压(Vin)达到参考电压(Vref)的一情况；以及由每一该第一电路和该第二电路的该第一操作区间切换至一第二操作区间；其中可以设定Vref，以提供实质固定错误于该输出电压范围的内。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该第一电路为一P通道放大器，而该第二电路为一N通道放大器。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，其中该第一操作区间包括该P通道放大器作动中，而该N通道放大器相对不作动的操作；以及该第二操作区间包括该N通道放大器作动中，而该P通道放大器相对不作动的操作。
14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中该第一电路为一N通道放大器，而该第二电路为一P通道放大器。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，其中该第一操作区间包括该N通道放大器作动中，而该P通道放大器相对不作动的操作；以及该第二操作区间包括该P通道放大器作动中，而该N通道放大器相对不作动的操作。
16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中经由将Vref设定与Vin相较为足够大，以提供实质固定错误于该输出电压范围之内。
17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，其中经由将Vref设定与Vin相较为足够小，以提供实质固定错误于该输出电压范围之内。
18.一种装置，包括于每一第一电路和第二电路的一第一操作区间驱动一输出电压的装置；侦测一输入电压(Vin)达到一参考电压(Vref)的一情况的装置；由每一该第一电路和该第二电路的该第一操作区间切换至一第二操作区间的装置；以及将Vref设定为足够大，以维护该输出电压的实质固定错误的装置。
全文摘要
一种用以控制增益错误的电流导引电路，包括一电流输入节点，耦接一第一电路路径，该第一电路路径于一第一操作模式时，自该电流输入节点汲取电流；一比较器，耦接该电流输入节点，该比较器于该第一操作模式时，自该电流输入节点汲取极少量电流，但该比较器于一第二操作模式时，自该电流输入节点汲取大量电流，以便自该第一电路路径转移电流；以及一电流镜，耦接该比较器，该电流镜于该第二操作模式时，维持电流流量通过一第二电路路径，而于该第一操作模式时则没有维持。
文档编号G09G3/36GK1503212SQ0215260
公开日2004年6月9日 申请日期2002年11月26日 优先权日2002年11月26日
发明者提姆·伯莱根雪普, 史蒂芬·比利, 比利, 提姆 伯莱根雪普 申请人:华邦电子股份有限公司
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