專利名稱：差動(dòng)放大器與數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器以及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及差動(dòng)放大器與數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器以及顯示裝置，尤其涉及適用于具有偏移量消除功能的多值輸出型差動(dòng)放大器的、差動(dòng)放大器及具備該差動(dòng)放大器的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器以及顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為驅(qū)動(dòng)液晶顯示裝置的數(shù)據(jù)線的、現(xiàn)有的典型的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，采用圖22所示的構(gòu)成。參照?qǐng)D22，該數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器包括移位寄存器209、數(shù)據(jù)寄存器208、數(shù)據(jù)鎖存器207、電平移位器206、灰度等級(jí)電壓生成電路205、譯碼器203和輸出電路202(放大器201)。
說明圖22所示的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作。移位寄存器209根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK輸出移位脈沖，數(shù)據(jù)寄存器208根據(jù)來自移位寄存器209的移位脈沖，將所輸入的視頻數(shù)據(jù)DATA_IN依次上移，并根據(jù)輸出數(shù)分配視頻數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鎖存器207暫且保持由數(shù)據(jù)寄存器208分配的視頻數(shù)據(jù)，并根據(jù)控制信號(hào)STB的定時(shí)將全部輸出一起輸出到電平移位器206。
從電平移位器206輸出的信號(hào)是數(shù)字視頻信號(hào)。由譯碼器203到輸出電路202為止的電路將該數(shù)字信號(hào)從數(shù)字的視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬的灰度等級(jí)電壓?；叶鹊燃?jí)電壓生成電路205由連接在電源VA與電源VB之間的電阻串構(gòu)成，從電阻串的各端子(抽頭)將灰度等級(jí)數(shù)份的灰度等級(jí)電壓輸出到譯碼器203(灰度等級(jí)電壓選擇電路)。譯碼器203通過輸入各灰度等級(jí)電壓與數(shù)字視頻信號(hào)，而選擇與數(shù)字視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的灰度等級(jí)電壓，并輸出到輸出電路202。輸出電路202放大輸出灰度等級(jí)電壓，以輸出到輸出端子組210。輸出端子連接在用于向顯示裝置的像素供給灰度等級(jí)電壓的數(shù)據(jù)線的一端。
在此，按照每個(gè)輸出數(shù)設(shè)置用于輸出與數(shù)字視頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的灰度等級(jí)電壓的、譯碼器203及放大器201。進(jìn)而，從灰度等級(jí)電壓生成電路205輸出的各灰度等級(jí)電壓通過灰度等級(jí)電壓線由全部輸出共有。
即，由譯碼器203的群、灰度等級(jí)電壓生成電路205與輸出電路202構(gòu)成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路塊。
一般，液晶顯示裝置的數(shù)據(jù)線由于是電容性的重負(fù)載，因此作為用于輸出電路202的放大器，采用OP放大器(稱為運(yùn)算放大器)。例如，圖15所示的運(yùn)算放大器具備差動(dòng)級(jí)電路901和輸出級(jí)放大電路903。差動(dòng)電路(差動(dòng)級(jí)電路)901包括共用源極的NMOS晶體管M3、M4構(gòu)成的差動(dòng)對(duì)；PMOS晶體管M1、M2構(gòu)成的電流反射鏡電路；和柵極端子被施加了恒定的偏置電壓而作為恒流源動(dòng)作的NMOS晶體管M9。再有，在圖15的例子中，在輸出級(jí)放大電路903中，構(gòu)成源極接地的有源負(fù)載放大電路，包括接受來自差動(dòng)級(jí)電路的輸出點(diǎn)PA的輸出信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大的PMOS晶體管M7；和作為恒流源動(dòng)作的NMOS晶體管M10。
由于節(jié)點(diǎn)PB與M3的柵極輸入連接而形成負(fù)反饋，故輸出端的電壓(輸出點(diǎn)PB的電壓)穩(wěn)定在根據(jù)差動(dòng)放大輸出信號(hào)而流動(dòng)的輸出級(jí)放大電路的M7的漏極電流、與恒流源的M10的漏極電流均衡的電位上。
但是，在運(yùn)算放大器中，存在以下問題主要由于有源元件的特性偏差而導(dǎo)致產(chǎn)生輸出偏移量。作為該特性偏差的原因，有MOS晶體管的氧化膜的偏差或雜質(zhì)濃度的偏差、或者元件尺寸(W/L，W溝道寬度；L溝道長(zhǎng)度)的偏差等。這些制造偏差由制造工序的好壞來決定，是不可避免的問題。
一般，將晶體管的柵極面積設(shè)為S，由于差動(dòng)電路部的晶體管特性的偏差引起的的偏移量電壓與 成比例，故為了減小偏移量電壓，必須將柵極面積取得非常大。這會(huì)導(dǎo)致芯片面積增大，在偏移量電壓非常大的情況下存在限制。因此，為了解決該問題，采用使用了電容元件的、用于對(duì)輸出偏移量進(jìn)行修正的電路(偏移量消除放大器)。
圖16中表示以往一直采用的偏移量消除放大器的典型構(gòu)成的一例。圖17是表示圖16的偏移量消除放大器的控制方法的時(shí)序圖。參照?qǐng)D16，偏移量消除放大器811具有偏移量檢測(cè)電容Coff；和開關(guān)801～803。輸入到運(yùn)算放大器810的輸入端子VIN的電壓Vin，被輸入到運(yùn)算放大器810的非反相輸入端子(+)。運(yùn)算放大器810的輸出端子VOUT被輸出到外部，驅(qū)動(dòng)外部連接的負(fù)載(圖示省略)。
接著，利用圖17的時(shí)序圖，說明圖16所示的偏移量消除放大器的動(dòng)作。在圖17中，標(biāo)號(hào)S1對(duì)應(yīng)于開關(guān)801，標(biāo)號(hào)S2對(duì)應(yīng)于開關(guān)802，標(biāo)號(hào)S3對(duì)應(yīng)于開關(guān)803。如圖17所示，在一個(gè)數(shù)據(jù)輸出期間內(nèi)，包括偏移量檢測(cè)期間T01和偏移量修正輸出期間T02兩個(gè)期間。
在偏移量檢測(cè)期間T01中，使S1與S2為接通(ON)狀態(tài)，使S3為斷開(OFF)狀態(tài)。由此，電容Coff的一端連接輸入端子VIN，其電位被設(shè)定為輸入電位Vin。由于S1為接通狀態(tài)，故電容Coff的另一端的電位被設(shè)定為輸出電壓Vout。因此，施加在電容Coff上的電壓為Vout-Vin＝(Vin+Voff)-Vin＝Voff電容Coff被充電相當(dāng)于偏移量電壓Voff的電荷(偏移量檢測(cè)期間)。
在偏移量修正輸出期間T02中，使S1與S2為斷開狀態(tài)，然后使S3為接通狀態(tài)。通過使S1與S2為斷開狀態(tài)，從而電容Coff保持偏移量電壓Voff不變。通過使S3為接通狀態(tài)，從而對(duì)運(yùn)算放大器810的反相輸入端子作用以期間T01中的輸出電壓Vout為基準(zhǔn)而減去了偏移量電壓Voff份的電壓。結(jié)果，輸出電壓Vout為Vout＝(Vin+Voff)-Voff＝Vin因此偏移量電壓被抵消，能夠輸出高精度的電壓(偏移量修正輸出期間)。
然而，參照?qǐng)D16及圖17說明的現(xiàn)有的偏移量消除放大器中存在以下問題。
即，在期間T01中，由于電容Coff的一端連接輸入端子VIN，故放大器的實(shí)際輸入電容增加。放大器的輸入電容越小，耗電越少。
另一方面，偏移量檢測(cè)電容Coff為了在規(guī)定期間維持電壓，且使開關(guān)斷開時(shí)產(chǎn)生的電荷引起的偏移量誤差為最小限度，而需要適當(dāng)?shù)哪撤N程度的大小。
進(jìn)而，在圖16所示的偏移量消除放大器的情況下，在期間T01中，輸入端子VIN與輸出端子VOUT通過電容Coff而被連接，形成正反饋的環(huán)路，因此在向輸入端子供給電壓的外部電源的供給能力小的情況下，有時(shí)輸出電位變得不穩(wěn)定?；谏鲜隼碛桑瑢㈦娙菰B接到放大器的輸入端子VIN不是優(yōu)選的。
再有，在為以低溫多晶硅工藝制造的TFT電路的情況下，由于構(gòu)成電路的每個(gè)晶體管的閾值的偏差非常大，故在圖16的偏移量消除放大器中，不能完全修正偏移量，有時(shí)會(huì)殘留輸出偏差，有時(shí)電路不工作。
作為能解決輸入電容的增加或電路動(dòng)作上的問題的偏移量消除放大器，例如公知記載于專利文獻(xiàn)1(特開2001-292041號(hào)公報(bào))中的放大器。圖18中示出專利文獻(xiàn)1所公開的偏移量消除放大器的電路構(gòu)成，圖19中示出表示其控制方法的時(shí)序圖。
以下，利用圖18的電路構(gòu)成和圖19的時(shí)序圖，對(duì)專利文獻(xiàn)1所記載的偏移量消除放大器的動(dòng)作進(jìn)行說明。在一個(gè)數(shù)據(jù)輸出期間TDATA的、偏移量檢測(cè)期間T01內(nèi)，使S1、S3為接通狀態(tài)，使S2為斷開狀態(tài)。此時(shí)，由于差動(dòng)對(duì)(M3、M4)都輸入提供給輸入端子VIN的電壓Vin，故差動(dòng)對(duì)(M3、M4)對(duì)于電流反射鏡電路(M1、M2)來說作為電流源起作用。再有，在差動(dòng)對(duì)(M5、M6)中，晶體管M6的柵極連接輸入端子VIN，晶體管M5的柵極連接輸出端子VOUT。此時(shí)，輸出端子的電壓Vout由于負(fù)反饋動(dòng)作而穩(wěn)定在包含由差動(dòng)電路內(nèi)的晶體管的特性偏差引起的偏移量電壓Voff的電壓(Vin+Voff)。此時(shí)，由于晶體管M5的柵極連接著電容C1，故穩(wěn)定狀態(tài)的Vout的電位被設(shè)定在電容中。
