專利名稱：差動放大器、數(shù)字模擬變換器以及顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多值輸出式的差動放大器、數(shù)字模擬變換器以及顯示裝置。
背景技術(shù)：
近年來，世界上廣泛普及液晶顯示器等平板(flat panel)顯示器。圖20是表示基于視頻信號向顯示部的數(shù)據(jù)線輸出電平電壓的數(shù)據(jù)驅(qū)動器的一般結(jié)構(gòu)的圖。參照圖20，該數(shù)據(jù)驅(qū)動器至少具備灰度(gradation)電壓發(fā)生電路920、譯碼器930(選擇電路)、緩沖電路910而構(gòu)成?；叶入妷喊l(fā)生電路920由在電源VH與電源VL之間連接的電阻串(resistor-string)構(gòu)成，從電阻串的各端子(分接頭(tap))輸出與灰度數(shù)相應(yīng)的灰度電壓。譯碼器930，輸入各灰度電壓和視頻數(shù)字信號，對與視頻數(shù)字信號對應(yīng)的灰度電壓進(jìn)行選擇而輸出到緩沖電路910。緩沖電路910對灰度電壓進(jìn)行電流放大而輸出到輸出端子。各緩沖電路910的輸出端子與顯示部的數(shù)據(jù)線連接。譯碼器930和緩沖電路910設(shè)置在每個輸出，所有輸出共用灰度電壓發(fā)生電路920。另外，作為輸入到譯碼器930的視頻信號，采用通過數(shù)據(jù)寄存器、或者/以及鎖存器(latch)、電平移動器(level shifter)(未圖示)處理的視頻數(shù)字信號。
由于對數(shù)據(jù)驅(qū)動器要求在多條數(shù)據(jù)線之間進(jìn)行驅(qū)動的灰度電壓中無偏差地驅(qū)動，因此對緩沖電路910要求較高的輸出電壓精度。作為對這樣的緩沖電路適宜的結(jié)構(gòu)，提出了圖21、圖22以及圖23所示的結(jié)構(gòu)(參照后述的專利文獻(xiàn)1、2)。
圖21所示的差動放大電路是具備抑制因構(gòu)成電路的晶體管元件的偏差而產(chǎn)生的輸出偏置(offset)的功能的偏置消除放大器，且公開于后述專利文獻(xiàn)1。圖24是表示圖21至圖23的電路的開關(guān)的接通/斷開的時序圖。
參照圖24的時序圖，圖21所示的電路，在一數(shù)據(jù)輸出期間的期間t1，開關(guān)SW1、SW3接通而開關(guān)SW2斷開，對于差動對(M3、M4)的輸入對，輸入輸出電壓Vin和輸出電壓Vout，對于差動對(M5、M6)的輸入對，輸入輸入電壓Vin。此時，輸出電壓Vout成為包括偏置電壓Vf的電壓(Vin+Vf)，該電壓蓄積在電容元件C1中。
其后，在期間t2，開關(guān)SW1、SW3成為斷開狀態(tài)而開關(guān)SW2成為接通狀態(tài)，對于差動對(M3、M4)的輸入對，分別輸入輸入電壓Vin和蓄積在電容元件C 1的電壓(Vin+Vf)，對于差動對(M5、M6)的輸入對，分別輸入輸入電壓Vin和輸出電壓Vout。
在這種情況下，差動對(M3、M4)被輸入與期間t1相同的電壓，并且差動對(M5、M6)也以保持與期間t1相同的狀態(tài)的方式工作。從而，期間t2的輸出電壓Vout成為與輸入電壓Vin相等的電壓而穩(wěn)定。即，圖21所示的電路結(jié)構(gòu)，能夠消除輸出偏置，并且能夠放大輸出與輸入電壓相等的電壓。
另外，對于圖22所示的結(jié)構(gòu)而言，變更圖21的結(jié)構(gòu)以使能夠抑制對于輸出電壓Vout的電源噪聲的影響，在構(gòu)成差動對的晶體管M3的柵極上連接了與電容C1成對的電容C2，并且與供給輸入電壓Vin的端子之間連接了開關(guān)SW6。
參照圖24的時序圖，圖22所示的電路，在一數(shù)據(jù)輸入期間的期間t1，開關(guān)SW1、SW3、SW6成為接通狀態(tài)而開關(guān)SW2成為斷開狀態(tài)，對于差動對(M3、M4)的輸入對，輸入輸入電壓Vin和輸出電壓Vout，對于差動對(M5、M6)的輸入對，輸入輸入電壓Vin。此時的電容元件C1，蓄積包括有偏置電壓Vf的電壓(Vin+Vf)，電容元件C2蓄積有輸入電壓Vin。
其后，在期間t2，開關(guān)SW1、SW3、SW6成為斷開狀態(tài)而開關(guān)SW2成為接通狀態(tài)，對差動對(M3、M4)的輸入對分別輸入蓄積在電容元件C2、C 1的電壓Vin、(Vin+Vf)，對于差動對(M5、M6)的輸入對分別輸入輸入電壓Vin和輸出電壓Vout。并且，與圖21相同地，圖22所示的電路也能夠消除輸出偏置且能夠放大輸出與輸入電壓相等的電壓。
此外，在圖22的電路中，在期間t2，對于差動對(M3、M4)的輸入對輸入蓄積在電容元件C2、C1中的電壓，因此通過以蓄積在電容元件C2、C1的電壓相同的方式變動，從而即使在電源VSS產(chǎn)生噪聲也可以抑制對輸出電壓Vout的噪聲的影響。因此圖22的電壓輸出的精度比圖21高。
另外，圖23所示的結(jié)構(gòu)也是變更圖21的結(jié)構(gòu)而得到的，其以對構(gòu)成差動對的晶體管M3的柵極輸入?yún)⒖茧妷篤ref的方式變更。
參照圖24的時序圖，圖23所示的電路，在一數(shù)據(jù)輸出期間的期間t1，開關(guān)SW1、SW3成為接通狀態(tài)而開關(guān)SW2成為斷開狀態(tài)，對于差動對(M3、M4)的輸入對，分別輸入?yún)⒖茧妷篤ref和輸出電壓Vout，對于差動對(M5、M6)的輸入對，公共輸入輸入電壓Vin。此時，輸出電壓Vout成為相對參考電壓Vref加上偏置電壓Vf的電壓(Vref+Vf)，該電壓蓄積在電容元件C1。
接著，在期間t2，開關(guān)SW1、SW3斷開而開關(guān)SW2接通，對于差動對(M3、M4)的輸入對，分別輸入?yún)⒖茧妷篤ref和蓄積在電容元件C1的電壓(Vref+Vf)，對于差動對(M5、M6)的輸入對，分別輸入輸入電壓Vin和輸出電壓Vout。
此時，對于差動對(M3、M4)輸入與期間t1相同的電壓，并且差動對(M5、M6)也以保持與期間t1相同的狀態(tài)的方式工作。從而，期間t2的輸出電壓Vout成為與輸入電壓Vin相等的電壓而穩(wěn)定。即，圖23所示的結(jié)構(gòu)也能夠消除輸出偏置且能夠放大輸出與輸入電壓相等的電壓。
此外，根據(jù)專利文獻(xiàn)2，通過將參考電壓Vref設(shè)定為放大電路的輸出電壓范圍的中間電壓，能夠使在期間t1的輸出電壓Vout的電位變動量小于圖21的情況下的電位變動量。因此，縮短作為偏置消除準(zhǔn)備期間的期間t1，從而延長進(jìn)行高精度的驅(qū)動的期間t2。
近年來，液晶顯示裝置推進(jìn)多灰度化(多色化)，實(shí)現(xiàn)了從64灰度(26萬色)到256灰度(1680萬色)的液晶顯示裝置，進(jìn)一步也實(shí)現(xiàn)了1024灰度(10億7千萬色)的液晶顯示裝置。若這樣地推進(jìn)多灰度化，則因灰度之間的電壓差減小而需要可進(jìn)行高精度的電壓輸出的放大器，還存在因用于選擇灰度電壓的晶體管數(shù)增加而譯碼器面積變大的課題。
對應(yīng)與此，如圖20所示的現(xiàn)有的數(shù)據(jù)驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)，采用緩沖電路910直接放大輸出被選擇的灰度電壓的結(jié)構(gòu)，因此對應(yīng)多灰度化而增大譯碼器930的面積。另外，即使在緩沖電路910上使用圖21、圖22和圖23所示的偏置消除放大器，也可以進(jìn)行高精度的電壓輸出，但不能解決譯碼器面積變大的課題。
為了解決上述課題，需要能夠以較少的輸入電平數(shù)輸出較多的輸出電平數(shù)的多值輸出放大器。
專利文獻(xiàn)1特開2001-292041號公報(圖1、圖8)；專利文獻(xiàn)2特開2003-168936號公報(圖1)。

發(fā)明內(nèi)容
從而，本發(fā)明為了解決上述課題，其目的在于，提供一種減小譯碼器面積并且抑制元件偏差或噪聲的影響的高精度電壓輸出的多值輸出差動放大器、使用該差動放大器的數(shù)字模擬變換器以及顯示裝置。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種抑制輸入電容、可高速動作的多值輸出差動放大器、使用該差動放大器的數(shù)字模擬變換器以及顯示裝置。
