專利名稱：D/a轉(zhuǎn)換器以及使用d/a轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及于液晶驅(qū)動電路等內(nèi)使用的灰度等級顯示電壓發(fā)生電路以及D/A變換電路。
背景技術(shù)：
隨著近年來的液晶顯示裝置的大型化，也一直期望提高液晶驅(qū)動裝置的各種性能。特別是，為了顯示鮮艷的色彩，期望有高灰度等級。在近年來的技術(shù)中，灰度等級電壓RGB分別為10比特(1024)的大約有10億種顏色的液晶顯示裝置也已經(jīng)登場。因此，由于希望高灰度等級，因此，提高將從外部輸入的數(shù)字信號變換為模擬信號的D/A轉(zhuǎn)換器的性能是不可缺少的。有關(guān)D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)例如在下述專利文獻(xiàn)1中有所記載。
(專利文獻(xiàn)1)特開2000-183747圖8是2比特的串(string)電阻方式的D/A轉(zhuǎn)換器，圖9是3比特串電阻方式的D/A轉(zhuǎn)換器。串電阻方式的D/A轉(zhuǎn)換器的情況下，單純來說，灰度等級電壓的比特?cái)?shù)每加1，元件數(shù)就加倍，面積也加倍。在專利文獻(xiàn)1中，記載了不使元件數(shù)目迅猛增加就能夠?qū)崿F(xiàn)的發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述專利文獻(xiàn)1公開的技術(shù)中，為了防止電路構(gòu)成元件數(shù)的迅猛增加而設(shè)置了運(yùn)算放大電路。特別是，為了輸出所選的2個灰度等級電壓的中間或1/4的電壓等而由多級構(gòu)成。由此，不能避免平常的功耗的增大。
本發(fā)明是基于上述缺陷而作出的，目的在于提供一種多比特D/A轉(zhuǎn)換器，同時(shí)還提供一面抑制功耗一面以小面積來構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器。
在本發(fā)明的DA轉(zhuǎn)換器中，為了解決上述問題而具有產(chǎn)生多個基準(zhǔn)電壓作為灰度等級電壓的電壓生成電路；將基準(zhǔn)電壓的任何一個選為第1輸出的笫1控制電路；將與對應(yīng)于第1輸出的灰度等級電壓相鄰的基準(zhǔn)電壓選為第2輸出的第2控制電路；以及第3控制電路，其具有根據(jù)第1輸出和第2輸出的電壓差而進(jìn)行充電的第1電容以及連接至第1電容的第2電容，用于通過將被充電的第1電容的電荷分配給第1電容和笫2電容，從而將第1輸出和第2輸出之間的電壓作為第3輸出而執(zhí)行輸出。
通過采取本發(fā)明的DA轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，能夠提供多比特D/A轉(zhuǎn)換器，同時(shí)，還能夠提供抑制功耗且以小面積構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器。


圖1是本發(fā)明第1實(shí)施方式中的D/A轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖2是本發(fā)明第1實(shí)施方式的切換電路。
圖3是本發(fā)明第2實(shí)施方式的第2控制電路的電路圖。
圖4是本發(fā)明第3實(shí)施方式的第3控制電路的電路圖。
圖5是本發(fā)明第4實(shí)施方式的第3控制電路的電路圖。
圖6是本發(fā)明第5實(shí)施方式的第3控制電路的電路圖。
圖7是本發(fā)明第6實(shí)施方式的第3控制電路的電路圖。
圖8是已有的2比特的D/A轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖9是已有的3比特的D/A轉(zhuǎn)換器的電路圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。以下的說明和附圖中，通過將具有大致相同的功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素賦予相同的標(biāo)記，從而省略重復(fù)說明。
(實(shí)施例1)圖1是本發(fā)明第1實(shí)施方式的D/A轉(zhuǎn)換器100的電路圖。首先，說明本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。D/A轉(zhuǎn)換器100是將3比特的數(shù)字信號變換為模擬信號的電路。D/A轉(zhuǎn)換器100由電壓生成電路101、第1控制電路102、第2控制電路103、第3控制電路104構(gòu)成。電壓生成電路101是生成多個基準(zhǔn)電壓的電路，從電壓V0開始輸出通過電阻等而電壓下降后的V1～V4。V0～V4是從V0到V4順序降低的電壓。以后，將V0～V4統(tǒng)稱為灰度等級電壓。圖8、圖9所示的串電阻方式的D/A轉(zhuǎn)換器中，需要2n個灰度等級電壓。在本實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換器中，具有2n-1+1個灰度等級電壓即可。在本實(shí)施例中，輸出了5個(2比特+1)電壓，但輸出的電壓個數(shù)的基本數(shù)并不限于2n+1。