接著，在偏移量修正輸出期間T02內(nèi)，使S1、S3為斷開狀態(tài)，使S2為接通狀態(tài)。此時(shí)，差動(dòng)對(duì)(M5、M6)繼續(xù)被輸入與期間T01時(shí)相同的電壓。還有，在保持晶體管M4的柵極連接輸入端子的狀態(tài)下，由于輸出端子VOUT負(fù)反饋連接于晶體管M3的柵極，因此Vout穩(wěn)定在保持與期間T01相同的狀態(tài)的電位。即，在期間T02內(nèi)，Vout為Vin，偏移量被修正。
專利文獻(xiàn)1的偏移量消除放大器的例子，由于在放大器的輸入端子VIN上未連接偏移量檢測(cè)用的電容元件，故在沒有偏移量消除電路附加而引起的輸入電容的增加的方面、或動(dòng)作穩(wěn)定性好的方面是優(yōu)選的。
與圖20相比，專利文獻(xiàn)1的偏移量消除放大器具備2個(gè)差動(dòng)對(duì)。
另一方面，作為具備1個(gè)差動(dòng)對(duì)的偏移量消除放大器的例子，有專利文獻(xiàn)2記載的放大器。圖20中示出其電路構(gòu)成，圖21中示出表示其控制方法的時(shí)序圖。
以下，利用圖20的電路構(gòu)成和圖21的時(shí)序圖來說明專利文獻(xiàn)2所記載的偏移量消除放大器的動(dòng)作。在一個(gè)數(shù)據(jù)輸出期間TDATA的、偏移量檢測(cè)期間T01內(nèi)，使S1、S2為接通狀態(tài)，使S3為斷開狀態(tài)。此時(shí)，差動(dòng)對(duì)(M3、M4)的各自的柵極被供給相同的電壓值(Vin輸入端子VIN)。由于M1與M2為分別二極管連接(柵極與漏極被短路的連接)的晶體管，故將流經(jīng)晶體管M3的電流作為M1的柵極電壓而變換輸出，將流經(jīng)晶體管M4的電流作為M2的柵極電壓而變換輸出。此時(shí)，晶體管M1與M2的柵極電壓之差被設(shè)定為Coff。
理想的是，差動(dòng)電路內(nèi)的晶體管M1與M2的特性完全相同，晶體管M3與M4的特性完全相同，差動(dòng)電路的輸出中偏移量不會(huì)產(chǎn)生，電容元件Coff的兩端電壓為0V。但是，在現(xiàn)實(shí)中，由于制造偏差等導(dǎo)致各晶體管的特性不同，故產(chǎn)生偏移量，與該偏移量對(duì)應(yīng)的電壓被設(shè)定在電容元件Coff中。
接著，在偏移量修正輸出期間T02內(nèi)，使S1、S2為斷開狀態(tài)，使S3為接通狀態(tài)。此時(shí)，晶體管M1與M2經(jīng)由電容Coff而形成電流反射鏡，輸入電壓VIN連接到晶體管M4的柵極，輸出電壓VOUT連接到晶體管M3的柵極，因此形成電壓輸出器(voltage follower)。從期間T01過渡到期間T02之際，由于在電容Coff中設(shè)定差動(dòng)電路的偏移量電壓，故M1的柵極輸入電壓與M2的柵極輸入電壓，僅與偏移量電壓對(duì)應(yīng)的電壓份不同。在期間T02內(nèi)，該電壓差作用在補(bǔ)償偏移量的方向，在期間T02內(nèi)，Vout＝Vin。
這些關(guān)于偏移量電壓的定量性分析，請(qǐng)參照專利文獻(xiàn)2的段落 ～ 等的記載。
近年來，在液晶顯示裝置中，為了追求良好的顯示質(zhì)量，多灰度等級(jí)化(多色化)正在發(fā)展。在處理6位的數(shù)字視頻信號(hào)的情況下，能夠進(jìn)行64灰度等級(jí)(26萬色)顯示，在8位的情況下能夠進(jìn)行256灰度等級(jí)(1680萬色)顯示。進(jìn)而，在10位的情況下，能夠進(jìn)行1024灰度等級(jí)(10億7千萬色)的多灰度等級(jí)顯示。然而，為了實(shí)現(xiàn)這些多灰度等級(jí)化，在圖22所示的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)成中，需要與灰度等級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)的灰度等級(jí)電壓線數(shù)，再有，用于選擇灰度等級(jí)電壓的晶體管數(shù)也增加，存在譯碼器面積增大、成本升高的問題(第一問題)。還有，隨著多灰度等級(jí)化進(jìn)展，有相鄰的灰度等級(jí)間的電壓減小、要求更高精度的輸出的問題(第二問題)。特別是，在由TFT(薄膜晶體管)形成的電路的情況下，與在單晶硅上制作的晶體管形成的電路相比，由于制造偏差而導(dǎo)致輸出精度的惡化顯著。
關(guān)于上述高精度輸出的要求，專利文獻(xiàn)1的偏移量消除放大器能夠進(jìn)行高精度的輸出。然而，如圖18所示，需要向2個(gè)差動(dòng)對(duì)進(jìn)行供給的2個(gè)恒流源(M8、M9)，與1個(gè)差動(dòng)對(duì)的情況相比有耗電增加的問題(第三問題)。與此相對(duì)，專利文獻(xiàn)2的偏移量消除放大器的情況下，如圖20所示，由于1個(gè)差動(dòng)對(duì)就可以了，故存在以下優(yōu)點(diǎn)在實(shí)現(xiàn)高精度輸出的同時(shí)，沒有電力的增加。
但是，專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2都無法解決多灰度等級(jí)化所帶來的成本增加的第一問題。為了解決第一問題，需要以少的電平數(shù)而能輸出更多的輸出電平數(shù)的多值輸出放大器。
專利文獻(xiàn)1特開2001-292041號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2002-202748號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1模擬CMOS集成電路的設(shè)計(jì)—基礎(chǔ)編，第173頁～第180頁，2003年，黑田忠廣監(jiān)譯發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能以低電力進(jìn)行高精度輸出的多值輸出型差動(dòng)放大器。
再有，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具備能以低電力進(jìn)行高精度輸出的差動(dòng)放大器、并削減譯碼器面積的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以及顯示裝置。
本發(fā)明所記載的發(fā)明，作為解決技術(shù)問題用的方法大概構(gòu)成為以下方式。另外，在以下的構(gòu)成中，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字或標(biāo)記表示發(fā)明的實(shí)施方式中對(duì)應(yīng)的部件的數(shù)字或標(biāo)記，始終只是為了使其對(duì)應(yīng)關(guān)系清晰的形式，并不限定本發(fā)明。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的差動(dòng)放大器，其中包括第一及第二輸入端子；輸出端子；差動(dòng)對(duì)(晶體管M3、M4)，其輸入對(duì)連接到所述第一及第二輸入端子，對(duì)所述第一及第二輸入端子的電壓進(jìn)行電壓電流變換，向第一及第二節(jié)點(diǎn)輸出差動(dòng)電流；第一電流源(晶體管M9)，其向所述差動(dòng)對(duì)供給電流；第一負(fù)載電路(晶體管M1)，其與所述第一節(jié)點(diǎn)連接，將所述第一節(jié)點(diǎn)的電流，電流電壓變換為第三節(jié)點(diǎn)的電壓；第二負(fù)載電路(晶體管M2)，其與所述第二節(jié)點(diǎn)連接，可逆地進(jìn)行所述第二節(jié)點(diǎn)的電流與第四節(jié)點(diǎn)的電壓的相互變換，并且向第五節(jié)點(diǎn)輸出電壓信號(hào)；電容元件(Coff)，其連接在所述第三及第四節(jié)點(diǎn)之間；和放大電路(903)，其根據(jù)所述第五節(jié)點(diǎn)的電壓信號(hào)，對(duì)所述輸出端子進(jìn)行充電或放電，根據(jù)控制信號(hào)(開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5的控制信號(hào))切換控制第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)是向所述第一輸入端子輸入第一信號(hào)(Vin2)，向所述第二輸入端子輸入第二信號(hào)(Vin1)，將由所述第一及第二負(fù)載電路(M1及M2)分別輸出到所述第三及第四節(jié)點(diǎn)的電壓的電位差積蓄在所述電容元件(Coff)的狀態(tài)；所述第二狀態(tài)是向所述第二輸入端子輸入第三信號(hào)(Vin3)，向所述第一輸入端子反饋輸入所述輸出端子的信號(hào)(Vout)，保持所述第一狀態(tài)積蓄的所述電容元件(Coff)的電位差，并且根據(jù)該電位差向所述第五節(jié)點(diǎn)輸出電壓信號(hào)的狀態(tài)。
在本發(fā)明涉及的差動(dòng)放大器中，數(shù)據(jù)輸出期間包含第一及第二期間(T01及T02)，在第一期間(T01)中，
經(jīng)由接通狀態(tài)的第四開關(guān)(S4)，向所述差動(dòng)對(duì)的第一輸入端子輸入第一信號(hào)(Vin2)，經(jīng)由接通狀態(tài)的第二開關(guān)(S2)，向所述差動(dòng)對(duì)的第二輸入端子輸入第二信號(hào)(Vin1)，通過接通狀態(tài)的第一開關(guān)(S1)，將所述第二及第四節(jié)點(diǎn)短路，將所述第三及第四節(jié)點(diǎn)間的電壓差積蓄在所述電容元件(Coff)中，在第二期間(T02)中，使所述第一、第二、第四開關(guān)(S1、S2、S4)都為斷開狀態(tài)，經(jīng)由接通狀態(tài)的第五開關(guān)(S5)，將輸出端子(VOUT)負(fù)反饋連接到所述差動(dòng)對(duì)的第一輸入端子，經(jīng)由接通狀態(tài)的第三開關(guān)(S3)，將第三信號(hào)(Vin3)輸入到所述差動(dòng)對(duì)的第二輸入端子。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的差動(dòng)放大器，其中包括第一及第二輸入端子；輸出端子；差動(dòng)對(duì)(M3、M4)，其輸入對(duì)連接到所述第一及第二輸入端子，對(duì)所述第一及第二輸入端子的電壓進(jìn)行電壓電流變換，向第一及第二節(jié)點(diǎn)輸出差動(dòng)電流；第一電流源(M9)，其向所述差動(dòng)對(duì)供給電流；第一負(fù)載電路(M1)，其與所述第一節(jié)點(diǎn)連接，將所述第一節(jié)點(diǎn)的電流，電流電壓變換為第三節(jié)點(diǎn)的電壓；第二負(fù)載電路(M2)，其與所述第二節(jié)點(diǎn)連接，可逆地進(jìn)行所述第二節(jié)點(diǎn)的電流與第四節(jié)點(diǎn)的電壓的相互變換，并且向第五節(jié)點(diǎn)輸出電壓信號(hào)；電容元件(Coff)，其連接在所述第三及第四節(jié)點(diǎn)之間；和放大電路(903)，其根據(jù)所述第五節(jié)點(diǎn)的電壓信號(hào)，對(duì)所述輸出端子進(jìn)行充電或放電，根據(jù)控制信號(hào)(開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5的控制信號(hào))切換控制第一狀態(tài)與第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)是向所述第一輸入端子輸入第一信號(hào)(Vin2)，向所述第二輸入端子輸入第二信號(hào)(Vin1)，將由所述第一及第二負(fù)載電路分別輸出到所述第三及第四節(jié)點(diǎn)的電壓的電位差積蓄于所述電容元件的狀態(tài)，所述第二狀態(tài)是向所述第二輸入端子輸入第一信號(hào)(Vin2)，所述第一輸入端子反饋輸入所述輸出端子的信號(hào)(Vout)，保持所述第一狀態(tài)中所積蓄的所述電容元件的電位差，并且根據(jù)該電位差向所述第五節(jié)點(diǎn)輸出電壓信號(hào)的狀態(tài)。