在本申請中所公開的發(fā)明，為了解決上述課題而采用下面的概略結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的一方式所涉及的差動放大器，具備輸入差動級，其包括第一和第二差動對、與上述第一和第二差動對的輸出對公共連接的負(fù)載電路；和放大級，其接收上述第一和第二差動對的公共的輸出信號，充電或放電驅(qū)動輸出端子，具備控制電路，該控制電路對第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的至少兩個狀態(tài)進(jìn)行切換控制，該第一狀態(tài)為，上述輸出端子與上述第一差動對的第一差動輸入反饋連接，對上述第一差動對的第二差動輸入供給參考電壓，并且供給到上述第一差動對的第一和第二差動輸入的上述輸出端子的電壓和上述參考電壓蓄積在與上述第一差動對的第一和第二差動輸入連接的第一和第二電容中，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入分別供給第一和第二電壓的狀態(tài)，該第二狀態(tài)為，上述輸出端子與上述第二差動對的第一差動輸入反饋連接，對上述第二差動對的第二差動輸入供給第三電壓，上述第一差動對的第一和第二差動輸入分別與上述輸出端子和上述參考電壓的供給端子斷開，對上述第一差動對的第一和第二差動輸入分別供給上述第一和第二電容的蓄積電壓的狀態(tài)。在本發(fā)明中，作為優(yōu)選，采用在數(shù)據(jù)輸出期間的第一、第二期間，分別擇一地選擇上述第一、第二狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，作為優(yōu)選，上述參考電壓由上述第三電壓構(gòu)成，上述控制電路，在第三狀態(tài)、上述第一狀態(tài)和上述第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換控制，該第三狀態(tài)為對上述第一和第二差動對的每一個的第一差動輸入反饋輸入上述輸出端子的電壓，對每一個的第二差動輸入供給上述第三電壓的狀態(tài)。在本發(fā)明中作為優(yōu)選，采用在數(shù)據(jù)輸出期間的第一、第二、第三期間分別擇一地選擇上述第三、第一、第二狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的其他方式所涉及的差動放大器，具備輸入差動級，其包括第一和第二差動對、與上述第一和第二差動對的輸出對公共連接的負(fù)載電路；和放大級，其接收上述第一和第二差動對的公共的輸出信號，充電或放電驅(qū)動輸出端子，上述差動放大器具備控制電路，其對上述第一差動對的差動輸入和對第二差動對的差動輸入的信號輸入進(jìn)行控制；和第一和第二電容，該第一和第二電容的一端分別與上述第一差動對的第一和第二差動輸入連接，數(shù)據(jù)輸出期間包括第一和第二期間，通過上述控制電路的控制，在上述第一期間，對上述第一差動對的第一和第二差動輸入分別供給上述輸出端子的電壓和參考電壓，并且上述輸出端子的電壓和上述參考電壓分別蓄積在上述第一和第二電容中，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入分別供給第一和第二電壓，在上述第二期間，上述第一差動對的第一和第二差動輸入，處于斷開上述輸出端子的電壓并且斷開上述參考電壓的供給的狀態(tài)，且被分別供給上述第一和第二電容的蓄積電壓，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入供給上述輸出端子的電壓和第三電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述控制電路具備第一和第二開關(guān)，該第一和第二開關(guān)分別連接在上述第二差動對的第一差動輸入與供給上述第一電壓的第一端子和上述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第一差動輸入與上述輸出端子之間；第四和第五開關(guān)，該第四和第五開關(guān)分別連接在上述第二差動對的第二差動輸入與分別供給上述第二和上述第三電壓的第二和第三端子之間；和第六開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第二差動輸入與供給上述參考電壓的第四端子之間，在上述第一期間，上述第二和第五開關(guān)處于斷開狀態(tài)，對上述第一差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三和第六開關(guān)分別供給上述輸出端子的電壓和上述參考電壓，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第一和第四開關(guān)分別供給上述第一和第二電壓，在上述第二期間，上述第一、第三、第四和第六開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第二和第五開關(guān)分別供給上述輸出端子的電壓和上述第三電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述第三電壓成為上述參考電壓，上述數(shù)據(jù)輸出期間在上述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在上述預(yù)備驅(qū)動期間，對上述第一和第二差動對的差動輸入而言，對每一個的第二差動輸入供給上述第三電壓，而對每一個的第一差動輸入反饋輸入上述輸出端子的電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述控制電路具備第一和第二開關(guān)，該第一和第二開關(guān)分別連接在上述第二差動對的第一差動輸入與供給上述第一電壓的第一端子和上述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第一差動輸入與上述輸出端子之間；第四和第五開關(guān)，該第四和第五開關(guān)分別連接在上述第二差動對的第二差動輸入與供給上述第二電壓和上述第三電壓的第二和第三端子之間；和第六開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第二差動輸入與供給上述參考電壓的第四端子之間，上述參考電壓成為上述第三電壓，上述數(shù)據(jù)輸出期間在上述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在上述預(yù)備驅(qū)動期間，上述第一和第四開關(guān)處于斷開狀態(tài)，對上述第一和第二差動對的差動輸入而言，對每一個的第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第六和第五開關(guān)供給上述第三電壓，而對每一個的第一差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三和第二開關(guān)反饋輸入上述輸出端子的電壓，在上述第一期間，上述第二和第五開關(guān)處于斷開狀態(tài)，對上述第一差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三和第六開關(guān)分別供給上述輸出端子的電壓和上述第三電壓，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第一和第四開關(guān)分別供給上述第一和第二電壓，在上述第二期間，上述第一、第三、第四和第六開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第二和第五開關(guān)分別供給上述輸出端子的電壓和上述第三電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述數(shù)據(jù)輸出期間，在上述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在上述預(yù)備驅(qū)動期間，上述第二電容，與供給上述參考電壓的上述第一差動對的第二差動輸入斷開，并且與上述第一電容短路，在上述第一和第二電容的每一個蓄積上述輸出端子的電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述控制電路具備第一和第二開關(guān)，該第一和第二開關(guān)分別連接在上述第二差動對的第一差動輸入與供給上述第一電壓的第一端子和上述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第一差動輸入與上述輸出端子之間；第四和第五開關(guān)，該第四和第五開關(guān)分別連接在上述第二差動對的第二差動輸入與供給上述第二電壓和第三電壓的第二和第三端子之間；第六開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第二差動輸入與供給上述參考電壓的第四端子之間；第七開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第二差動輸入與上述第二電容的一端之間；和第八開關(guān)，其連接在上述第一電容的一端與上述第二電容的一端之間，上述數(shù)據(jù)輸出期間，在上述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在上述預(yù)備驅(qū)動期間，上述第二、第五和第七開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對上述第一差動對的第一差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三開關(guān)供給上述輸出端子的電壓，對上述第一差動對的第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第六開關(guān)供給上述參考電壓，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第一和第四開關(guān)分別供給上述第一和第二電壓，對上述第一電容的一端和上述第二電容的一端，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三和第八開關(guān)公共供給上述輸出端子的電壓，在上述第一期間，上述第二、第五和第八開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，上述第二電容，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第七開關(guān)與上述第一差動對的第二差動輸入連接，且對上述第二電容供給上述參考電壓，在上述第二期間，上述第一、第三、第四、第六和第八開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的上述第二、第五開關(guān)分別供給上述輸出端子的電壓和上述第三電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述第三電壓成為上述參考電壓，上述數(shù)據(jù)輸出期間在上述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在上述預(yù)備驅(qū)動期間，對上述第一和第二差動對的差動輸入而言，對每一個的第二差動輸入供給上述第三電壓，對每一個的第一差動輸入反饋輸入上述輸出端子的電壓，上述第二電容，與供給上述第三電壓的上述第一差動對的第二差動輸入斷開，并且與上述第一電容短路，上述輸出端子的電壓蓄積在上述第一和第二電容的每一個。