第1控制電路102選擇由電壓生成電路101輸出的多個灰度等級電壓中的一個，作為第1輸出Vout1而輸出。在本實(shí)施例中，響應(yīng)輸入了灰度等級電壓中第偶數(shù)個電壓中的一個的3比特?cái)?shù)字信號中的高2位的數(shù)字信號而進(jìn)行選擇。第2控制電路103響應(yīng)高2位的數(shù)字信號來選擇與作為由第1控制電路102選擇的灰度等級電壓的第1輸出Vout1相鄰的灰度等級電壓，將其作為第2輸出電壓Vout2而輸出。在本實(shí)施例中，選擇灰度等級電壓中第奇數(shù)個且與第1輸出Vout1相鄰的電壓。第1控制電路102和第2控制電路103也可以是選擇了相鄰2個灰度等級電壓的控制電路。第3控制電路104具有第1輸入Vin1和第2輸入Vin2，在第1輸入Vin1和第2輸入Vin2上連接有第1輸出Vout1和笫2輸出Vout2。但是，D/A轉(zhuǎn)換器必須滿足灰度等級電壓的單調(diào)性。在本實(shí)施例的第1控制電路102和第2控制電路103中，不一定要Vout1＞Vout2。因此，在本實(shí)施例中，由于第1控制電路102和第2控制電路103，必須要插入圖2所示的切換電路105。切換電路105具有第1輸入端子、第2輸入端子、第1輸出端子、以及第2輸出端子。利用3比特?cái)?shù)字信號中處于中間比特的數(shù)字信號，使從第1輸入端子輸入的信號受控后輸出到第1輸出端子或第2輸出端子。而從第2輸入端子輸入的信號被輸出到與從第1輸入端子輸入的信號的輸出目的地不同的第1輸出端子或第2輸出端子。
第3控制電路104將第1輸入Vin1和第2輸入Vin2之間的電壓、第1輸入Vin1或第2輸入Vin2作為第3輸出Vout3而輸出。在本實(shí)施例中，第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的中間電壓、第1輸入Vin1或第2輸入Vin2作為第3輸出Vout3而輸出。第3控制電路104具有利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差而進(jìn)行充電的第1電容C11。第2輸入Vin2和第3輸出Vout3上，還具有與第1電容C11并聯(lián)并且具有與第1電容C11相同的電容量的第2電容C12。這里，所謂相同表示近似相同，包含由于處理過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差而引起的誤差。若灰度等級電壓的比特?cái)?shù)變多，則第1輸出Vout1和第2輸出Vout2的電壓差變小，并且允許由于處理過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差而引起的誤差。即便在以下的實(shí)施例中也是同樣處理的。
第2輸入Vin2和第3輸出Vout3經(jīng)由第1開關(guān)S11而連接。第3控制電路104還具有位于第1輸入Vin1和第1電容C11之間的第2開關(guān)S12。第1電容C11及第2電容C12與第3輸出Vout3之間分別具有第3開關(guān)S13。
接下來將說明其操作。為了方便說明，將輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從低位開始順序表示為1D、2D、3D。將反轉(zhuǎn)信號表示為1DB、2DB、3DB。第2控制電路102響應(yīng)輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)2D、2DB、3D、3DB來選擇灰度等級電壓中第偶數(shù)個電壓。第3控制電壓103響應(yīng)輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)3D、3DB來選擇灰度等級電壓中第奇數(shù)個電壓。這里，第1輸出Vout1和第2輸出Vout2選擇了相鄰的灰度等級電壓。
第3控制電路104根據(jù)最低1位數(shù)字信號，將第1輸出Vout1和第2輸出Vout2經(jīng)由切換電路105而輸入到笫1輸入Vin1和第2輸入Vin2，通過使第1開關(guān)S11接通，將第2輸入Vin2輸出作為第3輸出Vout3而輸出。通過使第1開關(guān)S11斷開，使第2開關(guān)S12接通，而對第1電容C11進(jìn)行充電。之后，通過使第2開關(guān)S12斷開，使第3開關(guān)S13接通，使存儲在第1電容C11內(nèi)的電荷分配到第1電容C11和第2電容C12上。這里，由于第1電容C11和第2電容C12具有相同的電容，因此第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的中間電位作為第3輸出Vout3而輸出。
根據(jù)本實(shí)施例的D/A轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，由電壓生成電路101生成的灰度等級電壓可以是與以往相同的輸出，另外，通過具有第1控制電路102、第2控制電路103、以及第3控制電路104、切換電路105，也可以生成第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的中間電壓，以保持灰度等級電壓的單調(diào)性。當(dāng)從現(xiàn)有的、輸出n比特的灰度等級電壓的D/A轉(zhuǎn)換器變更為輸出n+1比特的灰度等級電壓的D/A轉(zhuǎn)換器的情況下，變?yōu)榕c2個n比特的D/A轉(zhuǎn)換器合起來相同的面積，從而變?yōu)榧s2倍的面積。根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，通過除與輸出n比特的灰度等級電壓的D/A轉(zhuǎn)換器具有相同面積規(guī)模的第1控制電路102和第2控制電路103之外的第3控制電路104和切換電路105的控制，能夠生成n+1比特的灰度等級電壓，從而能夠削減面積的增大。特別是，n值越大效果越顯著。
在產(chǎn)生第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的中間電壓的情況下，僅僅在對第1電容C11和第2電容C12進(jìn)行充電時(shí)才有功耗。由此也能節(jié)省電力。
(實(shí)施例2)圖3是本發(fā)明第2實(shí)施方式的第3控制電路。第3控制電路以外的部分由于具有與第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，因此省略其說明。在以下說明中，使用與第1實(shí)施方式相同的標(biāo)記來進(jìn)行說明。省略對與第1實(shí)施方式相同的部分的說明。