在本發(fā)明涉及的差動(dòng)放大器中，數(shù)據(jù)輸出期間包含第一及第二期間(T01及T02)，在第一期間(T01)中，經(jīng)由接通狀態(tài)的第四開關(guān)(S4)，向所述差動(dòng)對(duì)的第一輸入端子輸入第一信號(hào)(Vin2)，經(jīng)由接通狀態(tài)的第二開關(guān)(S2)，向所述差動(dòng)對(duì)的第二輸入端子輸入第二信號(hào)(Vin1)，通過接通狀態(tài)的第一開關(guān)(S1)，將所述第二及第四節(jié)點(diǎn)短路，用所述電容元件(Coff)保持所述第三及第四節(jié)點(diǎn)間的電壓差，在第二期間(T02)中，使所述第一、第二、第四開關(guān)(S1、S2、S4)都為斷開狀態(tài)，經(jīng)由接通狀態(tài)的第五開關(guān)(S5)，將輸出端子(VOUT)負(fù)反饋連接到所述差動(dòng)對(duì)的第一輸入端子，經(jīng)由接通狀態(tài)的第三開關(guān)(S3)，將第一信號(hào)(Vin2)輸入到所述差動(dòng)對(duì)的第二輸入端子。
在本發(fā)明涉及的差動(dòng)放大器中，例如可以采用以下形態(tài)所述第一及第二負(fù)載電路分別具備第一及第二晶體管(M1、M2)，所述第一晶體管(M1)的漏極連接到所述第一節(jié)點(diǎn)，所述第一晶體管(M1)的柵極連接到所述第三節(jié)點(diǎn)，所述第二晶體管(M2)的漏極連接到所述第二及第五節(jié)點(diǎn)，所述第二晶體管(M2)的柵極連接到所述第四節(jié)點(diǎn)，所述第一晶體管(M1)的柵極與漏極被短路，所述第一晶體管(M1)的源極被連接到固定電位，由第一開關(guān)(S1)連接或切斷所述第二晶體管(M2)的柵極與漏極，所述第二晶體管(M2)的源極被連接到固定電位，由所述第一及第二晶體管(M1、M2)構(gòu)成電流反射鏡負(fù)載電路。
在本發(fā)明中，也可以采用以下構(gòu)成第一開關(guān)由第三晶體管(M31)構(gòu)成，在第三晶體管(M31)與所述第四節(jié)點(diǎn)(PC)之間具備漏極與源極被連接了的晶體管(M32)。再有，向所述兩個(gè)晶體管(M31、M32)的柵極輸入極性互相反相的控制信號(hào)。
在本發(fā)明涉及的差動(dòng)放大器中，還可以采用以下構(gòu)成所述第一負(fù)載電路具備第一及第五晶體管(M1、M11)，所述第二負(fù)載電路具備第二及第六晶體管(M2、M12)，所述第五晶體管(M11)的漏極連接到所述第一節(jié)點(diǎn)，所述第一晶體管(M1)的柵極連接到所述第三節(jié)點(diǎn)，所述第六晶體管(M12)的漏極連接到所述第二節(jié)點(diǎn)，所述第二晶體管(M2)的柵極連接到所述第四節(jié)點(diǎn)，所述第二晶體管(M2)的漏極及所述第六晶體管(M12)的源極連接到所述第五節(jié)點(diǎn)，所述第一晶體管(M1)的柵極與所述第五晶體管(M11)的漏極被短路，所述第一晶體管(M1)的漏極與所述第五晶體管(M11)的源極被短路，根據(jù)所述控制信號(hào)，連接或切斷所述第二晶體管(M2)的柵極與所述第六晶體管(M12)的漏極，由所述第一、第二、第五、第六晶體管(M1、M2、M11、M12)構(gòu)成共源共柵放大器型電流反射鏡負(fù)載電路。
在本發(fā)明涉及的差動(dòng)放大器中，也可以采取以下構(gòu)成具備與第一電流源904(M9)并聯(lián)連接的第二電流源(M59)和第六開關(guān)(S7)，在所述第一期間(T01)內(nèi)使第六開關(guān)(S7)接通，在第二期間(T02)斷開。
在本發(fā)明中，采取在差動(dòng)放大器的輸出端子(VOUT)與外部負(fù)載之間具備輸出開關(guān)的構(gòu)成，也可以采取在所述第一期間(T01)內(nèi)使所述輸出開關(guān)斷開、在第二期間使輸出開關(guān)接通的構(gòu)成。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，具備本發(fā)明的差動(dòng)放大器，包括電阻群(301)，其串聯(lián)連接在高位側(cè)的第一電位(VA)與低位側(cè)的第二電位(VB)之間；和選擇電路(302)，其從所述電阻群(301)的抽頭輸入電位，根據(jù)選擇信號(hào)，選擇應(yīng)向所述第一、第二、第二信號(hào)供給的電壓。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及的顯示裝置，是具備輸入灰度等級(jí)電壓來驅(qū)動(dòng)連接于顯示元件的數(shù)據(jù)線的放大電路的顯示裝置，其中作為放大電路，具有上述本發(fā)明的差動(dòng)放大器。
本發(fā)明涉及的顯示裝置，可以采用以下構(gòu)成多條所述數(shù)據(jù)線包含第一數(shù)據(jù)線、和與所述第一數(shù)據(jù)線相鄰的第二數(shù)據(jù)線，多個(gè)所述差動(dòng)放大器包含充電用的第一差動(dòng)放大器、和放電用的第二差動(dòng)放大器，所述第一差動(dòng)放大器、與所述第一及第二數(shù)據(jù)線之間具備第一、第二輸出開關(guān)，所述第二差動(dòng)放大器、與所述第一及第二數(shù)據(jù)線之間具備第三、第四輸出開關(guān)，在規(guī)定的數(shù)據(jù)輸出期間內(nèi)，使所述第二及第三輸出開關(guān)斷開，使所述第一及第四輸出開關(guān)接通，在所述規(guī)定的數(shù)據(jù)輸出期間的下一數(shù)據(jù)輸出期間內(nèi)，使所述第一及第四輸出開關(guān)斷開，使所述第二及第三輸出開關(guān)接通。
根據(jù)本發(fā)明，有以下效果通過構(gòu)成對(duì)于元件特性的制造偏差等來說能夠低電力且高電壓精度的輸出精度、且能夠進(jìn)行多值輸出化的差動(dòng)放大器，從而可以削減輸入到譯碼器的灰度等級(jí)電壓數(shù)、或構(gòu)成譯碼器的晶體管數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的節(jié)省面積化。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的充電用放大器的電路構(gòu)成的圖；圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的放電用放大器的電路構(gòu)成的圖；圖3是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的控制方法的時(shí)序圖；
圖4是說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的輸出電壓時(shí)間波形的圖；圖5是說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的動(dòng)作的作用的圖；圖6是用于說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的多值輸出化的圖；圖7是表示具有本發(fā)明實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖；圖8是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的充電用放大器的差動(dòng)放大器的電路構(gòu)成的圖；圖9是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的控制方法的時(shí)序圖；圖10是說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的輸出電壓時(shí)間波形的圖；圖11是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的電路構(gòu)成的圖；圖12是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的電路構(gòu)成的圖；圖13是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的開關(guān)電路的一例的圖；圖14是表示本發(fā)明第五實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的電路構(gòu)成的圖；圖15是表示以往采用的運(yùn)算放大器的構(gòu)成的圖；圖16是表示以往采用的偏移量消除放大器的構(gòu)成的圖；圖17是表示圖16所示的偏移量消除放大器的控制方法的時(shí)序圖；圖18是表示特開2001-292041號(hào)公報(bào)的第一實(shí)施方式所記載的偏移量消除放大器的構(gòu)成的圖；圖19是表示圖18所示的偏移量消除放大器的控制方法的時(shí)序圖；圖20是表示特開2002-202748號(hào)公報(bào)所記載的偏移量消除放大器的構(gòu)成的圖；圖21是表示圖20所示的偏移量消除放大器的控制方法的時(shí)序圖；圖22是表示現(xiàn)有的液晶顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的概略構(gòu)成的圖；圖23是表示本發(fā)明第六實(shí)施方式的顯示裝置中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)成的圖；圖24是表示本發(fā)明第六實(shí)施方式的顯示裝置中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的控制時(shí)序圖。