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述控制電路具備第一和第二開關(guān)，該第一和第二開關(guān)分別連接在上述第二差動對的第一差動輸入與供給上述第一電壓的第一端子和上述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第一差動輸入與上述輸出端子之間；第四和第五開關(guān)，該第四和第五開關(guān)分別連接在上述第二差動對的第二差動輸入與供給上述第二電壓和第三電壓的第二和第三端子之間；第六開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第二差動輸入與供給上述參考電壓的第四端子之間；第七開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第二差動輸入與上述第二電容的一端之間；和第八開關(guān)，其連接在上述第一電容的一端與上述第二電容的一端之間，上述第三電壓成為上述參考電壓，上述數(shù)據(jù)輸出期間，在上述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在上述預(yù)備驅(qū)動期間，上述第一、第四和第七開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對上述第一和第二差動對的差動輸入而言，對每一個的第一差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三和第二開關(guān)反饋輸入上述輸出端子的電壓，而對每一個的第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第六和第五開關(guān)供給上述第三電壓，對上述第一、第二電容，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三和第八開關(guān)公共供給上述輸出端子的電壓，在上述第一期間，上述第二、第五和第八開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對上述第一差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三和第六開關(guān)分別供給上述輸出端子的電壓和上述第三電壓，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第一和第四開關(guān)分別供給上述第一和第二電壓，上述第二電容，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第七開關(guān)與上述第一差動對的第二差動輸入連接，并且對上述第二電容供給上述第三電壓，在上述第二期間，上述第一、第三、第四、第六和第八開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對上述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第二和第五開關(guān)分別供給上述輸出端子的電壓和上述第三電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，還具備第九開關(guān)，其連接在上述第一差動對的第一差動輸入與上述第一電容的一端之間，處于接通狀態(tài)。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述放大級由差動放大電路構(gòu)成，該差動放大電路，其輸入對與上述第一差動對和第二差動對的輸出對的一方的公共連接點(diǎn)和另一方的公共連接點(diǎn)連接，其輸出端與上述輸出端子連接。
本發(fā)明的另外其他方式所涉及的差動放大器，具備第一極性的第一和第二差動對；第二極性的第一負(fù)載電路，其與上述第一和第二差動對公共連接；第一和第二電流源，其對上述第一和第二差動對分別供給電流；第二極性的第三和第四差動對；第一極性的第二負(fù)載電路，其與上述第三和第四差動對公共連接；和第三和第四電流源，其對上述第三和第四差動對分別供給電流，上述差動放大器具備第一放大級，其接收上述第一和第二差動對的公共的輸出信號，輸出與輸出端子連接；和第二放大級，其接收上述第三和第四差動對的公共的輸出信號，輸出與上述輸出端子連接，上述差動放大器具備控制電路，其控制對上述第一至第四差動對的差動輸入的信號輸入，上述第一和上述第三差動對的差動輸入之間分別被連接，上述第二和上述第四差動對的差動輸入之間分別被連接，具備第一和第二電容，該第一和第二電容的一端分別與上述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入的第一、第二公共連接點(diǎn)連接，數(shù)據(jù)輸出期間包括第一和第二期間，在上述第一期間，對上述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入，分別供給上述輸出端子的電壓和參考電壓，并且對與上述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入連接的第一和第二電容分別蓄積上述輸出端子的電壓和上述參考電壓，對上述第二和第四差動對的第一和第二差動輸入，分別供給第一和第二電壓，在上述第二期間，上述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入，與上述輸出端子的電壓和上述參考電壓的供給斷開，而分別供給上述第一和第二電容的蓄積電壓，對上述第二和第四差動對的第一和第二差動輸入，供給上述輸出端子的電壓和第三電壓。。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述控制電路，具備第一至第六開關(guān)，具備第一和第二開關(guān)，該第一和第二開關(guān)分別連接上述第二和第四差動對的第一差動輸入的第三公共連接點(diǎn)與供給上述第一電壓的第一端子和上述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接上述第一和第三差動對的第一差動輸入的上述第一公共連接點(diǎn)與輸出端子之間；第四和第五開關(guān)，該第四和第五開關(guān)分別連接在上述第二和第四差動對的第二差動輸入的第四公共連接點(diǎn)與供給上述第二和第三電壓的第二和第三端子之間；和第六開關(guān)，其連接在上述第一和第三差動對的第二差動輸入的上述第二公共連接點(diǎn)與供給上述參考電壓的第四端子之間；在上述第一期間，斷開上述第二和第五開關(guān)，對上述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第三和第六開關(guān)分別供給上述輸出端子的電壓和上述參考電壓，對上述第二和第四差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第一和第四開關(guān)分別供給上述第一和第二電壓，在上述第二期間，上述第一、第三、第四和第六開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對上述第二和第四差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的上述第二和第五開關(guān)分別供給上述所輸出端子的電壓和上述第三電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，在上述數(shù)據(jù)輸出期間，上述參考電壓為上述第一、第二和第三電壓內(nèi)的某一個電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，上述第二期間的上述輸出端子的電壓為，對上述第三電壓加上或減去上述第一電壓與上述第二電壓的電壓差的電壓。
在本發(fā)明所涉及的差動放大器中，作為優(yōu)選，在上述數(shù)據(jù)輸出期間，上述第三電壓為上述第一或第二電壓。
本發(fā)明的另外其他方式所涉及的數(shù)字模擬變換器，具備上述的本發(fā)明所涉及的差動放大器，具備電阻組，其在高位側(cè)的第一電位與低位側(cè)的第二電位之間串聯(lián)連接，從分接頭輸出m個電平電壓和第一和第二參考電壓；和譯碼器，其基于數(shù)據(jù)信號，在上述第一和第二兩個參考電壓中選擇上述第三電壓，對上述差動放大器供給上述第一、第二、第三電壓。
在本發(fā)明的另外其他方式所涉及的數(shù)字模擬變換器中，作為優(yōu)選，具備上述的本發(fā)明所涉及的差動放大器，具備電阻組，其在高位側(cè)的第一電位與低位側(cè)的第二電位之間串聯(lián)連接，從分接頭輸出m個電平電壓；和譯碼器，其基于數(shù)據(jù)信號，在上述m個電平電壓中選擇上述第一、第二、第三電壓后，對上述差動放大器供給上述第一、第二、第三電壓。作為優(yōu)選，上述第三電壓為上述第一或第二電壓。