本發(fā)明的第2實(shí)施方式下的第3控制電路204具有第1輸入Vin1、笫2輸入Vin2、響應(yīng)第1輸入Vin1和第2輸入Vin2而被輸出的第3輸出Vout3。在第1輸入Vin1和第2輸入Vin2之間，具有利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差進(jìn)行充電的第1電容C21。在第2輸入Vin2和第3輸出Vout3之間具有與第1電容C21并聯(lián)連接、并且具有與第1電容C21相同的電容量的第2電容C22。另外，在第1輸入Vin1和第2輸入Vin2之間還具有與第1電容C21并聯(lián)連接、并且具有2倍于第1電容C21的電容量的第3電容C23。
第3控制電路204還在第2輸入Vin2和第3輸出Vout3之間具有第1開關(guān)S21。第1輸入Vin1和第1電容C21之間具有第2開關(guān)S22。第1電容C21和第3輸出Vout3之間以及第2電容C22和第3輸出Vout3之間分別具有被同樣控制的第3開關(guān)S23。第2開關(guān)S22和第1電容C21間與第3電容C23之間具有第4開關(guān)S24。
接下來將對操作進(jìn)行說明。本實(shí)施例是包含于4比特的D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)的第3控制電路。因此，為了便于說明將輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從低位開始順序表示為1D、2D、3D、4D。
第1開關(guān)S21和第4開關(guān)S24受輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中的1D和2D的控制。通過例如在1D＝0、2D＝0的情況下使第1開關(guān)S21接通，將第2輸入Vin2直接作為第3輸出Vout3而輸出。
接下來，在1D＝0、2D＝1的情況下，首先，通過使第2開關(guān)S22接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第1電容C21進(jìn)行充電。之后，第2開關(guān)S22斷開，通過使第3開關(guān)S23和第4開關(guān)S24接通，將存儲于第1電容C21內(nèi)的電荷分配到第1電容C21、第2電容C22和第3電容C23。此時(shí)，第1電容C21和第2電容C22相同，第3電容C23為第1電容C21的2倍。由于第1電容C21、笫2電容C22以及第3電容C23為并聯(lián)連接，因此，電容量單純地變?yōu)榈?電容C21的4倍。根據(jù)電儲存的原則，第3輸出Vout3變?yōu)閂out3＝Vin2+1/4(Vin1-Vin2)這就變?yōu)檩敵霰鹊?輸入Vin2高第1輸入Vin和第2輸入Vin的電壓差的1/4的電壓。
接下來，在1D＝1、2D＝0的情況下，首先，通過使第2開關(guān)S22接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第1電容C21進(jìn)行充電。之后，通過使第2開關(guān)S22斷開、第3開關(guān)S23分別接通，將存儲于第1電容C21內(nèi)的電荷分配到第1電容C21和第2電容C22上。此時(shí)，由于第1電容C21和第2電容C22相同且并聯(lián)連接，因此，電容容量單純地變?yōu)?倍。根據(jù)電存儲規(guī)則，第3輸出Vout3變?yōu)閂out3＝Vin2+1/2(Vin1-Vin2)這就變?yōu)檩敵龅?輸入Vin1和第2輸入Vin2的中間電壓。
最后，在1D＝1、2D＝1的情況下，首先，通過使第2開關(guān)S22和第4開關(guān)S24接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第1電容C21和笫3電容C23進(jìn)行充電。之后，通過使第4開關(guān)S24保持接通、使第2開關(guān)S22斷開、第3開關(guān)S23接通，而使存儲于第1電容C21和第3電容C23內(nèi)的電荷分配到第1電容C21、第2電容C22和第3電容C23。此時(shí)，第1電容C21和第2電容C22相同，第3電容C23為第1電容C21的2倍。由于第1電容C21、第2電容C22以及第3電容C23為并聯(lián)連接，因此，電容量單純地變?yōu)?倍。根據(jù)電儲存的原則，第3輸出Vout3變?yōu)閂out3＝Vin2+3/4(Vin1-Vin2)這就變?yōu)檩敵龅碾妷罕鹊?輸入Vin2還高第1輸入Vin和第2輸入Vin的電壓差的3/4。
通過利用輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的低2位1D和2D來控制第3控制電路204，可以從第1輸入Vin1和第2輸入Vin2中新得到3種電壓。
因此，通過控制低2位的1D和2D，可以從由電壓生成電路101生成的2個電壓中得到5種電壓。
(實(shí)施例3)圖4是本發(fā)明第3實(shí)施方式的第3控制電路。第3控制電路以外的部分由于具有與第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，因此被省略。還省略了有關(guān)與第1實(shí)施方式相同的部分的說明。
本發(fā)明的笫3控制電路希望以盡可能小的面積且高精度地形成。本發(fā)明的第3實(shí)施方式的第3控制電路304具有第1輸入Vin1、第2輸入Vin2、響應(yīng)第1輸入Vin1和第2輸入Vin2而輸出的第3輸出Vout3。在第1輸入Vin1和第2輸入Vin2之間具有利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差來執(zhí)行充電的第1電容C31。在第2輸入Vin2和第3輸出Vout3之間具有第1開關(guān)S31。在第1輸入Vin1和第1電容C31之間具有第2開關(guān)S32。在第2開關(guān)S32和第1電容C31間的節(jié)點(diǎn)與第3輸出Vout3之間具有第3開關(guān)S33。還具有連接于第3輸出Vout3和電源Vdd之間的第2電容C3p、和連接于第3輸出Vout3和接地端Vss之間的第3電容C3n。第2電容C3p利用電源Vdd和笫2輸入Vin2的電壓差進(jìn)行充電，第3電容C3n利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差進(jìn)行充電。