圖中201-放大器，202-輸出電路，203-譯碼器，205-灰度等級(jí)電壓生成電路，206-電平移位器，207-數(shù)據(jù)鎖存器，208-數(shù)據(jù)寄存器，209-移位寄存器，210-數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子組，301-電阻元件，302-開關(guān)元件，303-差動(dòng)放大器，601-正極性輸出差動(dòng)放大器，602-負(fù)極性輸出差動(dòng)放大器，603-輸出電路，604-輸出開關(guān)電路，605-譯碼器，801、802、803-開關(guān)，810-運(yùn)算放大器，811-偏移量消除電路，901-差動(dòng)級(jí)電路，902-偏移量消除電路，903-輸出級(jí)放大電路，904-電流源，910-開關(guān)電路，S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7-開關(guān)，φa、φb-開關(guān)控制時(shí)鐘，VIN、VIN1、VIN2、VIN3-輸入端子，VOUT-輸出端子，VDD-電源供給端子，VSS-接地端子，VBIAS、VBIAS2-偏置電壓供給端子，C1、Coff-電容元件，M1～M12、M21～M29、M31、M32、M41、M42、M59-晶體管，PA-差動(dòng)級(jí)輸出，PB-輸出級(jí)放大電路輸出，PC-電容Coff端節(jié)點(diǎn)，Spa、Spb、Sna、Snb-輸出開關(guān)，OUT1～OUTn-輸出端子，CTL1、CTL2-輸出開關(guān)控制信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步詳細(xì)地描述上述的本發(fā)明，以下參照附圖進(jìn)行說明。另外，在各圖中，對(duì)于相同的構(gòu)成要素付與相同的標(biāo)記。
(第一實(shí)施方式)以下針對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，說明電路構(gòu)成。圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的構(gòu)成的圖。參照?qǐng)D1，本實(shí)施方式涉及的差動(dòng)放大器包括由電流源904(供給偏置電壓的晶體管M9)驅(qū)動(dòng)的差動(dòng)對(duì)(晶體管M3、M4)；差動(dòng)對(duì)連接的負(fù)載電路；和接受差動(dòng)輸出信號(hào)的輸出級(jí)放大電路903。負(fù)載電路由晶體管M1及M2構(gòu)成，各自的漏極連接于M3及M4的漏極。再有，晶體管M1的柵極與晶體管M2的柵極之間連接電容元件Coff。還有，晶體管M1為柵極與漏極被短路的二極管連接，晶體管M2的柵極與漏極之間備有開關(guān)S1，通過開關(guān)S1的控制切換是否將晶體管M2設(shè)為二極管連接。
差動(dòng)對(duì)的一個(gè)晶體管M4的柵極經(jīng)由開關(guān)S2而連接輸入端子VIN1，經(jīng)由開關(guān)S3而連接輸入端子VIN2，差動(dòng)對(duì)的另一個(gè)晶體管M3的柵極經(jīng)由開關(guān)S4而連接輸入端子VIN2，經(jīng)由開關(guān)S5而連接輸入端子VOUT。
在圖1的差動(dòng)放大器中，M1、M2由PMOS晶體管構(gòu)成，M3、M4、M9由NMOS晶體管構(gòu)成，晶體管M1及M2的源極連接到共用電源端子VDD，晶體管M9的源極連接到共用接地端子VSS，作為充電外部電荷的放大器工作。本發(fā)明并未限于這種充電用放大器，例如如圖2所示，對(duì)于將NMOS晶體管與PMOS晶體管顛倒的構(gòu)成的放電用放大器也是有效的。
圖3是一個(gè)數(shù)據(jù)輸出期間中的、圖1(或圖2)的差動(dòng)放大器的開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5的接通斷開控制的時(shí)序圖。一個(gè)數(shù)據(jù)輸出期間分為期間T01與期間T02。開關(guān)S1、S2、S4由控制信號(hào)而被共同地接通/斷開控制，開關(guān)S3、S5由與開關(guān)S1、S2、S4的控制信號(hào)互補(bǔ)的信號(hào)而被共同的接通/斷開控制。
接著，參照?qǐng)D3的時(shí)序圖，對(duì)圖1所示的本實(shí)施方式涉及的差動(dòng)放大器的動(dòng)作進(jìn)行說明。在偏移量檢測(cè)期間T01內(nèi)，使開關(guān)S1、S2、S4為接通(ON)狀態(tài)，使開關(guān)S3、S5為斷開(OFF)狀態(tài)。此時(shí)，輸入端子VIN1(電壓Vin1)連接差動(dòng)對(duì)的晶體管M4，輸入端子VIN2(電壓Vin2)連接晶體管M3。再有，通過使開關(guān)S1接通，從而晶體管M2與M1都為漏極與柵極被短路的二極管連接。在期間T01中，若將流經(jīng)晶體管M1、M2、M3、M4的漏極電流分別設(shè)為I1、I2、I3、I4，則I1、I2、I3、I4可以分別用以下的式(1)～式(4)來表示。
I1=12βp(Vg1-Vthp1)2---(1)]]>I2=12βp(Vg2-Vthp2)2---(2)]]>I3=12βn{(Vin2-VS)-Vthn3}2---(3)]]>
I4=12βn{(Vin1-VS)-Vthn4}2---(4)]]>在此，Vg1、Vg2是晶體管M1、M2的柵極—源極間電壓，Vs是晶體管M3與M4的共用源極電位(晶體管M9的漏極電位)。再有，βp與βn分別是PMOS晶體管與NMOS晶體管的跨導(dǎo)(transconductance)，在將μ設(shè)為遷移率，將Cox設(shè)為柵極氧化膜電容，將W設(shè)為柵極寬度，將L設(shè)為柵極長(zhǎng)度的情況下，定義為β＝μ·Cox·W/L。還有，Vthp1、Vthp2、Vthn3、Vthn4分別為晶體管M1、M2、M3、M4的閾值電壓。
在電容Coff中設(shè)定規(guī)定電位，在電路動(dòng)作穩(wěn)定的情況下，I1＝I3，I2＝I4。
此時(shí)，若根據(jù)各關(guān)系式導(dǎo)出Vg1與Vg2，則可以導(dǎo)出以下的式(5)、(6)。
I1＝I3，由此12βp(Vg1-Vthp1)2=12βn{(Vin2-VS)-Vthn3}2]]>∴Vg1=-βnβp(Vin2-VS-Vthn3)+Vthp1---(5)]]>I2＝I4，由此12βp(Vg2-Vthp2)2=12βn{(Vin1-VS)-Vthn4}2]]>∴Vg2=-βnβp(Vin1-VS-Vthn4)+Vthp2---(6)]]>因此，電容Coff設(shè)定的電壓V2-1如下式(7)所示。
V2-1=Q2-1Coff=Vg2-Vg1]]>=(βnβp-βnβp)VS+(-βnβpVin1+βnβpVin2)-βnβp(Vthn3-Vthn4)-(Vthp1-Vthp2)]]>=-βnβp(Vin1-Vin2)-βnβp(Vthn3-Vthn4)-(Vthp1-Vthp2)---(7)]]>上式(7)的第1項(xiàng)是成比例于Vin1和Vin2的差電壓的項(xiàng)，第2項(xiàng)及第3項(xiàng)是差動(dòng)電路內(nèi)的晶體管的閾值偏差。
接下來，在偏移量修正輸出期間T02內(nèi)，使開關(guān)S1、S2、S4為斷開狀態(tài)，使S3、S5為接通狀態(tài)。此時(shí)，輸入端子VIN2(電壓Vin2)連接到差動(dòng)對(duì)的晶體管M4，輸出端子VOUT(電壓Vout)連接到M3。再有，通過使S1斷開，從而M2的漏極與柵極被分開，電容Coff的兩端保持期間T01結(jié)束之后的電位差。在期間T02內(nèi)，若將流經(jīng)M1、M2、M3、M4的漏極電流設(shè)為I1b、I2b、I3b、I4b，則以下的式(8)至(11)成立。
I1b=12βp(Vg1b-Vthp1)2---(8)]]>I2b=12βp(Vg2b-Vthp2)2---(9)]]>I3b=12βn{(Vout-VS)-Vthn}2---(10)]]>I4b=12βn{(Vin2-VS)-Vthn4}2---(11)]]>在此，Vg1b、Vg2b是期間T02中的晶體管M1、M2的柵極—源極間電壓。
然而，由于輸出端子VOUT的輸出電壓被輸入到晶體管M3的柵極，故通過差動(dòng)電路(M1、M2、M3、M4)及電容Coff所保持的電位的反饋?zhàn)饔?，輸出電壓Vout達(dá)到規(guī)定電位并穩(wěn)定。
此時(shí)，I1b＝I3b、I2b＝I4b。
由此，若從各關(guān)系式導(dǎo)出Vg1b、Vg2b，則如下式(12)、(13)所示。
I1b＝I3b，由此Vg1b=-βnβp(Vout-VS-Vthn3)+Vthp1---(12)]]>I2b＝I4b，由此Vg2b=-βnβp(Vin2-VS-Vthn4)+Vthp2---(13)]]>在此，從期間T01過渡到期間T02之際，由于由電容Coff保持的電荷被保存，故以下的關(guān)系(式(14)成立)，輸出電壓Vout確定。
Coff(Vg2-Vg1)=Coff(Vg2b-Vg1b)]]>-βnβp(Vin1-Vin2)-βnβp(Vthn3-Vthn4)-(Vthp1-Vthp2)]]>=-βnβp(Vin2-Vout)-βnβp(Vthn3-Vthn4)-(Vthp1-Vthp2)]]>(Vin1-Vin2)＝(Vin2-Vout)∴Vout＝Vin2+(Vin2-Vin1)…(14)因此，通過上述一系列的控制，輸出電壓波形如圖4所示。
即，在期間T01內(nèi)，在電容Coff中設(shè)定重疊了偏移量電壓(＝Voff)與外插差電壓(＝Vin2-Vin1)的電壓，在期間T02內(nèi)，根據(jù)電容Coff所保持的電位，通過反饋的作用，可以將Vin2與Vin1外分為1∶2的電壓作為輸出電壓Vout，高精度地輸出。