本發(fā)明的另外其他方式所涉及的數(shù)據(jù)驅(qū)動器，具備多個上述數(shù)字模擬變換器，由上述多個數(shù)字模擬變換器共用從上述電阻組和分接頭輸出的電壓。
本發(fā)明的另外其他方式所涉及的顯示裝置，具備接收灰度電壓后驅(qū)動與顯示元件連接的數(shù)據(jù)線的放大電路，具有與上述本發(fā)明相關(guān)的差動放大器作為上述放大電路。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，對元件特性的制造偏差等可進(jìn)行電壓高精度的輸出。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過可多值輸出的差動放大器，減少輸入到譯碼器的灰度電壓數(shù)或構(gòu)成譯碼器的晶體管數(shù)，能夠節(jié)省數(shù)字模擬變換器的面積。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的開關(guān)控制的一例的圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的動作的波形圖。
圖4是用于說明通過本發(fā)明的第一實(shí)施方式的差動放大器進(jìn)行多值輸出化的一例的圖。
圖5是用于說明通過本發(fā)明的第一實(shí)施方式的差動放大器進(jìn)行多值輸出化的其他例的圖。
圖6是用于說明通過本發(fā)明的第一實(shí)施方式的差動放大器進(jìn)行多值輸出化的另外其他例的圖。
圖7是表示具有本發(fā)明的第一實(shí)施方式的差動放大器的數(shù)字模擬變換器的一例的圖。
圖8是表示具有本發(fā)明的第一實(shí)施方式的差動放大器的數(shù)字模擬變換器的其他例的圖。
圖9是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。
圖10是表示具有本發(fā)明的第二實(shí)施方式的差動放大器的數(shù)字模擬變換器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖11是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是表示本發(fā)明的第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是表示本發(fā)明的第五實(shí)施方式的開關(guān)控制的一例的圖。
圖15是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。
圖16是表示本發(fā)明的第六實(shí)施方式的開關(guān)控制的一例的圖。
圖17是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的圖。
圖18是表示本發(fā)明的第七實(shí)施方式的開關(guān)控制的一例的圖。
圖19是表示本發(fā)明的第八實(shí)施方式的顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖20是表示現(xiàn)有的顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動器結(jié)構(gòu)的圖。
圖21是表示現(xiàn)有的差動放大器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖22是表示現(xiàn)有的差動放大器的其他結(jié)構(gòu)的圖。
圖23是表示現(xiàn)有的差動放大器的另外其他結(jié)構(gòu)的圖。
圖24是表示圖21、圖22和圖23的開關(guān)控制的一例的圖。
圖中5-輸出端子；6、7、16-放大級；10、20-負(fù)載電路；30、30’-差動放大器；31、32、33-開關(guān)組；101、102、103、104-NMOS晶體管；111、112-PMOS晶體管；121、122-電流源；201、202、203、204-PMOS晶體管；211、212-NMOS晶體管；226、227-電流源；200-電阻串(灰度電壓發(fā)生電路)；300-數(shù)字模擬變換器；400-輸出端子組；910-緩沖電路；920-電阻串(灰度電壓發(fā)生電路)；930-譯碼器；C1、C2-電容元件；M1、M2-PMOS晶體管；M3、M4、M5、M6-NMOS晶體管；M7-PMOS晶體管；M8、M9、M10-電流源；SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7、SW8、SW9-開關(guān)；T1、T2、T3、T4-輸入端子；V(T1)、(VT2)、V(T3)-輸入電壓；Vref-參考電壓。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖對于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。還有，在各附圖中，對于相同的結(jié)構(gòu)要素使用相同的參照符號。
圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的差動放大器的結(jié)構(gòu)的圖。參照圖1的話，該實(shí)施方式所涉及的差動放大器所具有的結(jié)構(gòu)為由第一電流源121驅(qū)動的第一差動對(101、102)和由第二電流源122驅(qū)動的第二差動對(103、104)與負(fù)載電路10公共連接的結(jié)構(gòu)，第一差動對的一方的晶體管101的柵極經(jīng)由開關(guān)SW6與供給電壓Vref的端子T4連接，第一差動對的另一方的晶體管102的柵極經(jīng)由開關(guān)SW3與輸出端子5連接。
第二差動對的一方的晶體管103的柵極，經(jīng)由開關(guān)SW4、SW5分別與分別供給電壓V(T2)、V(T3)的端子T2、T3連接，第二差動對的另一方的晶體管104的柵極，經(jīng)由開關(guān)SW1、SW2分別與供給電壓V(T1)的端子T1和輸出端子5連接。
另外，在第一差動對的一方和另一方的晶體管101、102的每一個的柵極與低電位側(cè)電源VSS之間分別連接有電容(capacitor)C2、C1。
此外，在第一和第二差動對的輸出端(晶體管101、103的公共漏極端)與輸出端子5之間，連接有放大級6。
負(fù)載電路10的具體電路結(jié)構(gòu)，例如由電流反射鏡(current mirror)電路(111、112)構(gòu)成。該電流反射鏡電路的輸入端(晶體管112的漏極和柵極的連接節(jié)點(diǎn))，與第一和第二差動對的另一方的晶體管102、104的公共連接的漏極連接，電流反射鏡電路的輸出端(晶體管111的漏極)，與第一和第二差動對的一方的晶體管101、103的公共連接的漏極連接。
圖1所示的本實(shí)施方式的差動放大器，與晶體管的特性偏差無關(guān)地高精度地輸出與電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)相應(yīng)的電壓。下面參照圖2對于其作用進(jìn)行說明。
圖2是表示一數(shù)據(jù)輸出期間的圖1的差動放大器的各開關(guān)的接通/斷開的控制的時序圖。一數(shù)據(jù)輸出時間分為兩個期間t1、t2。參照圖2說明圖1的差動放大器的動作。
首先，在期間t1，接通開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6，斷開開關(guān)SW2、SW5。在這種情況下，第一差動對(101、102)為反饋連接的結(jié)構(gòu)。即，參考電壓Vref輸入到第一差動對(101、102)的同相輸入端(晶體管101的柵極)，輸出電壓Vout反饋輸入到該第一差動對(101、102)的反相輸入端(晶體管102的柵極)。另外，對與第一差動對(101、102)連接的電容C2、C1分別蓄積有參考電壓Vref、輸出電壓Vout。此時的輸出電壓Vout成為與輸入到晶體管101的柵極的電壓Vref相應(yīng)的電壓。但是，由于第一差動對(101、102)與第二差動對(103、104)的輸出對被公共連接，所以輸出電壓Vout受到輸入到第二差動對(103、104)的差動輸入對的電壓V(T2)、V(T1)的影響，還有，若構(gòu)成電路的晶體管有特性偏差，則也受到其影響。
即，在期間t1，輸出電壓Vout受到電壓Vref、V(T2)、V(T1)和晶體管的特性偏差的影響，能夠通過下式(1)表示。
Vout＝Vref+ΔV…(1)在此，ΔV表示來自電壓Vref的電壓偏差。
另外，如果第一差動對(101、102)、第二差動對(103、104)的每一個晶體管上流過的電流為Ia、Ib、Ic、Id，則在期間t1的穩(wěn)定狀態(tài)下，由電流反射鏡電路(111、112)的輸入輸出電流的關(guān)系，下式(2)成立。
Ia+Ic＝Ib+Id+ΔI …(2)但是，將ΔI作為因電流反射鏡電路(111、112)的一對晶體管之間的特性偏差而產(chǎn)生的電流偏差。
接著，在期間t2，斷開開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6，接通開關(guān)SW2、SW5。
在這種情況下，在電容C2和C1中分別保持在期間t1蓄積的電壓Vref和電壓(Vref+ΔV)，對第一差動對(101、102)的差動輸入對(晶體管101、102的柵極)，與期間t1相同地輸入電壓Vref、電壓(Vref+ΔV)。
另一方面，第二差動對(103、104)采用對其同相輸入端(晶體管103的柵極)和反相輸入端(晶體管104的柵極)分別輸入電壓V(T3)和輸出電壓Vout的反饋連接結(jié)構(gòu)。從而，輸出電壓Vout變化為與輸入到晶體管103的柵極的電壓V(T3)相應(yīng)的電壓。