這里，第1電容C31等于第2電容C3p和第3電容C3n之和。但是，如先前所述的那樣，其中也包含了處理過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差程度。由于第2電容以及第3電容是后級放大器的輸入電容，因此，從外觀上來看形成于D/A轉(zhuǎn)換器的外部，但是，在本實(shí)施例以及以后的實(shí)施例中，在第3控制電路中包含第2電容和第3電容。
接下來說明其操作。本實(shí)施例的第3控制電路304對于產(chǎn)生n比特的灰度等級電壓的電壓生成電路101而言，可以輸出n+1比特的灰度等級電壓。利用最低位1D來控制第1開關(guān)S31和第2開關(guān)S32。例如，在最低位1D＝0的情況下，通過使第1開關(guān)S31接通，可以向第3輸出Vout3原樣輸出第2輸入Vin2。在最低位1D＝1的情況下，通過使第1開關(guān)S31斷開、第2開關(guān)S32接通，利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第1電容C31進(jìn)行充電，利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差對第2電容C3p進(jìn)行充電，利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差對第3電容C3n進(jìn)行充電。在各電容上充分積存了電荷之后，使笫2開關(guān)S32斷開，第3開關(guān)S33連通。
根據(jù)電荷儲存規(guī)則，第1電容C31、第2電容C3p、以及第3電容C3n上儲存的電荷被再分配，變?yōu)閂out3＝Vin2+1/2(Vin1-Vin2)第3輸出Vout3輸出第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的中間電壓。
在本實(shí)施方式中，為了使第3控制電路304盡可能小和簡單，使用了第1電容C31、第2電容C3p以及第3電容C3n。另外，第2電容C3p和第3電容C3n是連接于第3控制電路304的后級放大器的輸入電容。因此，它們不是為了其他途徑的第3控制電路304而被設(shè)置，必須連接于D/A轉(zhuǎn)換器后級。第3控制電路304的增加部分純粹變?yōu)槊娣e的增大。在本實(shí)施方式中，能夠以在產(chǎn)生n比特的灰度等級電壓的D/A轉(zhuǎn)換器上加上第3控制電路304的面積構(gòu)成產(chǎn)生n+1比特的灰度等級電壓的D/A轉(zhuǎn)換器。換言之，能夠以少量的面積增大來構(gòu)成n+1比特的D/A轉(zhuǎn)換器。
(實(shí)施例4)圖5是本發(fā)明第4實(shí)施方式的第3控制電路。第3控制電路之外的部分由于具有與第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，因此省略對其的說明。在以下說明中，使用與第1實(shí)施方式相同的標(biāo)記來進(jìn)行說明。有關(guān)與第1實(shí)施方式相同的部分的說明予以省略。
本發(fā)明第4實(shí)施方式的第3控制電路404在第3實(shí)施方式的第3控制電路304中具有與第1電容C41并聯(lián)的第4電容C44和第5電容C45。在第2開關(guān)S42和第1電容C41間的節(jié)點(diǎn)與第4電容C44之間具有第4開關(guān)S44。在第2開關(guān)S42和第1電容C41間的節(jié)點(diǎn)與第5電容C45之間具有第5開關(guān)S45。
這里，第2電容C4p與第3電容C4n之和等于第1電容C41的3倍。第4電容C44等于第1電容C41的2倍。第5電容C45等于第1電容C41的6倍。但是，如先前所述的那樣，其中也包含了處理過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差程度。第1～5電容的值可以按照組合來自由設(shè)置，其決定了第3輸出Vout3。因此，不用限定于本實(shí)施的值。
接下來說明其操作。本實(shí)施例的第3控制電路304對于產(chǎn)生n比特的灰度等級電壓的電壓生成電路101而言，可以輸出n+2比特灰度等級電壓。利用低位1D和2D來控制第1～5開關(guān)。例如，在低位1D＝0、2D＝0的情況下，通過接通第1開關(guān)S41，可以將第2輸入Vin2原樣輸出到第3輸出Vout3。
例如，在低位1D＝1、2D＝0的情況下，通過使第1開關(guān)S41斷開，第2開關(guān)S42接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第1電容C41進(jìn)行充電，利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差對第2電容C4p進(jìn)行充電，利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差對第3電容C4n進(jìn)行充電。在各電容中充分積存了電荷后，第2開關(guān)S42斷開，第3開關(guān)S43接通。根據(jù)電荷儲存規(guī)則，存儲于第1電容C41、第2電容C4p、以及第3電容C4n內(nèi)的電荷被再分配，變?yōu)閂out3＝Vin2+1/4(Vin1-Vin2)
第3輸出Vout3輸出的電壓比第2輸入Vin2還高第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差的1/4。
接下來，例如在低位1D＝0、2D＝1的情況下，通過使第1開關(guān)S41為斷開、第2開關(guān)S42和第4開關(guān)S44接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第1電容C41和第4電容C44進(jìn)行充電，利用電源Vdd和笫2輸入Vin2的電壓差對第2電容C4p進(jìn)行充電，利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差對第3電容C4n進(jìn)行充電。在各電容內(nèi)充分積存了電荷后，第2開關(guān)S42斷開，第3開關(guān)S43接通。根據(jù)電荷儲存的規(guī)則，存儲于第1電容C41、第2電容C4p、以及第3電容C4n以及第4電容C44內(nèi)的電荷被再分配，從而變?yōu)閂out3＝Vin2+1/2(Vin1-Vin2)第3輸出Vout3輸出第1輸入Vin和第2輸入Vin2的中間電壓。