圖5(a)及圖5(b)是用于說明本實(shí)施例的偏移量檢測(cè)及偏移量修正輸出動(dòng)作的作用的圖。圖5(a)表示期間T01內(nèi)各晶體管的柵極—源極間電壓與漏極電流的關(guān)系，圖5(b)表示期間T02內(nèi)各晶體管的柵極—源極間電壓與漏極電流的關(guān)系。再有，希望晶體管M3與M4的特性為相同特性，希望晶體管M1與M2的特性為相同特性，但考慮到產(chǎn)生所述制造偏差所引起的閾值偏差，晶體管M1與M2、及晶體管M3與M4的特性曲線偏離一定量。還有，在PMOS晶體管與NMOS晶體管中漏極電流的方向(極性符號(hào))不同，但為了方便統(tǒng)一為同一極性。
在期間T01內(nèi)，若向NMOS晶體管M4輸入Vin1，向NMOS晶體管M3輸入Vin2，則M4與M3的柵極有效電壓(從柵極—源極間電壓中減去閾值電壓后的電壓)，以跨導(dǎo)之比 傳達(dá)到PMOS晶體管M2與M1各自的柵極(以I1＝I3、I2＝I4成立的方式傳達(dá))。由此，Vg1及Vg2的電壓被確定，設(shè)定于電容Coff兩端的電位差用下式(15)表示。
V2-1=Q2-1Coff=-βnβp(Vin1-Vin2)-βnβp(Vthn3-Vthn4)-(Vthp1-Vthp2)---(15)]]>接著，在期間T02內(nèi)，向晶體管M4輸入Vin2。此時(shí)，若Vout達(dá)到恒定狀態(tài)，則I2＝I4成立，柵極有效電壓以跨導(dǎo)之比 傳達(dá)到晶體管M2，從而Vg2b確定。由于電容Coff保持著規(guī)定電位，故Vg1b確定。若Vg1b確定，則由于I1＝I3，故柵極有效電壓以跨導(dǎo)之比 傳達(dá)到晶體管M3，輸出電壓Vout被確定。此時(shí)，Vout用下式(16)(與上式(14)相同)表示。
Vout＝Vin2+(Vin2-Vin1)…(16)以上，對(duì)圖1的電路的動(dòng)作與作用進(jìn)行了說明。當(dāng)然以相反極性構(gòu)成的圖2的差動(dòng)放大器也可以達(dá)到相同的效果。再有，雖然將高電位電源記載為VDD，將低電位電源記載為VSS，但這些電源只要是低阻抗的固定電位，就可以任意設(shè)定。
如上所述，由于能夠輸出將輸入電壓外分為1∶2的輸出電壓，故通過將Vin1、Vin2的電壓設(shè)為最合適的電壓，從而在期間T02內(nèi)可以輸出各種電壓。即，能夠進(jìn)行輸出電壓數(shù)比輸入電壓數(shù)還多的多值輸出化。
圖6(a)、圖6(b)是用于說明圖1的差動(dòng)放大器進(jìn)行的多值輸出化的實(shí)施例的圖。圖6(a)表示輸入輸出電平的關(guān)系，圖6(b)表示與2位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(D1，D0)建立關(guān)聯(lián)的電壓選擇狀態(tài)的關(guān)系。如圖6(a)所示，對(duì)輸入電壓是A電平和B電平的情況進(jìn)行說明。通過將輸入電壓Vin1與Vin2分別選擇為電壓A或電壓B，從而作為輸出電壓，能輸出Vo1～Vo4的四個(gè)電平。
在輸出電壓Vo1的情況下，若選擇(Vin1，Vin2)＝(B，A)，則根據(jù)上式(16)，為Vo1＝{A+(A-B)}＝{A-(B-A)}。
即，電壓Vo1為從電壓A向低電位側(cè)僅電平移位了電位差(B-A)的電壓。
在輸出電壓Vo2的情況下，若選擇(Vin1，Vin2)＝(A，A)，則根據(jù)上式(16)，為Vo2＝{A+(A-A)}＝A。
即，電壓Vo2為電壓A。
在輸出電壓Vo3的情況下，若選擇(Vin1，Vin2)＝(B，B)，則根據(jù)上式(16)，為Vo3＝{B+(B-B)}＝B。
即，電壓Vo3為電壓B。
在輸出電壓Vo4的情況下，若選擇(Vin1，Vin2)＝(A，B)，則根據(jù)上式(16)，為Vo4＝{B+(B-A)}。
即，電壓Vo4為從電壓B向高電位側(cè)僅電平移位了電位差(B-A)的電壓。
如上所述，在如圖6(a)所示那樣進(jìn)行了選擇的情況下，對(duì)于2個(gè)輸入電壓，能夠輸出4種電平的電壓，此時(shí)可以將相鄰的電平間隔設(shè)定為一定的電位差(B-A)。
再有，如圖6(b)所示，根據(jù)2位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(D1、D0)，也可以選擇輸出4個(gè)電壓Vo1～Vo4。
即，根據(jù)2位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(D1，D0)＝(0，0)、(0，1)、(1，0)、(1，1)，輸出電平Vo1～Vo4。
圖7是表示采用本發(fā)明的差動(dòng)放大器的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成的圖。在圖7中，作為電路塊303(多值輸出型差動(dòng)放大器)，采用圖1或圖2等的本發(fā)明實(shí)施方式所示的差動(dòng)放大器。
被選擇輸入到電路塊303的m個(gè)電壓V1～Vm生成于串聯(lián)連接在電源電壓VA與VB之間的多個(gè)電阻元件301的連接端子上，各電壓由開關(guān)組302選擇，并輸出到2個(gè)輸入端子VIN1、VIN2。
向電路塊303輸入開關(guān)控制信號(hào)，進(jìn)行圖1或圖2所示的開關(guān)S1～S5的控制。
向開關(guān)組302輸入選擇信號(hào)，并向輸入端子VIN1、VIN2輸出與選擇信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓電平。作為選擇信號(hào)，可以采用視頻數(shù)據(jù)等數(shù)字信號(hào)。
如利用圖6所說明的，電路塊303針對(duì)2個(gè)不同的輸入電壓，根據(jù)選擇條件，至少可以輸出4個(gè)電壓電平。
由此，作為向VIN1、VIN2的輸入，通過各種各樣地選擇m個(gè)電壓V1～Vm，從而可以進(jìn)一步輸出m個(gè)以上的多個(gè)電壓電平。根據(jù)圖7的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成，能夠以少的輸入電壓數(shù)而得到多個(gè)輸出電壓，因此選擇輸入電壓的開關(guān)少，比相同輸出電平數(shù)的現(xiàn)有電路(圖22的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路塊部分)還可以縮小電路規(guī)模。
(第二實(shí)施方式)接著，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖8是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的構(gòu)成的圖。參照?qǐng)D8，本實(shí)施方式涉及的差動(dòng)放大器備有由電流源904(供給偏置電壓的晶體管M9)驅(qū)動(dòng)的差動(dòng)對(duì)(M3、M4)；連接差動(dòng)對(duì)的負(fù)載電路；和接受差動(dòng)輸出信號(hào)的輸出級(jí)放大電路903。上述負(fù)載電路由晶體管M1及M2構(gòu)成，各自的漏極連接晶體管M3及M4的漏極。再有，晶體管M1的柵極與M2的柵極之間連接有電容元件Coff。還有，晶體管M1為二極管連接，晶體管M2在柵極與漏極之間備有開關(guān)S1，通過開關(guān)S1的接通斷開控制，切換是否將晶體管M2設(shè)為二極管連接。
在差動(dòng)對(duì)的一方的晶體管M4的柵極上，經(jīng)由開關(guān)S2連接輸入端子VIN1，經(jīng)由開關(guān)S3連接VIN3，在差動(dòng)對(duì)的另一方的晶體管M3的柵極上，經(jīng)由開關(guān)S4連接輸入端子VIN2，經(jīng)由開關(guān)S5連接輸出端子VOUT。
晶體管M1、M2由PMOS晶體管構(gòu)成，晶體管M3、M4、M9由NMOS晶體管構(gòu)成，晶體管M1及M2的源極連接低阻抗的共用電源端子VDD，晶體管M9的源極連接共用接地端子VSS，圖8的差動(dòng)放大器作為對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行充電的放大器而動(dòng)作。另外，本發(fā)明并未限于充電用放大器，對(duì)于將NMOS與PMOS顛倒的構(gòu)成的放電用放大器也是有效的。
圖9是一個(gè)數(shù)據(jù)輸出期間內(nèi)的、圖8的差動(dòng)放大器的開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5的接通/斷開控制的時(shí)序圖。一個(gè)數(shù)據(jù)輸出期間分為期間T01及期間T02。
接著，參照?qǐng)D9的時(shí)序圖，對(duì)圖8所示的本實(shí)施方式涉及的差動(dòng)放大器的動(dòng)作進(jìn)行說明。在偏移量檢測(cè)期間T01中，使開關(guān)S1、S2、S4為接通狀態(tài)，使開關(guān)S3、S5為斷開狀態(tài)。此時(shí)，差動(dòng)對(duì)的晶體管M4連接輸入端子VIN1(電壓Vin1)，晶體管M3連接輸入端子VIN2(電壓Vin2)。再有，通過使開關(guān)S1接通，從而晶體管M2及M1都為二極管連接。此時(shí)設(shè)定于電容Coff的電壓可以與上述第一實(shí)施方式同樣地導(dǎo)出，為下式(17)。
V2-1=Q2-1Coff=-βnβp(Vin1-Vin2)-βnβp(Vthn3-Vthn4)-(Vthp1-Vthp2)---(17)]]>接著，在偏移量修正輸出期間T02中，使開關(guān)S1、S2、S4為斷開狀態(tài)，使開關(guān)S3、S5為接通狀態(tài)。此時(shí)，差動(dòng)對(duì)的晶體管M4連接輸入端子VIN3(電壓Vin3)，晶體管M3連接輸出端子VOUT(電壓Vout)。再有，通過使開關(guān)S1斷開，從而晶體管M2的漏極與柵極被分開，電容Coff保持期間T01結(jié)束之后的電位差。此時(shí)，可以與上述第一實(shí)施方式同樣地進(jìn)行計(jì)算，輸出電壓Vout為下式(18)。
Vout＝Vin3+(Vin2-Vin1)…(18)因此，通過上述一系列的控制，輸出電壓波形如圖10所示。即，在期間T01中，在電容Coff中設(shè)定重疊了偏移量電壓(＝Voff)與輸入差電壓(＝Vin2-Vin1)的電壓，在期間T02中，根據(jù)電容Coff所保持的電位，通過反饋控制，可以將從電位Vin3僅電平移位了電位差(Vin2-Vin1)的電壓作為輸出電壓Vout而高精度地輸出。
另外，圖8的差動(dòng)放大器的多值輸出化的實(shí)施例，在設(shè)定為Vin3＝Vin2的情況下，與圖6同樣。再有，若設(shè)Vin3＝Vin2，則數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例也和圖7同樣。