但是，對第一差動對(101、102)而言，經(jīng)過期間t1、t2，輸入到差動輸入對的電壓相同，不產(chǎn)生狀態(tài)的變化。因此，期間t2的第二差動對(103、104)的穩(wěn)定狀態(tài)也保持為與期間t1大致相同的狀態(tài)。即，以在第一差動對(101、102)和第二差動對(103、104)的每一個的晶體管上流過的電流的狀態(tài)，保持為在期間t1、t2相同的狀態(tài)的方式工作。
另外，在向差動輸入對差動輸入的兩個輸入電壓與在差動對上流過的電流(差動電流)的關(guān)系中，如果差動對的一對晶體管均在對于漏極/源極之間電壓變化而保持漏極電流大致恒定的電壓范圍內(nèi)，則即使兩個輸入電壓以保持電位差(差動電壓)的狀態(tài)進(jìn)行電位變動，流過差動對的電流也不會變化。
這是因?yàn)?，伴隨著兩個輸入電壓的變化而差動對的公共源極電位也變化，從而分別保證差動對的一對晶體管之間的柵極/源極之間的電壓成為恒定電壓的緣故。
從而，在期間t1、t2的第二差動對(103、104)的兩個輸入電壓，不依賴于構(gòu)成差動放大器的晶體管的特性偏差而滿足下式(3)的關(guān)系。
V(T2)-V(T1)＝V(T3)-Vout …(3)在上式(3)中，左邊和右邊分別表示期間t1和t2的第二差動對(103、104)的差動輸入對的輸入電壓差，意味著在期間t1、t2保持該關(guān)系。通過上式(3)，輸出電壓Vout由下式(4)表示。
Vout＝V(T3)+{V(T1)-V(T2)} …(4)此外，在上式(4)中，將{V(T1)-V(T2)}也可以看作電平移動量。
通過上述方式，對于電壓V(T3)，圖1的差動放大器按照電壓V(T1)、V(T2)能夠?qū)Ρ浑娖揭苿拥碾妷哼M(jìn)行電流放大而輸出。另外，能夠與晶體管的特性偏差無關(guān)地進(jìn)行高精度的電壓輸出。
此外，參考電壓Vref，只要在一數(shù)據(jù)輸出期間恒定就可以，而在數(shù)據(jù)輸出期間單位上也可為不同的電壓。例如，作為電壓Vref，能夠使用電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)中的某一個。
另外，在圖1所示的差動放大器中，電容C2、C1，成對連接于第一差動對(101、102)的差動輸入對與電源VSS之間，抑制電源噪聲或開關(guān)噪聲等的影響而使輸出電壓Vout穩(wěn)定化，能夠進(jìn)行高精度輸出。
例如，即使在電源VSS上產(chǎn)生電源噪聲，第一差動對(101、102)的差動輸入對，分別經(jīng)由電容C2、C1而進(jìn)行電位變動，但由于差動輸入對之間的電位差不變，從而能夠抑制對輸出電壓Vout的影響。
另外，若由晶體管開關(guān)構(gòu)成開關(guān)SW3、SW6，則產(chǎn)生開關(guān)噪聲。開關(guān)噪聲的產(chǎn)生原因是，伴隨于晶體管開關(guān)由接通向斷開變化時的溝道(channel)消除的電荷流入，或者電容C2或C1與晶體管開關(guān)之間的寄生電容之間產(chǎn)生的電容耦合的緣故。
但是，通過使晶體管開關(guān)SW3、SW6尺寸相等、且使電容C2、C1的電容值相等，由此使第一差動對(101、102)的差動輸入對的因各自的開關(guān)噪聲而產(chǎn)生的電位變動相等，從而能夠抑制對輸出電壓Vout的影響。
此外，蓄積在電容C2、C1的電壓Vref和電壓(Vref+ΔV)未必不相等，若各自的蓄積電壓的電位差較小，則能夠充分控制對輸出電壓Vout的影響。另外，即使由此減小電容C2、C1的電容值，也能夠維持高精度的輸出。
對應(yīng)與此，如圖21和圖23所示的現(xiàn)有的差動放大器，在只有差動輸入對的一方與電容連接的結(jié)構(gòu)的情況下，輸出電壓Vout容易受到電源噪聲或開關(guān)噪聲的影響，從而輸出電壓Vout的高精度化有限。
另外，若要預(yù)先進(jìn)一步補(bǔ)償開關(guān)噪聲，則通過在差動對(101、102)的差動輸入對與開關(guān)SW6、開關(guān)SW3之間的每一個連接點(diǎn)具備噪聲消除電路，能夠進(jìn)一步抑制開關(guān)噪聲的影響。在本實(shí)施例中，例如在開關(guān)SW6具備噪聲消除電路(未圖示)的情況下，該噪聲消除電路，由與晶體管開關(guān)SW6相同極性的晶體管構(gòu)成，其漏極和源極連接于開關(guān)SW6與晶體管101的柵極之間的連接點(diǎn)，且對其柵極輸入晶體管開關(guān)SW6的控制信號的反相信號。也可以在開關(guān)SW3和晶體管102的柵極之間的連接點(diǎn)具備相同結(jié)構(gòu)的噪聲消除電路。
如上所述，圖1的差動放大器消除晶體管的特性偏差或者電源噪聲、開關(guān)噪聲等影響，能夠進(jìn)行高精度的電壓輸出。
當(dāng)然，與圖1的差動放大器極性相反的差動放大器也可以得到相同的作用和效果。即，在圖1中，由NMOS晶體管構(gòu)成第一差動對(101、102)和第二差動對(103、104)，由PMOS晶體管構(gòu)成電流反射鏡(111、112)，但也可以由PMOS晶體管構(gòu)成第一差動對(101、102)和第二差動對(103、104)，由NMOS晶體管構(gòu)成電流反射鏡(111、112)。
另外，在圖1所示的例中，電容C2、C1的一端分別與第一差動對的差動輸入對連接，而另一端分別與低電位側(cè)電源VSS連接，但電容C2、C1的另一端也可高位側(cè)電源VDD或任意的電源連接，來代替與低位側(cè)電源VSS連接。這種連接方式對于后述的其他實(shí)施方式中也同樣適用。
此外，如圖2所示，圖1的各開關(guān)控制的時序圖表示通過開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6的控制和開關(guān)SW2、SW5的控制的兩種類型進(jìn)行控制的最簡單的例。
但是，開關(guān)元件具有寄生電容，開關(guān)動作時，若不可以忽略其電容耦合的影響，則根據(jù)需要，也可以將各開關(guān)的開關(guān)動作的時刻稍微錯開而進(jìn)行控制。
圖3是表示圖1的差動放大器的輸出變化的狀態(tài)的電壓波形圖。圖3表示電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)、Vref被設(shè)定為分別不同的電壓的情況。
輸出電壓Vout在期間t1內(nèi)滿足上式(1)，在期間t2內(nèi)滿足上式(4)。
期間t2的電壓Vout與V(T3)的電位差保持為電壓V(T1)和V(T2)的電位差，滿足上式(3)的關(guān)系。
并且，通過對V(T1)、V(T2)、V(T3)供給適當(dāng)?shù)碾妷海纱四軌蜉敵銎谕碾妷鹤鳛槠陂gt2的電壓Vout。此外，也可以經(jīng)過一數(shù)據(jù)輸出期間，使參考電壓Vref與V(T1)、V(T2)、V(T3)的某一個一致。
另外，圖1的差動放大器，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓數(shù)大于輸入電壓數(shù)的多值輸出化。
圖4是用于說明通過圖1的差動放大器進(jìn)行多值輸出化的一實(shí)施例的圖。圖4(A)表示輸入輸出電平的關(guān)系，圖4(B)表示將四個輸出電平與兩位(bit)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。
圖4(A)表示輸入電壓為電壓Vn、Vn+1、Va、Vb(其中Va＝Vn，Vn＜Vn+1)的三個電平的情況。
并且，通過對電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)選擇性地輸入電壓Vn(Va)、Vn+1、Vb，能夠輸出Vo1～Vo4的四個電平作為輸出電壓。
具體而言，在輸出電壓Vo1的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Va，Vb，Vn)，則通過上式(4)，Vo1成為，Vo1＝Vn-(Vb-Va)…(5)
即，電壓Vo1為，從電壓Vn向低電位側(cè)以電位差(Vb-Va)電平移動的電壓。
另外，在輸出電壓Vo2的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Vb，Va，Vn)，則Vo2成為，Vo2＝Vn+(Vb-Va) …(6)即，電壓Vo2為，從電壓Vn向高電位側(cè)以電位差(Vb-Va)電平移動的電壓。
另外，在輸出電壓Vo3的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Va，Vb，Vn+1)，則Vo3成為，Vo3＝Vn+1-(Vb-Va) …(7)即，電壓Vo3成為，從電壓Vn+1向低電位側(cè)以電位差(Vb-Va)電平移動的電壓。
另外，在輸出電壓Vo4的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Vb，Va，Vn+1)，則Vo4成為，Vo4＝Vn+1+(Vb-Va) …(8)即，電壓Vo4成為，從電壓Vn+1向高電位側(cè)以電位差(Vb-Va)電平移動的電壓。
如上所述，對于三個輸入電壓Vn(Va)、Vn+1、Vb，可輸出四個電平Vo1、Vo2、Vo3、Vo4的電壓輸出。
此外，在圖4(A)中，若將Vb、Va的電位差設(shè)定為Vn+1、Vn的電位差的1/4，則能夠使四個輸出電平作為電位差(Vb-Va)的等間隔的電平。
另外，如圖4(B)所示，通過2位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(D1、D0)，能夠選擇輸出四個電壓Vo1～Vo4。