另外，例如在低位1D＝1、2D＝1的情況下，通過使第1開關(guān)S41斷開、笫2開關(guān)S42、第4開關(guān)S44以及第5開關(guān)S45接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第1電容C41、第4電容C44、以及第5電容C45進(jìn)行充電，利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差對第2電容C4p進(jìn)行充電，利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差對第3電容C4n進(jìn)行充電。在各電容內(nèi)充分積存了電荷后，第2開關(guān)S42斷開，笫3開關(guān)S43接通。根據(jù)電儲存的規(guī)則，存儲于第1電容C41、第2電容C4p、第3電容C4n、第4電容C44以及第5電容C45內(nèi)的電荷被再分配，從而變?yōu)閂out3＝Vin2+3/4(Vin1-Vin2)第3輸出Vout3變?yōu)檩敵龅碾妷罕鹊?輸入Vin2還高第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差的3/4。
根據(jù)本實(shí)施的結(jié)構(gòu)，可在考慮作為DA轉(zhuǎn)換器的輸出目標(biāo)的放大器的輸入容量的基礎(chǔ)上執(zhí)行第3控制電路404的設(shè)計(jì)。實(shí)際操作上的電容負(fù)荷可以變小，還可以提高操作速度。另外，在本實(shí)施中，也可以根據(jù)n比特+1(2n+1)的基準(zhǔn)電壓來產(chǎn)生n+2比特+1(2n+2+1)的灰度等級電壓。不用說，按照第3和第4實(shí)施例，通過組合電容配置以及電容值，可以根據(jù)n比特的基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生n+m比特的灰度等級電壓。本實(shí)施例的使用第3控制電路404的D/A轉(zhuǎn)換器能夠以增大了33％的面積來實(shí)現(xiàn)要利用已有方式的4倍面積才能實(shí)現(xiàn)的效果。
(實(shí)施例5)圖6是本發(fā)明第5實(shí)施方式的第3控制電路。第3控制電路以外的部分由于具有與第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，因此予以省略。在以下說明中，使用與笫1實(shí)施方式相同的標(biāo)記來進(jìn)行說明。與第1實(shí)施方式相同的部分的說明予以省略。
本發(fā)明第5實(shí)施方式的第3控制電路504具有第1輸入Vin1、第2輸入Vin2、響應(yīng)第1輸入Vin1和第2輸入Vin2而輸出的第3輸出Vout3。在笫1輸入Vin1和第2輸入Vin2之間具有利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差進(jìn)行充電的第1電容C51和第2電容C52。在第2輸入Vin2和第3輸出Vout3之間具有第1開關(guān)S51。在第1輸入Vin1與第1電容C51和第2電容C52之間分別具有第2開關(guān)S52。在第2開關(guān)S52和笫1電容C51間的節(jié)點(diǎn)與笫3輸出Vout3之間，以及在第2開關(guān)S52和第2電容C52間的節(jié)點(diǎn)與第3輸出Vout3之間，具有第3開關(guān)S53。還具有連接于第3輸出Vout3和電源Vdd之間的第3電容C5p、連接于第3輸出Vout3和接地端Vss之間的第4電容C5n。第3電容C5p利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差進(jìn)行充電，笫4電容C5n利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差進(jìn)行充電。
這里，第1電容C51等于第2電容C52、第3電容C5p以及第4電容C5n。但是，如先前所述的那樣，其中也包含了處理過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差程度。第1～4電容是由所有MOS晶體管的柵極電容構(gòu)成的。另外，第1電容C51和第3電容C5p由PMOS晶體管構(gòu)成，第2電容C52和第4電容C5n由NMOS晶體管構(gòu)成。
接下來說明其操作。本實(shí)施例的第3控制電路504對于產(chǎn)生n比特的灰度等級電壓的電壓生成電路101而言，可以輸出n+1比特的灰度等級電壓。利用最低位的1D來控制第1開關(guān)S51和第2開關(guān)S52。例如，在最低位1D＝0的情況下，通過使第1開關(guān)S51接通，可以將第2輸入Vin2原樣輸出到第3輸出Vout3。在最低位1D＝1的情況下，通過使第1開關(guān)S51斷開、第2開關(guān)S52接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第1電容C51和第2電容C52進(jìn)行充電，利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差對第3電容C5p進(jìn)行充電，利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差對第4電容C5n進(jìn)行充電。當(dāng)在各電容內(nèi)充分積存了電荷后，第2開關(guān)S52斷開，第3開關(guān)S53接通。