因此，與上述第一實(shí)施方式同樣，由于采用了圖8的差動(dòng)放大器的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器能夠以少的輸入電壓數(shù)而得到多個(gè)輸出電壓，故選擇輸入電壓的開關(guān)少，與相同輸出數(shù)的現(xiàn)有電路相比，還可以縮小電路規(guī)模。
(第三實(shí)施方式)接著，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖11是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的構(gòu)成的圖。僅說明圖11與圖1(第一實(shí)施方式的構(gòu)成)的差異。在圖11中，追加晶體管M11、M12，在各自的柵極上由VBIAS2施加規(guī)定的電位。再有，晶體管M11的漏極連接到晶體管M3的漏極、M1的柵極與Coff的一端，晶體管M11的源極連接到M1的漏極。M12的漏極連接到M4的漏極與M2的柵極，并經(jīng)由開關(guān)S1連接到Coff的另一端，晶體管M12的源極連接到M2的漏極。開關(guān)S1斷開時(shí)，通過M1、M2、M11、M12這四個(gè)晶體管而形成共源共柵放大器(cascode)型電流反射鏡電路。
在僅由晶體管M1及M2形成的最簡(jiǎn)單的電流反射鏡的情況下，由于溝道長(zhǎng)度調(diào)制效果(柵極與漏極的電位差越大，反相層引起的實(shí)際溝道長(zhǎng)度越短的效果)，M1與M2的漏極電流依存于漏極電壓而變化，電流反射鏡電路的輸出電流產(chǎn)生誤差。因此，如上所述，若構(gòu)成共源共柵放大器型電流反射鏡電路，則能夠抑制溝道長(zhǎng)度調(diào)制效果所引起的電流誤差，能夠以高精度地進(jìn)行電流的運(yùn)算。這些討論例如記載于非專利文獻(xiàn)1中。
圖11所示的本實(shí)施方式的開關(guān)控制與上述第一實(shí)施方式同樣，與圖3的時(shí)序圖相同。
除了圖11的共源共柵放大器型電流反射鏡以外，也有通過將晶體管縱向連接或折返連接而形成了共源共柵放大器的電路，但即使在其他共源共柵放大器型電流反射鏡中，也能以同樣的原理進(jìn)行多值輸出化。在構(gòu)成圖11的共源共柵放大器的情況下，具有以下優(yōu)點(diǎn)可以使由縱向連接的晶體管M2與M12確定的輸出電壓范圍的限制最小。
因此，通過采用圖11的構(gòu)成，從而對(duì)于元件特性的制造偏差等來說，能夠更高精度地進(jìn)行多值輸出化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的節(jié)省面積化。
(第四實(shí)施方式)接下來，對(duì)本發(fā)明的第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖12是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的構(gòu)成的圖。以下說明圖12與圖1(第一實(shí)施方式的構(gòu)成)的不同點(diǎn)(相同地方的說明適當(dāng)省略)。在本實(shí)施方式中，開關(guān)S1與節(jié)點(diǎn)PC之間附加有短路了輸入端與輸出端的開關(guān)S6。通過開關(guān)S1及S6形成的開關(guān)電路910，可以降低開關(guān)S1斷開之際產(chǎn)生的開關(guān)噪聲。在此，開關(guān)S1與S6的控制信號(hào)的時(shí)序必須設(shè)定為相反相位的關(guān)系(一方接通時(shí)另一方斷開的關(guān)系)。再有，控制除此以外的S1～S5的時(shí)序與圖3的時(shí)序圖相同。
開關(guān)斷開時(shí)產(chǎn)生的噪聲的原因?yàn)橐驗(yàn)殚_關(guān)的電容耦合或溝道電荷而產(chǎn)生。開關(guān)斷開時(shí)，在電荷從開關(guān)S1流向電容Coff的情況下，電容Coff所保持的電位變得不精確，成為輸出偏移量的原因。
為了詳細(xì)說明開關(guān)電路910，在圖13(a)～圖13(c)中示出晶體管構(gòu)成的開關(guān)的構(gòu)成例。圖13(a)是僅由PMOS晶體管構(gòu)成的開關(guān)電路，圖13(b)是僅由NMOS晶體管構(gòu)成的開關(guān)電路，圖13(c)是由PMOS晶體管與NMOS晶體管構(gòu)成的開關(guān)電路。晶體管M31(或M41)與開關(guān)S1對(duì)應(yīng)，晶體管M32(或M42)與開關(guān)S6對(duì)應(yīng)。
在此，圖12的差動(dòng)放大器是充電用放大器，開關(guān)S1附近的節(jié)點(diǎn)PA及PC在電源VDD鄰近，因此開關(guān)電路希望采用PMOS開關(guān)(圖13(a))或CMOS開關(guān)(圖13(c))。在與圖12的構(gòu)成相比，將PMOS/NMOS顛倒而構(gòu)成的放電用放大器的情況下，通過采用NMOS開關(guān)(圖13(b))或CMOS開關(guān)(圖13(c))，從而可以達(dá)到與本實(shí)施方式同樣的效果。
接著，對(duì)該開關(guān)電路910的動(dòng)作進(jìn)行說明。以下，作為圖12的開關(guān)電路，說明采用了圖13(a)所示的PMOS開關(guān)電路的電路。
在偏移量檢測(cè)期間T01中，使開關(guān)S1接通，開關(guān)S6斷開，在電容Coff中設(shè)定規(guī)定的電位。若根據(jù)圖13所示的標(biāo)號(hào)進(jìn)行說明，則開關(guān)控制時(shí)鐘φa為HIGH電平，φb為L(zhǎng)OW電平，M31的漏極—源極為導(dǎo)通狀態(tài)。
接著，在偏移量修正輸出期間T02中，在使開關(guān)S1斷開的同時(shí)使開關(guān)S6接通。若根據(jù)圖13所示的標(biāo)號(hào)進(jìn)行說明，則開關(guān)控制時(shí)鐘φa為L(zhǎng)OW電平，φb為HIGH電平，M31的漏極-源極變?yōu)榉菍?dǎo)通狀態(tài)。在晶體管31從導(dǎo)通過渡到非導(dǎo)通狀態(tài)之際，晶體管M31的溝道電荷被分配給漏極-源極，且φb的時(shí)鐘經(jīng)由晶體管的電容耦合而被傳遞，產(chǎn)生開關(guān)噪聲。然而，由于從輸入相反相位時(shí)鐘φa的晶體管M32產(chǎn)生電荷，使得開關(guān)噪聲所引起的電荷產(chǎn)生被抵消，故可以抑制開關(guān)噪聲。
一般，通過使晶體管M32的柵極寬度為M31的柵極寬度的一半，從而可以精確地抵消噪聲。
即使在采用圖13(b)或圖13(c)的情況下，根據(jù)與上述相同的原理，對(duì)于元件特性的制造偏差或開關(guān)噪聲來說，也能進(jìn)行更高精度的多值輸出化，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的節(jié)省面積化。
(第五實(shí)施方式)對(duì)本發(fā)明的第五實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖14是表示本發(fā)明第五實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的構(gòu)成的圖。僅說明圖14與圖1(第一實(shí)施方式的構(gòu)成)的差異。在本實(shí)施方式中，在接地端子VSS、與差動(dòng)對(duì)晶體管M3-M4的共用源極端子之間，經(jīng)由開關(guān)S7而附加有晶體管M59?？刂崎_關(guān)S1～S5的時(shí)序與圖3的時(shí)序圖相同。再有，在此，開關(guān)S1與S7的控制信號(hào)的時(shí)序?yàn)橄嗤辔坏年P(guān)系(接通/斷開相同)。
在偏移量檢測(cè)期間T01中，雖然在電容Coff中設(shè)定規(guī)定電位，但此時(shí)確定放電(或充電)所需的時(shí)間的一個(gè)要素是電流源904(M9)。偏移量檢測(cè)期間是對(duì)外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)沒有實(shí)質(zhì)貢獻(xiàn)的期間，因此希望縮短該期間。
流經(jīng)差動(dòng)電路(M1、M2、M3、M4)的電流由電流源904決定，故根據(jù)該電流的大小可以決定在電容Coff中設(shè)定規(guī)定電壓的時(shí)間。
在期間T01中，通過使開關(guān)S7接通，而以并聯(lián)的方式將輔助性電流源905連接到電流源904，從而增加驅(qū)動(dòng)差動(dòng)電路的電流量，可以迅速地在電容Coff中設(shè)定所希望電位。
在期間T02中，使開關(guān)S7斷開，僅由電流源903驅(qū)動(dòng)差動(dòng)電路。
由此，通過采取圖14的構(gòu)成，從而對(duì)于元件特性的制造偏差等來說，也能進(jìn)行更高精度的多值輸出化，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的節(jié)省面積化。進(jìn)而，通過電流源905與開關(guān)S7的作用，可以實(shí)現(xiàn)偏移量檢測(cè)期間的縮短。
(第六實(shí)施方式)對(duì)本發(fā)明的第六實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖23是表示本發(fā)明第六實(shí)施方式的顯示裝置中的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)成的圖。圖24是表示圖23的控制時(shí)序圖的圖。
圖23所示的本實(shí)施方式的顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器與現(xiàn)有的顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的不同點(diǎn)在于·作為輸出電路(603)，具備本發(fā)明第一實(shí)施方式所示的、多值輸出型的差動(dòng)放大器；具備將附帶于此的2值的模擬值輸出到輸出電路的譯碼器605；·進(jìn)而，備有連接于輸出電路603與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子之間的輸出開關(guān)電路604。
在圖23中，正極性輸出差動(dòng)放大器601的構(gòu)成例如采用圖1所示的充電用差動(dòng)放大器的構(gòu)成，負(fù)極性輸出差動(dòng)放大器602的構(gòu)成例如采用圖2所示的放電用差動(dòng)放大器的構(gòu)成。
在輸出電路603的內(nèi)部，是正極性輸出差動(dòng)放大器601與負(fù)極性輸出差動(dòng)放大器602按每根數(shù)據(jù)線交替配置的構(gòu)成。