此外，在圖4(A)、圖4(B)中，如果各輸出電平為對電壓Vn+1、Vn加上以及減去電位差(Vb-Va)后的電壓電平，從m個的輸入電壓選擇最鄰接的兩個電平作為電壓Vn+1、Vn而生成四個輸出電平之后，則能夠輸出2m個的電壓電平。此外，圖4(A)表示了Va＝Vn時的例子，但電壓Va、Vb可任意設(shè)定。
圖5是用于說明與通過圖1的差動放大器進(jìn)行多值輸出的圖4有區(qū)別的實(shí)施例的圖。
圖5(A)表示輸入輸出電平的關(guān)系，圖5(B)表示將四個輸出電平與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。圖5(A)表示輸入電壓為電壓Vn、Vn+1(但Vn＜Vn+1)的兩個電平的情況。并且，通過對電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)選擇性地輸入電壓Vn、Vn+1，由此能夠輸出Vo1～Vo4的四個電平作為輸出電壓。
具體而言，在輸出電壓Vo 1的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Vn，Vn+1，Vn)，則通過上式(4)，Vo1成為，Vo1＝Vn-(Vn+1-Vn) …(9)即，電壓Vo1成為，從電壓Vn向低電位側(cè)電平移動電位差(Vn+1-Vn)的電壓。
另外，在輸出電壓Vo2的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Vn，Vn+1，Vn+1)，則Vo2成為，Vo2＝Vn+1-(Vn+1-Vn)＝Vn …(10)即，電壓Vo2為從電壓V n+1向低電位側(cè)電平移動電位差(Vn+1-Vn)的電壓，成為與電壓Vn同電位。
另外，在輸出電壓Vo3的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Vn+1，Vn，Vn)，則Vo3成為，Vo3＝Vn+(Vn+1-Vn)＝Vn+1 …(11)即，電壓Vo3為，從電壓Vn向高電位側(cè)電平移動電位差(Vn+1-Vn)的電壓，成為與電壓Vn+1同電位。
另外，在輸出電壓Vo4的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Vn+1，Vn，Vn+1)，則Vo4成為，Vo4＝Vn+1+(Vn+1-Vn)…(12)即，電壓Vo4為，從電壓Vn+1向高電位側(cè)電平移動電位差(Vn+1-Vn)的電壓。
通過上述方式，對于兩個輸入電壓可實(shí)現(xiàn)四個電平的電壓輸出。此外，在圖5(A)、圖5(B)中，四個輸出電平成為電壓差(Vn+1-Vn)的等間隔的電平。
另外，如圖5(B)所示，通過2位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(D1、D0)，可選擇輸出四個電壓Vo1～Vo4。
此外，在圖5(A)、圖5(B)中，如果在m個輸入電壓中選擇最鄰接的兩個電平而生成四個輸出電平，則能夠輸出2m個電壓電平。另外，如果選擇任意的兩個電平而生成四個輸出電平，則最多能夠輸出m平方個電壓電平。
圖6是用于說明通過圖1的差動放大器進(jìn)行多值輸出的另外其他實(shí)施例的圖。
圖6(A)表示輸入輸出電平的關(guān)系，圖6(B)表示將四個輸出電平與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。
圖6(A)與圖5(A)同樣表示輸入電壓為電壓Vn、Vn+1的兩個電平的情況。并且，如圖6(B)所示，通過對電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)選擇性地輸入電壓Vn、Vn+1，能夠輸出Vo1～Vo4的四個電平。
此時，對于Vo1、Vo4，V(T1)、V(T2)、V(T3)的選擇條件與圖5(B)相同，成為相同的輸入電平。
對于Vo2、Vo3，V(T1)、V(T2)、V(T3)的選擇條件與圖5(B)不同，因此下面對于在圖6中輸出Vo2和Vo3的情況進(jìn)行說明。
具體而言，在輸出電壓Vo2的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Vn，Vn，Vn)，則Vo2成為，Vo2＝Vn-(Vn-Vn)＝Vn …(13)即，電壓Vo2為，從電壓Vn無電平移動的電壓，與電壓Vn同電位。
另外，在輸出電壓Vo3的情況下，若選擇為，(V(T1)，V(T2)，V(T3))＝(Vn+1，Vn+1，Vn+1)，則Vo3成為，Vo3＝Vn+1+(Vn+1-Vn+1)＝Vn+1 …(14)即，電壓Vo3成為，從電壓Vn+1無電平移動的電壓，與電壓Vn+1同電位。
通過上述方式，對于兩個輸入電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)四個電平的電壓輸出。此外，四個輸出電平成為電位差(Vn+1-Vn)的等間隔的電平。
另外，如圖6(B)所示，通過2位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(D1、D0)，能夠選擇輸出四個電壓Vo1～Vo4。
此外，在圖6(A)、圖6(B)中，如果在m個的輸入電壓中選擇最鄰接的兩個電平而生成四個輸出電平，則能夠輸出2m個的電壓電平。另外，如果選擇任意的兩個電平而生成四個輸出電平，則最多能夠輸出m平方個的電壓電平。
圖7是表示使用圖1的差動放大器實(shí)現(xiàn)圖4的輸入輸出電平的關(guān)系的數(shù)字模擬變換器的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的圖。在圖7中，使用參照圖1進(jìn)行過說明的實(shí)施方式的差動放大器，作為電路30(多值輸出差動放大電路)，。
選擇輸入到電路30的m個的電壓V1～Vm，由在電源電壓VH、VL之間以串聯(lián)方式連接的多個電阻元件R0～Rm間的連接端子生成，由開關(guān)組31的開關(guān)SW31～SW3m選擇各電壓后而輸出到端子T3。
另外，電阻元件R1由電阻元件Ra、Rb構(gòu)成，開關(guān)組31的開關(guān)SW1a、SW2a以及SW1b、SW2b，選擇由R0、Ra間的連接端子生成的電壓Va(但Va＝V1)，以及由Ra、Rb間的連接端子生成的電壓Vb后輸出到端子T1、T2。
此外，在電路30中，被輸入開關(guān)控制信號，從而進(jìn)行圖1的開關(guān)SW1～SW6的接通/斷開控制。
另外，選擇信號被輸入到開關(guān)組31，按照選擇信號的電壓電平輸出到端子T1、T2、T3。能夠使用視頻數(shù)據(jù)等的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號作為選擇信號。
在圖7的數(shù)字模擬變換器中，電路30(圖1的差動放大器)，由于能夠選擇性地輸入(m+1)個的電壓V1～Vm和Vb，所以如圖4的說明那樣最多能夠輸出2m個電壓電平。
這樣，通過適當(dāng)?shù)剡x擇作為對V(T1)、V(T2)、V(T3)的輸入的(m+1)個電壓，能夠輸出大于輸入電壓數(shù)的多個電平電壓。此外，在圖7中，通過電阻元件R1生成電壓Va、Vb，但還可以通過除了電阻元件R1以外的任意的電阻元件生成電壓Va、Vb。
如上所述，使用圖1的差動放大器的圖7的數(shù)字模擬變換器，以較少的輸入電壓數(shù)能夠得到多個輸出電壓，因此選擇輸入電壓的開關(guān)較少，從而與相同輸出電平數(shù)的現(xiàn)有電路相比能夠減小電路規(guī)模。
圖8是表示使用圖1的差動放大器實(shí)現(xiàn)圖5和圖6的輸入輸出電平的關(guān)系的數(shù)字模擬變換器的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的圖。在圖8中，使用參照圖1進(jìn)行過說明的實(shí)施方式的差動放大器作為電路30(多值輸出差動放大電路)。
選擇輸入到電路30的m個電壓V1～Vm，由在電源電壓VH、VL之間以串聯(lián)方式連接的多個電阻元件R0～Rm間的連接端子生成，由開關(guān)組32的SW11～SW1m、SW21～SW2m選擇各電壓后輸出到兩個端子T1、T2。
另外，輸出到端子T1、T2的電壓，由開關(guān)組33選擇其中某一方后輸出到端子T3。
此外，在電路30中，被輸入開關(guān)控制信號，進(jìn)行圖1的開關(guān)SW1～SW6的控制。
另外，在開關(guān)組32、33中，被輸入選擇信號，按照選擇信號的電壓電平被輸出到端子T1、T2、T3。能夠使用視頻數(shù)據(jù)等的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號作為選擇信號。
另外，在圖8的數(shù)字模擬變換器中，由于電路30(圖1的差動放大器)能夠選擇性地輸入m個的電壓V1～Vm，所以如用圖5或圖6進(jìn)行過說明那樣，若選擇輸入最鄰接的兩個電平，則能夠輸出2m個電壓電平，另外，若選擇輸入任意兩個電平，則最多能夠輸出m平方個電壓電平。
這樣，通過適當(dāng)?shù)剡x擇m個電壓V1～Vm作為對V(T1)、V(T2)、V(T3)的輸入，能夠輸出大于輸入電壓數(shù)的多個電平電壓。
如上所述，使用圖1的差動放大器的圖8的數(shù)字模擬變換器，以較少的輸入電壓數(shù)能夠得到多數(shù)的輸出電壓，因此選擇輸入電壓的開關(guān)較少，從而與相同輸出電平數(shù)的現(xiàn)有電路相比減小電路規(guī)模。
圖9是表示圖1的差動放大器的變更例的圖。在圖1中表示始終V(T3)＝V(T1)時的結(jié)構(gòu)。