根據(jù)電荷存儲規(guī)則，存儲于笫1電容C51、第2電容C52、第3電容C5p、以及笫4電容C5n內(nèi)的電荷被再分配，變?yōu)閂out3＝Vin2+1/2(Vin1-Vin2)笫3輸出Vout3輸出第1輸入Vin1與第2輸入Vin2的中間電壓。
在本實(shí)施例的第3控制電路504中，由于第1～第4電容是由MOS晶體管構(gòu)成，因此，處理過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差的影響在NMOS之間以及PMOS之間相互抵消，所以能夠得到比第1～第4實(shí)施例更高精度的輸出。通過使用MOS晶體管的柵極電容而使用微小的電容，因此，可以實(shí)現(xiàn)高速充放電，使D/A轉(zhuǎn)換器的高速操作成為可能。
(實(shí)施例6)圖7是本發(fā)明第6實(shí)施方式的第3控制電路。第3控制電路以外的部分由于具有與笫1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，因此予以省略。在以下說明中，使用與第1實(shí)施方式相同的標(biāo)記來進(jìn)行說明。省略有關(guān)與第1實(shí)施方式相同部分的說明。
本發(fā)明第6實(shí)施方式下的第3控制電路604具有第1輸入Vin1、笫2輸入Vin2、響應(yīng)第1輸入Vin1和第2輸入Vin2而輸出的第3輸出Vout3。在第1輸入Vin1和第2輸入Vin2之間，從第1輸入Vin1一側(cè)開始順序串聯(lián)有第1電容C61和第2電容C62。另外，還具有與第2電容C62并聯(lián)的第3電容C63。在第2輸入Vin2和第3輸出Vout3之間具有第1開關(guān)S61。在第1輸入Vin1和第1電容C61之間具有第2開關(guān)S62。在第2開關(guān)S32和第1電容C31間的節(jié)點(diǎn)與第3輸出Vout3之間具有第3開關(guān)S63。在第1電容C61和第2電容C62間的節(jié)點(diǎn)與第3輸出Vout3之間具有笫4開關(guān)S64。還具有與第1電容C61并聯(lián)形成的第5開關(guān)S65。具有連接于第3輸出Vout3和電源Vdd之間的第4電容C6p、和連接于第3輸出Vout3和接地端Vss間的第5電容C6n。笫4電容C6p利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差進(jìn)行充電，第3電容C6n利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差進(jìn)行充電。
這里，第1～第5電容具有完全相同的容量。但是，如先前所述的那樣，其中也包含了處理過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差程度。第4電容C6p和第5電容C6n是作為D/A轉(zhuǎn)換器的輸出目標(biāo)的放大器的輸入電容。第1電容C61和第4電容C6p是PMOS晶體管的柵極電容，第2電容C62、第3電容C63以及第5電容C6n是NMOS晶體管的柵極電容。
接下來，說明其操作。本實(shí)施例的第3控制電路604對于產(chǎn)生n比特的灰度等級電壓的電壓生成電路101而言，可以輸出n+2比特的灰度等級電壓。利用低位1D和2D來控制第1～5開關(guān)。例如，在低位1D＝0、2D＝0的情況下，通過使第1開關(guān)S61接通，可以將第2輸入Vin2原樣輸出給第3輸出Vout3。
例如，在低位1D＝1、2D＝0的情況下，通過使第1開關(guān)S61和第2開關(guān)S62接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓值對第1電容C61和第2電容C62進(jìn)行充電，利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差對第4電容C6p進(jìn)行充電，利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差對第5電容C6n進(jìn)行充電。在各電容內(nèi)充分積存了電荷后，第1開關(guān)S61和第2開關(guān)S62斷開，第3開關(guān)S61接通。根據(jù)電荷儲存規(guī)則，第4電容C6p以及第5電容C6n內(nèi)存儲的電荷被再分配給第1電容C61、第2電容C62、第3電容C63，從而變?yōu)閂out3＝Vin2+1/4(Vin1-Vin2)第3輸出Vout3輸出的電壓比第2輸入Vin2還高第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差的1/4。
接下來，例如在低位1D＝0、2D＝1的情況下，通過使第1開關(guān)S61、第2開關(guān)S62以及第5開關(guān)S65接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對笫2電容C62和笫3電容C63進(jìn)行充電，利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差對笫4電容C6p進(jìn)行充電，利用接地端Vss和輸入Vin2的電壓差對第5電容C5n進(jìn)行充電。在各電容中充分積存了電荷后，第1開關(guān)S61、第2開關(guān)S62和第5開關(guān)S65斷開，第3開關(guān)S63和第4開關(guān)S64接通。根據(jù)電荷存儲規(guī)則，第2電容C62、第3電容C63、第4電容C6p以及第5電容C6n內(nèi)存儲的電荷被再分配，變?yōu)閂out3＝Vin2+1/2(Vin1-Vin2)第3輸出Vout3輸出第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的中間電位。