在驅(qū)動(dòng)液晶顯示裝置的情況下，從液晶的長(zhǎng)壽命化的觀點(diǎn)出發(fā)，施加在液晶上的電壓，一般按每個(gè)輸出期間交替施加在正極/負(fù)極上。進(jìn)而，為了在視覺上抵消液晶單元內(nèi)的液晶施加電壓的偏差，一般采用按每個(gè)相鄰的像素(每個(gè)數(shù)據(jù)線)交替施加到正極/負(fù)極的像點(diǎn)反相驅(qū)動(dòng)法。
本實(shí)施方式由于上述理由，為了交替地施加正極與負(fù)極的電壓，交替配置放大器601與放大器602。
輸出開關(guān)電路604由將連接在兩個(gè)放大器采取兩極性構(gòu)成的差動(dòng)放大器(601、602)的輸出端子、與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子組210之間的四個(gè)開關(guān)Spa、Spb、Sna、Snb設(shè)為一組的多個(gè)開關(guān)構(gòu)成。開關(guān)Spa及Spb是由P溝道晶體管構(gòu)成的開關(guān)，開關(guān)Sna及Snb是由N溝道晶體管構(gòu)成的開關(guān)。
接著，參照?qǐng)D24的時(shí)序圖，對(duì)圖23的顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作進(jìn)行說明。其中，作為施加在數(shù)據(jù)線上的電壓的極性反相驅(qū)動(dòng)方式，說明采用像點(diǎn)反相驅(qū)動(dòng)法的方式。
圖24所示的控制信號(hào)，除了圖3所示的開關(guān)S1～S5的控制信號(hào)以外，還附加有控制輸出開關(guān)的信號(hào)CTL1及CTL2。
輸出開關(guān)控制信號(hào)CTL1與CTL2周期性地重復(fù)以下4相。
在第一相(圖24的時(shí)刻T1～Ta12)中，在時(shí)刻T1，CTL2被設(shè)為L(zhǎng)OW電平，在此期間CTL1及CTL2都為L(zhǎng)OW電平。由此，開關(guān)Spa、Spb、Sna、Snb全部被截止。
在第二相(圖24的時(shí)刻Ta12～T2)中，在時(shí)刻Ta12，CTL1被設(shè)定為HIGH電平，CLT2保持LOW電平不變。由此，開關(guān)Spa、Sna被導(dǎo)通，開關(guān)Spb、Snb被截止。
在第三相(圖24的時(shí)刻T2～Ta23)中，在時(shí)刻T2，CTL1被設(shè)為L(zhǎng)OW電平，在此期間CTL1及CTL2都為L(zhǎng)OW電平。由此，開關(guān)Spa、Spb、Sna、Snb全部被截止。
在第四相(圖24的時(shí)刻Ta23～T3)中，在時(shí)刻Ta23，CTL2被設(shè)為HIGH電平，CTL1保持LOW電平不變。由此，開關(guān)Spb、Snb被導(dǎo)通，開關(guān)Spa、Sna被截止。
通過周期性地重復(fù)第一相到第四相，從而可以確定差動(dòng)放大器(601、602)的輸出端與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子(OUT1～OUTn)的連接關(guān)系。
在第一相與第三相中，差動(dòng)放大器(601、602)的輸出端與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子(OUT1～OUTn)為切斷狀態(tài)。在圖24中，該期間正好與偏移量檢測(cè)期間T01重復(fù)。
這是為了達(dá)到以下效果由于偏移量檢測(cè)期間T01實(shí)際上對(duì)驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載(液晶或數(shù)據(jù)線)沒有貢獻(xiàn)，故在此期間通過使輸出開關(guān)(Spa、Spb、Sna、Snb)全部為截止?fàn)顟B(tài)，從而在偏移量檢測(cè)期間放大器切斷流向外部負(fù)載的多余的電流。
在第二相中，正極性輸出差動(dòng)放大器(601)與奇數(shù)號(hào)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子(OUT1、OUT3、OUT5…)連接，負(fù)極性輸出差動(dòng)放大器(602)與偶數(shù)號(hào)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子(OUT2、OUT4、OUT6…)連接。
再有，在第四相中，正極性輸出差動(dòng)放大器(601)與偶數(shù)號(hào)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子(OUT2、OUT4、OUT6…)連接，負(fù)極性輸出差動(dòng)放大器(602)與奇數(shù)號(hào)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出端子(OUT1、OUT3、OUT5…)連接。
在第二相的開始時(shí)刻與第四相的開始時(shí)刻(Ta12、Ta23)，由于差動(dòng)放大器(601、602)內(nèi)的電容Coff中保持著偏移量(Voff)與電平移位電壓(Vin2-Vin1)，故在第二及第四相中，可以高精度地輸出電平移位過的電壓。
因此，若采用本實(shí)施方式的顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器，則在偏移量檢測(cè)期間T01中，由于輸出開關(guān)(Spa、Spb、Sna、Snb)全部為截止?fàn)顟B(tài)，故可以防止在偏移量檢測(cè)期間從放大器輸出端流向外部負(fù)載的多余的電流。再有，與在一個(gè)放大器內(nèi)具備稱為軌對(duì)軌(Rail-to-Rail)放大器(未圖示)的P溝道晶體管差動(dòng)對(duì)和N溝道晶體管差動(dòng)對(duì)的構(gòu)成相比，在本發(fā)明中可以減少電容Coff的個(gè)數(shù)。即，在軌對(duì)軌放大器的情況下，由于在一個(gè)放大器內(nèi)具有導(dǎo)電型不同的兩個(gè)負(fù)載電路，故需要兩個(gè)電容，但在本實(shí)施方式中，由于交替地排列正極/負(fù)極的差動(dòng)放大器(601、602)，故每個(gè)放大器中只要一個(gè)電容Coff即可。
還有，由于能高精度進(jìn)行多值輸出化，故本發(fā)明的譯碼器605與現(xiàn)有的譯碼器203相比，可以減少灰度等級(jí)線數(shù)與選擇晶體管的個(gè)數(shù)，樹脂模擬轉(zhuǎn)換器的節(jié)省面積化成為可能。
如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式以及具體實(shí)施例進(jìn)行了說明。另外，本發(fā)明當(dāng)然也可以采用適當(dāng)?shù)亟M合了上述第一～第五實(shí)施方式的差動(dòng)放大器的構(gòu)成上的特征的構(gòu)成。再有，本發(fā)明并未限于上述實(shí)施方式的構(gòu)成，本發(fā)明的范圍內(nèi)當(dāng)然包含本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠獲得的各種變形或修改。
權(quán)利要求
1.一種差動(dòng)放大器，該差動(dòng)放大器包括第一及第二輸入端子；輸出端子；差動(dòng)對(duì)，將輸入對(duì)連接到所述第一及第二輸入端子，對(duì)所述第一及第二輸入端子的電壓進(jìn)行電壓電流變換，向第一及第二節(jié)點(diǎn)輸出差動(dòng)電流；第一電流源，其向所述差動(dòng)對(duì)供給電流；第一負(fù)載電路，其與所述第一節(jié)點(diǎn)連接，將所述第一節(jié)點(diǎn)的電流，電流電壓變換為第三節(jié)點(diǎn)的電壓；第二負(fù)載電路，其與所述第二節(jié)點(diǎn)連接，可逆地進(jìn)行所述第二節(jié)點(diǎn)的電流與第四節(jié)點(diǎn)的電壓的相互變換，并且向第五節(jié)點(diǎn)輸出電壓信號(hào)；電容元件，其連接在所述第三及第四節(jié)點(diǎn)之間；和放大電路，其根據(jù)所述第五節(jié)點(diǎn)的電壓信號(hào)，對(duì)所述輸出端子進(jìn)行充電或放電，所述差動(dòng)放大器根據(jù)控制信號(hào)切換控制第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)是向所述第一輸入端子輸入第一信號(hào)，向所述第二輸入端子輸入第二信號(hào)，將由所述第一及第二負(fù)載電路分別輸出到所述第三及第四節(jié)點(diǎn)的電壓的電位差積蓄到所述電容元件的狀態(tài)；所述第二狀態(tài)是向所述第二輸入端子輸入第三信號(hào)，向所述第一輸入端子反饋輸入所述輸出端子的信號(hào)，保持所述第一狀態(tài)積蓄的所述電容元件的電位差，并且根據(jù)該電位差向所述第五節(jié)點(diǎn)輸出電壓信號(hào)的狀態(tài)。