圖9所示的差動放大器，作為來自圖1的變更點(diǎn)，除去圖1的端子T3，在端子T1、T2之間連接開關(guān)SW5。除此之外的結(jié)構(gòu)，與圖1所示的結(jié)構(gòu)相同。
另外，如圖2所示那樣開關(guān)SW1～SW6的導(dǎo)通/截止被控制。
在圖9的差動放大器中，在上式(4)代入V(T3)＝V(T1)而由下式(15)表示輸出電壓Vout。
Vout＝2·V(T1)-V(T2)…(15)由上式(15)可知，輸出電壓Vout為對電壓V(T1)、V(T2)以1比2外分(exterior division)的電壓。
即，圖9的差動放大器，與晶體管的特性偏差無關(guān)，能夠?qū)﹄妷篤(T1)、V(T2)以1比2外分的電壓作為輸出電壓Vout高精度地輸出。
此外，通過圖9的差動放大器進(jìn)行多值輸出化的實(shí)施例與圖6相同。
圖10是表示使用圖9的差動放大器實(shí)現(xiàn)圖6的輸入輸出電平的關(guān)系的數(shù)字模擬變換器的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的圖。在圖10中，圖9的差動放大器用作電路30’。在這種情況下，圖10所示的結(jié)構(gòu)為，在圖8的結(jié)構(gòu)中除去端子T3以及開關(guān)組33的結(jié)構(gòu)。
即使在圖10的數(shù)字模擬變換器中，電路30’(圖9的差動放大器)，能夠選擇性地輸入m個電壓V1～Vm，所以在選擇輸入最鄰接的兩個電平的情況下，能夠輸出2m個電壓電平，另外，在選擇輸入任意兩個電平的情況下，最多能夠輸出m平方個電壓電平。
這樣，通過適當(dāng)?shù)剡x擇作為對V(T1)、V(T2)的輸入的m個電壓V1～Vm，從而能夠輸出大于輸入電壓數(shù)的多個電平電壓。
如上所述，使用圖9的差動放大器的圖10的數(shù)字模擬變換器，也以較少的輸入電壓數(shù)能夠得到多數(shù)的輸出電壓，因此選擇輸入電壓的開關(guān)較少，從而與相同輸出電平數(shù)的現(xiàn)有電路相比能夠減小電路規(guī)模。
圖11是表示圖1所示的差動放大器的變形例的圖。在圖11所示的實(shí)施方式中，將圖1的放大級6變更為放大級7。在圖11中，放大級7是，其輸入對與第一差動對(101、102)和第二差動對(103、104)的輸出對的一方的公共連接點(diǎn)和另一方的公共連接點(diǎn)連接，其輸出端與輸出端子5連接的差動放大級。放大級7的作用與圖1的放大級6相同。
圖12表示將圖1所示的差動放大器和以與其相反極性構(gòu)成的差動放大器組合的結(jié)構(gòu)。若參照圖12，則在該組合的結(jié)構(gòu)中具備NMOS的第一和第二差動對(101、102)、(103、104)；與第一和第二差動對公共連接的PMOS的一個負(fù)載電路(111、112)；對第一和第二差動對分別供給電流的第一和第二電流源(121，122)；PMOS的第三和第四差動對(201、202)、(203、204)；與第三和第四差動對公共連接的NMOS的一個負(fù)載電路(211，212)；對第三和第四的差動對分別供給電流的第三和第四電流源(226，227)；接收第一和第二差動對的公共的輸出信號的第一放大級(6)；接收第三和第四的差動對的公共的輸出信號的第二放大級(16)。第一差動對(101、102)和第三差動對(201、202)的差動輸入分別相連，第二差動對(103、104)和第四差動對(203、204)的差動輸入分別相連。
在數(shù)據(jù)輸出期間的第一期間，對第二和第四差動對的差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的第一、第四開關(guān)(SW1，SW4)，分別輸入第一和第二輸入端子T1、T2的電壓V(T1)、V(T2)，對第一和第三差動對的差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的第三、第六開關(guān)(SW3，SW6)，分別輸入輸出端子(5)的電壓和參考電壓Vref。另外，在第一和第三差動對的差動輸入，分別連接有一端與低電位側(cè)電源VSS連接的電容C1、C2的另一端，對電容C1、C2分別蓄積輸出端子的電壓和參考電壓Vref。
在第二期間，第一、第三、第四、第六開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，第二和第四差動對的差動輸入的一方，經(jīng)由接通狀態(tài)的第二開關(guān)(SW2)，與輸出端子(5)連接，第二和第四差動對的差動輸入的另一方，經(jīng)由接通狀態(tài)的第二開關(guān)(SW5)，與第三輸入端子(T3)連接。
在圖12中，NMOS第一差動對(101、102)以及NMOS第二差動對(103、104)的輸入對，分別與PMOS第三差動對(201、202)以及PMOS第四差動對(203、204)的輸入對公共連接，因此在兩個差動放大器中不需要分別具備開關(guān)SW1～SW6以及電容C1、C2而能夠共用。
此外，在圖12中表示分開設(shè)置放大級6和16的結(jié)構(gòu)，但放大級6和16，當(dāng)然也可以采用通過浮動電流源(floating current source)等的連接級(連絡(luò)段)等耦合而產(chǎn)生相互作用的結(jié)構(gòu)。
圖13是表示圖1所示的差動放大器的應(yīng)用例的圖。在圖13所示的實(shí)施方式中，采用使輸入到圖1的端子T4的參考電壓Vref與輸入到端子T3的電壓V(T3)一致的結(jié)構(gòu)。
圖14是表示一數(shù)據(jù)輸出期間的圖13的差動放大器的各開關(guān)的接通/斷開的控制的時序圖的一實(shí)施例，且提高圖13的差動放大器的轉(zhuǎn)換速率(slew rate)的控制方法。下面參照圖13、圖14對其作用進(jìn)行說明。
在圖14中，一數(shù)據(jù)輸出期間分為三個期間t0、t1、t2。
首先，在期間t0內(nèi)，斷開開關(guān)SW1、SW4，接通開關(guān)SW2、SW3、SW5、SW6。在這種情況下，第一差動對(101、102)和第二差動對(103、104)均為反饋連接的結(jié)構(gòu)。即，對第一、第二差動對而言，電壓V(T3)輸入到其同相輸入端(晶體管101、103的柵極)，輸出電壓Vout反饋輸入到其反相輸入端(晶體管102、104的柵極)。從而，在圖13的差動放大器中，第一、第二差動對有助于轉(zhuǎn)換速率，因此與只有第一、第二差動對的一方被反饋連接的結(jié)構(gòu)相比，轉(zhuǎn)換速率提高而進(jìn)行高速工作。對此時的輸出電壓Vout而言，電壓V(T3)也包括偏置而被放大輸出。
接著，在期間t1，接通開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6，斷開開關(guān)SW2、SW5。此時的控制與圖1的差動放大器的圖2的期間t1的控制相同，發(fā)揮與圖1相同的作用。但是，在圖13中電壓Vref＝V(T3)，因此輸出電壓Vout由上式(1)成為從電壓V(T3)偏移ΔV的電壓，由下式(16)表示。
Vout＝V(T3)+ΔV …(16)接著，在期間t2，斷開開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6，接通開關(guān)SW2、SW5。此時的控制，也與圖1的差動放大器的圖2的期間t2的控制相同，發(fā)揮與圖1相同的作用。此時的輸出電壓Vout由上式(4)表示。
即，通過圖14的開關(guān)控制使圖13的差動放大器工作的情況下，也與圖1相同地除去晶體管的特性偏差或電源噪聲、開關(guān)噪聲等的影響而能夠進(jìn)行高精度的電壓輸出。
圖14的開關(guān)控制的特征在于，設(shè)定期間t0，在該期間t0內(nèi)，使第一、第二差動對有助于轉(zhuǎn)換速率，而使之高速動作的這一點(diǎn)上。
在期間t0，由于高速工作，所以即使在輸出電壓Vout的電壓變化較大的情況下也能夠?qū)⑵陂gt0設(shè)定為較短的期間。
另外，在期間t1，由于輸出電壓Vout也僅僅以較小的電位差ΔV變化，因此能夠?qū)1設(shè)定為較短的期間。
另一方面，在圖2的開關(guān)控制的情況下，若輸出電壓Vout的電壓變化較大，則圖2的期間t1必須設(shè)定為較長期間。
從而，將圖14的兩個期間t0、t1的合計期間能夠設(shè)定為比圖2的期間t1更短的期間。
此外，在圖14的兩個期間t0、t1和圖2的期間t1，分別相當(dāng)于偏置消除的準(zhǔn)備期間。從而，圖14的開關(guān)控制，對于偏置消除的準(zhǔn)備期間的縮短也有效。
圖15是表示圖1所示的差動放大器的其他應(yīng)用例的圖。在圖15所示的實(shí)施方式中，采用了在圖1的差動放大器上增加開關(guān)SW7、SW8、SW9的結(jié)構(gòu)。開關(guān)SW7連接在第一差動對的晶體管101的柵極和開關(guān)SW6的連接點(diǎn)、與電容C2的一端之間。開關(guān)SW8連接在第一差動對的晶體管102的柵極和開關(guān)SW3之間的連接點(diǎn)、與電容C1的一端之間。開關(guān)SW9連接在開關(guān)SW7和電容C2的連接點(diǎn)、與開關(guān)SW8和電容C1的連接點(diǎn)之間。此外，開關(guān)SW8始終處于接通狀態(tài)。
圖16是表示對一數(shù)據(jù)輸出期間的圖15的差動放大器的各開關(guān)的接通/斷開的控制進(jìn)行表示的時序圖的一實(shí)施例的圖，進(jìn)行減小由電容C2產(chǎn)生的輸入阻抗的影響的控制。