另外，例如在低位1D＝1、2D＝1的情況下，通過使笫1開關(guān)S61、第2開關(guān)S62和第5開關(guān)S65接通，而利用第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差對第2電容C62和第3電容C63進(jìn)行充電，利用電源Vdd和第2輸入Vin2的電壓差對第4電容C6p進(jìn)行充電，利用接地端Vss和第2輸入Vin2的電壓差對第5電容C5n進(jìn)行充電。在各電容內(nèi)充分積存了電荷后，第1開關(guān)S61、第2開關(guān)S62以及第5開關(guān)S65斷開，第3開關(guān)S63接通。根據(jù)電荷存儲原則，第2電容C62、第3電容C63、第4電容C6p以及第5電容C6n內(nèi)存儲的電荷被再分配，變?yōu)閂out3＝Vin2+3/4(Vin1-Vin2)第3輸出Vout3輸出的電壓比第2輸入Vin2還要高第1輸入Vin1和第2輸入Vin2的電壓差的3/4。
根據(jù)本實(shí)施的結(jié)構(gòu)，可以在考慮作為DA轉(zhuǎn)換器的輸出目標(biāo)的放大器的輸入容量的基礎(chǔ)上執(zhí)行第3控制電路404的設(shè)計(jì)。由于第1～第5電容由MOS晶體管構(gòu)成，處理過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏差的影響在NMOS之間以及PMOS之間彼此相抵消，因此可以得到比第1～第4實(shí)施例更高精度的輸出。通過使用MOS晶體管的柵極電容來使用微小電容，因此，可以實(shí)現(xiàn)高速充放電，使D/A轉(zhuǎn)換器的高速操作成為可能。
權(quán)利要求
1.一種DA轉(zhuǎn)換器，具有電壓生成電路，產(chǎn)生多個基準(zhǔn)電壓作為灰度等級電壓；第1控制電路，選擇所述基準(zhǔn)電壓中的任何一個作為第1輸出；第2控制電路，選擇與對應(yīng)于所述第1輸出的所述灰度等級電壓相鄰的所述基準(zhǔn)電壓作為第2輸出；以及第3控制電路，具有響應(yīng)于所述第1輸出和第2輸出的電壓差而執(zhí)行充電的第1電容，以及連接至第1電容的第2電容；通過將被充電的所述第1電容的電荷分配給所述第1和第2電容，而將第1輸出和第2輸出之間的電壓作為第3輸出進(jìn)行輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第1輸出是選擇所述灰度等級電壓中第偶數(shù)個基準(zhǔn)電壓中的任何一個的電壓，而所述第2輸出是選擇所述灰度等級電壓中第奇數(shù)個基準(zhǔn)電壓的電壓。
3.如權(quán)利要求1或2所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第1和第2電容的一端與所述第2輸出相連接，另一端與所述第3輸出相連接。
4.如權(quán)利要求1～3中任一所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第3控制電路還在所述第1電容和所述第1輸出之間具有第1開關(guān)單元，并且在所述第1電容和所述第3輸出之間具有第2開關(guān)單元，在所述第2電容和所述第3輸出之間具有第3開關(guān)單元。
5.如權(quán)利要求1～4中任一所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第3控制電路還具有第3電容，該第3電容一端共同連接在所述第1和第2電容上，其另一端經(jīng)由第4開關(guān)單元連接到所述第1輸出或第2輸出。
6.如權(quán)利要求1所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第2電容是從DA轉(zhuǎn)換器的后級輸入側(cè)看過去的電容。
7.如權(quán)利要求6所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第2電容由第1子電容和第2子電容構(gòu)成，其中，第1子電容利用所述第2輸出電壓和第1電源電壓而被充電，所述第2子電容利用所述第2輸出電壓和第2電源電壓而被充電。
8.如權(quán)利要求7所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第1電容等于所述第1子電容和所述第2子電容的電容總和。
9.如權(quán)利要求6或7所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第3控制電路還具有第4電容和第5電容，其中，所述第4電容的一端連接于所述第2輸出而另一端經(jīng)由第5開關(guān)單元連接到所述第1輸出，所述第5電容的一端連接于所述第2輸出而另一端經(jīng)由第6開關(guān)單元連接到所述第1輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第1、第4和第5電容分別按照1∶2∶6的比例構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，將所述第1輸出電壓和所述第2輸出電壓間的電壓分為2份，若所述基準(zhǔn)電壓為m比特，則能夠輸出對應(yīng)于(m+1)比特的灰度等級電壓。
12.如權(quán)利要求10所述的DA轉(zhuǎn)換器，將所述第1輸出電壓和所述第2輸出電壓間的電壓分為4份，若所述基準(zhǔn)電壓為m比特，則能夠輸出對應(yīng)于m+2比特的灰度等級電壓。
13.如權(quán)利要求1所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，產(chǎn)生2m+1個所述基準(zhǔn)電壓，通過利用所述第3控制電路對所述第1輸出電壓和所述第2輸出電壓間的電壓分為2n份，從而產(chǎn)生2m+n+1的所述灰度等級電壓。
14.一種DA轉(zhuǎn)換器，包括電壓生成電路，產(chǎn)生多個基準(zhǔn)電壓作為灰度等級電壓；第1控制電路，選擇所述基準(zhǔn)電壓中的任何一個作為第1輸出；第2控制電路，選擇與對應(yīng)于所述第1輸出的所述灰度等級電壓相鄰的所述基準(zhǔn)電壓作為第2輸出；以及第3控制電路，具有響應(yīng)于所述第1輸出和所述第2輸出的電壓差進(jìn)行充電的第1電容，以及根據(jù)所述第1或第2輸出執(zhí)行充電的放大器的輸入電容，其中通過將被充電的電荷分配給所述第1電容和所述輸入電容，而將所述第1輸入和所述第2輸入間的電壓作為第3輸出進(jìn)行輸出。