2.一種差動(dòng)放大器，該差動(dòng)放大器包括第一及第二輸入端子；輸出端子；差動(dòng)對(duì)，將輸入對(duì)連接到所述第一及第二輸入端子，對(duì)所述第一及第二輸入端子的電壓進(jìn)行電壓電流變換，向第一及第二節(jié)點(diǎn)輸出差動(dòng)電流；第一電流源，其向所述差動(dòng)對(duì)供給電流；第一負(fù)載電路，其與所述第一節(jié)點(diǎn)連接，將所述第一節(jié)點(diǎn)的電流，電流電壓變換為第三節(jié)點(diǎn)的電壓；第二負(fù)載電路，其與所述第二節(jié)點(diǎn)連接，可逆地進(jìn)行所述第二節(jié)點(diǎn)的電流與第四節(jié)點(diǎn)的電壓的相互變換，并且向第五節(jié)點(diǎn)輸出電壓信號(hào)；電容元件，其連接在所述第三及第四節(jié)點(diǎn)之間；和放大電路，其根據(jù)所述第五節(jié)點(diǎn)的電壓信號(hào)，對(duì)所述輸出端子進(jìn)行充電或放電，所述差動(dòng)放大器的數(shù)據(jù)輸出期間包含第一及第二期間，根據(jù)控制信號(hào)切換控制所述第一及第二期間，在所述第一期間，經(jīng)由接通狀態(tài)的第四開關(guān)，向所述差動(dòng)對(duì)的第一輸入端子輸入第一信號(hào)，經(jīng)由接通狀態(tài)的第二開關(guān)，向所述差動(dòng)對(duì)的第二輸入端子輸入第二信號(hào)，通過接通狀態(tài)的第一開關(guān)，將所述第二及第四節(jié)點(diǎn)短路，將所述第三及第四節(jié)點(diǎn)間的電壓差積蓄在所述電容元件中，在所述第二期間，使所述第一、第二、第四開關(guān)都為斷開狀態(tài)，經(jīng)由接通狀態(tài)的第五開關(guān)，將輸出端子負(fù)反饋連接到所述差動(dòng)對(duì)的第一輸入端子，經(jīng)由接通狀態(tài)的第三開關(guān)，將第三信號(hào)輸入到所述差動(dòng)對(duì)的第二輸入端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，所述第三信號(hào)與所述第一信號(hào)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，所述第三信號(hào)與所述第一信號(hào)相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，所述第一及第二負(fù)載電路分別具備第一及第二晶體管，所述第一晶體管的漏極連接到所述第一節(jié)點(diǎn)，所述第一晶體管的柵極連接到所述第三節(jié)點(diǎn)，所述第二晶體管的漏極連接到所述第二及第五節(jié)點(diǎn)，所述第二晶體管的柵極連接到所述第四節(jié)點(diǎn)，所述第一晶體管的柵極與漏極被短路，根據(jù)所述控制信號(hào)，連接或切斷所述第二晶體管的柵極與漏極，由所述第一及第二晶體管構(gòu)成電流反射鏡負(fù)載電路，根據(jù)所述第五節(jié)點(diǎn)的電壓信號(hào)進(jìn)行放大輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，所述第一負(fù)載電路具備第一及第五晶體管，所述第二負(fù)載電路具備第二及第六晶體管，所述第五晶體管的漏極連接到所述第一節(jié)點(diǎn)，所述第一晶體管的柵極連接到所述第三節(jié)點(diǎn)，所述第六晶體管的漏極連接到所述第二節(jié)點(diǎn)，所述第二晶體管的柵極連接到所述第四節(jié)點(diǎn)，所述第二晶體管的漏極及所述第六晶體管的源極連接到所述第五節(jié)點(diǎn)，所述第一晶體管的柵極與所述第五晶體管的漏極被短路，所述第一晶體管的漏極與所述第五晶體管的源極被短路，根據(jù)所述控制信號(hào)，連接或切斷所述第二晶體管的柵極與所述第六晶體管的漏極，由所述第一、第二、第五、第六晶體管構(gòu)成共源共柵放大器型電流反射鏡負(fù)載電路，根據(jù)所述第五節(jié)點(diǎn)的電壓信號(hào)進(jìn)行放大輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，所述第一開關(guān)由第三晶體管構(gòu)成，所述第三晶體管與所述第四節(jié)點(diǎn)之間具備漏極與源極被短路的第四晶體管，向第三晶體管的柵極輸入第一控制信號(hào)，向第四晶體管的柵極輸入第二控制信號(hào)，第二控制信號(hào)是第一控制信號(hào)的反相信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，具備與所述第一電流源連接為并聯(lián)狀態(tài)的、第二電流源和第六開關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，使所述第六開關(guān)在所述第一期間內(nèi)接通，在所述第二期間斷開。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，所述差動(dòng)放大器的輸出端子與外部負(fù)載之間具備輸出開關(guān)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，在所述第一期間內(nèi)使所述輸出開關(guān)為斷開狀態(tài)，在所述第二期間內(nèi)使所述輸出開關(guān)為接通狀態(tài)。
12.一種數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，包括權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器；電阻群，其串聯(lián)連接在高位側(cè)的第一電位與低位側(cè)的第二電位之間；和選擇電路，其從所述電阻群的抽頭輸入電位，根據(jù)選擇信號(hào)，選擇應(yīng)該向所述第一、第二、第三信號(hào)供給的電壓。
13.一種顯示裝置，其中具備輸入灰度等級(jí)電壓，并對(duì)連接于顯示元件的數(shù)據(jù)線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的放大電路，作為所述放大電路，具有權(quán)利要求1所述的差動(dòng)放大器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，多條所述數(shù)據(jù)線包含第一數(shù)據(jù)線、和與所述第一數(shù)據(jù)線相鄰的第二數(shù)據(jù)線，多個(gè)所述差動(dòng)放大器包含充電用的第一差動(dòng)放大器、和放電用的第二差動(dòng)放大器，所述第一差動(dòng)放大器、與所述第一及第二數(shù)據(jù)線之間具備第一、第二輸出開關(guān)，所述第二差動(dòng)放大器、與所述第一及第二數(shù)據(jù)線之間具備第三、第四輸出開關(guān)，在規(guī)定的數(shù)據(jù)輸出期間，使所述第二及第三輸出開關(guān)斷開，使所述第一及第四輸出開關(guān)接通，在所述規(guī)定的數(shù)據(jù)輸出期間的下一數(shù)據(jù)輸出期間，使所述第一及第四輸出開關(guān)斷開，使所述第二及第三輸出開關(guān)接通。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的顯示裝置，其特征在于，多條所述數(shù)據(jù)線包含第一數(shù)據(jù)線、和與所述第一數(shù)據(jù)線相鄰的第二數(shù)據(jù)線，多個(gè)所述差動(dòng)放大器包含充電用的第一差動(dòng)放大器、和放電用的第二差動(dòng)放大器，所述第一差動(dòng)放大器、與所述第一及第二數(shù)據(jù)線之間具備第一、第二輸出開關(guān)，所述第二差動(dòng)放大器、與所述第一及第二數(shù)據(jù)線之間具備第三、第四輸出開關(guān)，在規(guī)定的數(shù)據(jù)輸出期間，進(jìn)行以下控制使所述第二及第三輸出開關(guān)斷開，使所述第一及第四輸出開關(guān)自所述數(shù)據(jù)輸出期間的開始起斷開規(guī)定的期間后再接通，在所述規(guī)定的數(shù)據(jù)輸出期間的下一數(shù)據(jù)輸出期間，進(jìn)行以下控制使所述第一及第四輸出開關(guān)斷開，使所述第二及第三輸出開關(guān)自所述數(shù)據(jù)輸出期間的開始起斷開規(guī)定期間后接通。
16.一種差動(dòng)放大器，包括第一～第三輸入端子與一個(gè)輸出端子；負(fù)載電路，其具備一端連接到第一電源的第一晶體管；一端連接到所述第一電源，控制端子經(jīng)由電容而與所述第一晶體管的控制端子連接的第二晶體管；差動(dòng)對(duì)，其由一端共同連接，另一端分別連接到所述第一及第二晶體管的另一端的第三及第四晶體管構(gòu)成；和電流源，其連接在第二電源與所述第三及第四晶體管的共同連接的一端之間，向所述差動(dòng)對(duì)供給電流，所述第一晶體管的控制端子連接到所述第三晶體管的另一端，所述差動(dòng)放大器進(jìn)一步包括第一開關(guān)，其連接在所述第二晶體管的控制端子與所述第四晶體管的另一端之間；放大器，其輸入連接到所述第二晶體管的另一端，輸出連接到所述輸出端子；第二及第三開關(guān)，分別連接在所述第四晶體管的控制端子與所述第一及第三輸入端子之間；第四開關(guān)，其連接在所述第三晶體管的控制端子與所述第二輸入端子之間；和第五開關(guān)，其連接在所述第三晶體管的控制端子與所述輸出端子之間，所述第一～第五開關(guān)被切換控制為第一狀態(tài)和第二狀態(tài)，所述第一狀態(tài)是接通所述第一、第二、第四開關(guān)且斷開所述第三、第五開關(guān)的狀態(tài)，所述第二狀態(tài)是斷開所述第一、第二、第四開關(guān)且接通所述第三、第五開關(guān)的狀態(tài)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，所述第二及第三輸入端子由同一輸入端子構(gòu)成。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，所述負(fù)載電路包含分別與所述第一及第二晶體管縱向連接的第五及第六晶體管，所述第五及第六晶體管連接到所述第三及第四晶體管的另一端。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，在所述第二晶體管的控制端子與所述第四晶體管的另一端之間，由控制端子進(jìn)行接通/斷開控制、且一端與另一端被短路的第六開關(guān)，與所述第一開關(guān)連接為串聯(lián)形態(tài)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的差動(dòng)放大器，其特征在于，在所述第二電源與所述第三及第四晶體管的共同連接的一端之間，與所述電流源并聯(lián)地備有第二電流源與開關(guān)的串聯(lián)電路。
全文摘要
一種差動(dòng)放大器，包括源極連接到固定電源的晶體管(M1)；負(fù)載電路，具備源極連接到電源、經(jīng)由電容而與晶體管(M1)的柵極連接的晶體管(M2)；第三及第四晶體管(M3、M4)，源極共同連接，漏極分別連接到晶體管(M1、M2)的漏極而構(gòu)成差動(dòng)對(duì)；電流源(M9)，向差動(dòng)對(duì)供給電流；還包括連接在晶體管(M2)的柵極與晶體管(M4)的漏極間的開關(guān)(S1)；輸入連接晶體管(M2)的漏極，輸出連接輸出端子的放大器(903)；分別連接在晶體管(M4)的柵極與第一及第三輸入端子間的開關(guān)(S2、S3)；連接在晶體管(M3)的柵極與第二輸入端子間的開關(guān)(S4)；連接在晶體管(M3)的柵極與輸出端子間的開關(guān)(S5)。
文檔編號(hào)G09G3/20GK1941615SQ20061013961
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
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