15.如權(quán)利要求15所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第3控制電路具有第1開關(guān)單元，用于將所述第2輸入原樣輸出到所述第3輸出。
16.如權(quán)利要求15或16所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第3控制電路具有第2開關(guān)單元，用于開始對所述第1電容和所述輸入電容進(jìn)行充電。
17.如權(quán)利要求14所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第3控制電路還具有第2電容，通過切換使用或不使用所述第2電容，而對所述第3輸出執(zhí)行多種類型的輸出。
18.如權(quán)利要求17所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第1電容、所述第2電容、以及所述輸入電容全部由相同的MOS晶體管的柵極電容構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求18所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述第1電容、所述第2電容、以及所述輸入電容組合了PMOS晶體管和NMOS晶體管的柵極電容。
20.一種DA轉(zhuǎn)換器，包括電壓生成電路，產(chǎn)生多個基準(zhǔn)電壓作為灰度等級電壓；第1控制電路，選擇所述基準(zhǔn)電壓中的任何一個作為第1輸出；第2控制電路，選擇與對應(yīng)于所述第1輸出的所述灰度等級電壓相鄰的所述基準(zhǔn)電壓作為第2輸出；以及第3控制電路，具有連接于所述第1輸出和所述第2輸出之間的第1電容；根據(jù)所述第1輸出和所述第2輸出而執(zhí)行輸出的第3輸出；連接于所述第2輸出和所述第3輸出之間的第1開關(guān)單元；連接于所述第1電容和所述第1輸出之間的第2開關(guān)單元；連接于所述第2開關(guān)單元和所述第3輸出之間的第3開關(guān)單元；連接于所述第3輸出和第1電源之間的第1輸入電容；以及連接于所述第3輸出和第2電源之間的第2輸入電容。
21.如權(quán)利要求20所述的DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，第2和第3電容還經(jīng)由第4和第5開關(guān)單元與所述第1電容并聯(lián)連接。
22.一種DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，具有電壓生成電路，產(chǎn)生多個基準(zhǔn)電壓作為灰度等級電壓；第1控制電路，選擇所述基準(zhǔn)電壓中的任何一個作為第1輸出；第2控制電路，選擇與對應(yīng)于所述第1輸出的所述灰度等級電壓相鄰的所述基準(zhǔn)電壓作為第2輸出；以及第3控制電路，具有根據(jù)所述第1輸出和所述第2輸出而執(zhí)行輸出的第3輸出；連接于所述第1輸出和所述第2輸出之間的第1電容；與所述第1電容并聯(lián)連接的第2電容；連接于所述第3輸出和第1電源之間的第1輸入電容；連接于所述第3輸出和第2電源之間的第2輸入電容；連接于所述第2輸出和所述第3輸出之間的第1開關(guān)單元；連接于所述第1輸出和所述第1電容之間及所述第1輸出和所述第2電容之間，分別受相同控制的多個第2開關(guān)；連接于所述第2開關(guān)單元與所述第1電容及所述第2電容的連接節(jié)點(diǎn)與所述第3輸出之間的、分別受相同控制的多個第3開關(guān)單元。
23.一種DA轉(zhuǎn)換器，其特征在于，包括電壓生成電路，產(chǎn)生多個基準(zhǔn)電壓作為灰度等級電壓；第1控制電路，選擇所述基準(zhǔn)電壓中的任何一個作為第1輸出；第2控制電路，選擇與對應(yīng)于所述第1輸出的所述灰度等級電壓相鄰的所述基準(zhǔn)電壓作為第2輸出；以及第3控制電路，具有根據(jù)所述第1輸出和所述第2輸出而執(zhí)行輸出的第3輸出；連接于所述第1輸出和所述第2輸出之間的第1電容；串聯(lián)連接于所述第1電容和所述第2輸出之間的第2電容；與所述第2電容并聯(lián)連接的第3電容；連接于所述第3輸出和第1電源之間的第1輸入電容；連接于所述第3輸出和第2電源之間的第2輸入電容；連接于所述第2輸出和所述第3輸出之間的第1開關(guān)單元；連接于所述第1輸出和所述第1電容之間的第2開關(guān)；連接在所述第2開關(guān)單元和所述第1電容的連接節(jié)點(diǎn)與所述第3輸出之間的第3開關(guān)單元；連接于所述第1電容和所述第2電容的連接節(jié)點(diǎn)與第3輸出之間的第4開關(guān)單元以及與所述第1電容并聯(lián)連接的第5開關(guān)單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種D/A轉(zhuǎn)換器以及使用D/A轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動電路，其以小面積構(gòu)成、低功耗、且輸出多灰度等級的電壓，具有電壓生成電路，用于產(chǎn)生多個基準(zhǔn)電壓作為灰度等級電壓；第1控制電路，將基準(zhǔn)電壓的任何一個選擇作為第1輸出；第2控制電路，將與對應(yīng)于第1輸出的灰度等級電壓相鄰的基準(zhǔn)電壓選擇作為第2輸出；第1電容，用于根據(jù)第1輸出和第2輸出的電壓差進(jìn)行充電；連接于第1電容的第2電容。其還具有第3控制電路，用于通過將充電后的第1電容的電荷分配給第1電容和第2電容，將第1輸出和第2輸出間的電壓作為第3輸出予以輸出。
文檔編號G02F1/133GK1716785SQ200510052440
公開日2006年1月4日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者王海松, 平間厚志, 寺石利夫, 本田隆, 藍(lán)世明 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社