(▲)圖1的差動放大器，在參考電壓Vref在輸出期間單位變化的情況下，需要從外部經(jīng)由端子T4向電容C2供給充分的電荷，成為輸入阻抗較低的結(jié)構(gòu)。使用圖1的差動放大電路的圖7、圖8、圖10的數(shù)字模擬變換器中，若使參考電壓Vref與電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)中的某一個一致，則必須增加生成電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)的電阻串的電流，從而導(dǎo)致消耗功率的增加。
對應(yīng)與此，在圖15和圖16所示的例中，表示能夠抑制經(jīng)由端子T4對電容C2供給電荷的結(jié)構(gòu)和控制的一例。下面對于通過圖16的控制進(jìn)行的圖15的差動放大器的動作進(jìn)行說明。
在圖16中，一數(shù)據(jù)輸出期間分為三個期間t0、t1、t2。
首先，在期間t0，接通開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6、SW9，斷開開關(guān)SW2、SW5、SW7。對于此時的圖15的連接狀態(tài)而言，電容C2與端子T4斷開，經(jīng)由開關(guān)SW9和電容C1一起連接于輸出端子5。除了電容C2的連接之外，處于與圖1的差動放大器的圖2的期間t1等效的狀態(tài)。
從而，期間t0的輸出電壓Vout成為上式(1)的(Vref+ΔV)。對電容C1、C2供給被放大輸出的Vout并蓄積。
接著，在期間t1，接通開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6、SW7，斷開開關(guān)SW2、SW5、SW9。對于此時的圖15的差動放大器的連接狀態(tài)而言，處于與圖1的差動放大器的圖2的期間t1等效的狀態(tài)，發(fā)揮與圖1相同的作用。在這種情況下，由于電容C2與輸出端子5斷開而與端子T4連接，所以電容C2的蓄積電壓由(Vref+ΔV)變化為Vref。因此，對電容C2，從外部經(jīng)由端子T4供給用于改變電位差ΔV的電荷。由于電位差ΔV較小，所以能夠使來自外部的電荷供給量比圖1的差動放大器小。
接著，在期間t2，斷開開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6、SW9，接通開關(guān)SW2、SW5、SW7。對于此時的圖15的連接狀態(tài)而言，處于與圖1的差動放大器的圖2的期間t2等效的狀態(tài)，發(fā)揮與圖1相同的作用。此時的輸出電壓Vout通過上式(4)表示。
即，即使在通過圖16的開關(guān)控制使圖15的差動放大器動作的情況下，也與圖1相同地消除晶體管的特性偏差或電源噪聲、開關(guān)噪聲等的影響，能夠進(jìn)行高精度的電壓輸出。
另外，在期間t0，通過在電容C2中暫時蓄積輸出電壓Vout，能夠減少從外部經(jīng)由端子T4對電容C2供給的電荷量。因此，在圖7、圖8、圖10的數(shù)字模擬變換器的電路30或電路30’中使用圖15的差動放大器的情況下，能夠抑制帶(▲)標(biāo)記的段落所述的消耗功率的增加。
此外，在圖15中，為了抑制開關(guān)SW3、SW6從接通向斷開變化時產(chǎn)生的開關(guān)噪聲的影響而設(shè)置開關(guān)SW8。由于通過使與第一差動對(101、102)的差動輸入分別連接的電容C1、C2或晶體管的寄生電容相同，由此能夠抑制開關(guān)噪聲，所以作為優(yōu)選開關(guān)SW8具備寄生電容與開關(guān)SW7的寄生電容相同的部分。
圖17是表示圖1所示的差動放大器的另外其他的應(yīng)用例的圖。在圖17所示的實(shí)施方式中，采用組合圖13和圖15的結(jié)構(gòu)，使輸入到圖1的端子T4的參考電壓Vref與輸入到端子T3的電壓V(T3)一致，且進(jìn)一步增加開關(guān)SW7、SW8、SW9。開關(guān)SW7連接在第一差動對的晶體管101的柵極和開關(guān)SW6的連接點(diǎn)、與電容C2的一端之間。開關(guān)SW8連接在第一差動對的晶體管102的柵極和開關(guān)SW3的連接點(diǎn)、與電容C1的一端之間。開關(guān)SW9連接在開關(guān)SW7和電容C2的連接點(diǎn)、與開關(guān)SW8和電容C1的連接點(diǎn)之間。此外，開關(guān)SW8始終處于接通狀態(tài)。
圖18是表示一數(shù)據(jù)輸出期間的圖17的差動放大器的各開關(guān)的接通/斷開的控制的時序圖的一實(shí)施例，減小由電容C2產(chǎn)生的輸入阻抗的影響，并且提高轉(zhuǎn)換速率而縮短偏置消除的準(zhǔn)備期間。
下面對于通過圖18的控制進(jìn)行的圖17的差動放大器的動作進(jìn)行說明。圖18中，一數(shù)據(jù)輸出期間分為三個期間t0、t1、t2。
首先，在期間t0，斷開開關(guān)SW1、SW4、SW7，接通開關(guān)SW2、SW3、SW5、SW6、SW9。對于此時的圖17的差動放大器而言，第一和第二差動對一起被反饋連接，電壓V(T3)包括偏置而輸出電壓Vout被放大輸出。另外，電容C2，與電容C1一起連接于輸出端子5而蓄積輸出電壓Vout。
接著，在期間t1，接通開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6、SW7，斷開開關(guān)SW2、SW5、SW9。對于此時的圖17的連接狀態(tài)而言，成為與圖1的差動放大器的圖2的期間t1等效的狀態(tài)，發(fā)揮與圖1相同的作用。但是，在圖17中，由于電壓Vref＝V(T3)，所以通過上式(16)可得到輸出電壓Vout。另外，由于電容C2，與輸出端子5斷開，與端子T3(T4)連接，所以電容C2的蓄積電壓由包括偏置的V(T3)變化為輸入電壓V(T3)。因此，從外部經(jīng)由端子T3(T4)供給于電容C2的電荷，只要有偏置電壓量即可，是非常微小的量。
接著，在期間t2，斷開開關(guān)SW1、SW3、SW4、SW6、SW9，接通開關(guān)SW2、SW5、SW7。對于此時的圖17的連接狀態(tài)而言，處于與圖1的差動放大器的圖2的期間t2等效的狀態(tài)，進(jìn)行與圖1同樣的工作。此時的輸出電壓Vout由上式(4)表示。
即，即使在通過圖18的開關(guān)控制使圖17的差動放大器工作的情況下，也與圖1相同地消除晶體管的特性偏差或電源噪聲、開關(guān)噪聲等的影響，能夠進(jìn)行高精度的電壓輸出。
另外，在期間t0，通過反饋連接第一、第二差動對，能夠使之高速工作，能夠?qū)⑵陂gt0設(shè)定為較短的期間。
另外，在期間t1，由于輸出電壓Vout也只變化較小的電位差ΔV，所以能夠設(shè)定為較短的期間。由此，與圖13、圖14同樣地能夠縮短偏置消除的準(zhǔn)備期間。
另外，在期間t0，通過將輸出電壓Vout暫時蓄積在電容C2中，能夠減少從外部經(jīng)由端子T3(T4)對電容C2供給的電荷量。因此在圖7、圖8、圖10的數(shù)字模擬變換器的電路30或電路30’中使用圖17的差動放大器的情況下，能夠抑制帶(▲)標(biāo)記的段落所述的消耗功率的增加。
以上在圖13至圖18中表示了圖1的差動放大器的應(yīng)用例，但對于圖9、圖11、圖12的差動放大器也當(dāng)然能夠?qū)嵤┩瑯拥膽?yīng)用。
圖19是表示作為本發(fā)明的其他實(shí)施例的顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)的圖，是表示使用圖7、圖8、圖10的數(shù)字模擬變換器的例的圖。
參照圖19，圖19的顯示裝置的數(shù)據(jù)驅(qū)動器，至少具備灰度電壓發(fā)生電路200，其由通過多個電阻元件構(gòu)成的電阻串構(gòu)成；和多個數(shù)字模擬變換器300。各數(shù)字模擬變換器300，具備圖7、圖8、圖10的開關(guān)組31、32等的譯碼器；和圖1、圖9、圖11、圖12、圖13、圖15、圖17中的任意一個差動放大器30、30’。上述譯碼器，按照視頻數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，對電壓V(T1)、V(T2)、V(T3)進(jìn)行選擇而輸入到差動放大器30。另外，按照視頻數(shù)據(jù)信號，對電壓V(T1)、V(T2)進(jìn)行選擇而輸入到差動放大器30’。另外，上述差動放大器，對于各數(shù)字模擬變換器300通過公共控制信號控制各開關(guān)。
圖19所示的數(shù)據(jù)驅(qū)動器，通過本發(fā)明的差動放大器和數(shù)字模擬變換器構(gòu)成，能夠進(jìn)行多值輸出化。因此，與圖20的結(jié)構(gòu)相比能夠減小由灰度電壓發(fā)生電路200生成的灰度電壓數(shù)，通過各譯碼器的電路規(guī)模變小，能夠節(jié)省面積即能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。并且，當(dāng)然也可以實(shí)現(xiàn)使用圖19的數(shù)據(jù)驅(qū)動器的顯示裝置的低成本化。
另外，各差動放大器，除去晶體管的特性偏差或電源噪聲、開關(guān)噪聲等的影響，能夠進(jìn)行高精度的電壓輸出。
還有，本發(fā)明的數(shù)據(jù)驅(qū)動器，并不限定于顯示裝置，也可以用作高性能的多輸出驅(qū)動器。
根據(jù)上述實(shí)施例說明以上發(fā)明，本發(fā)明，并不僅限定于上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠完成的各種變形和修正。既可以由使用單晶體硅的LSI構(gòu)成，也可以由使用在玻璃等的絕緣性基板上形成的薄膜晶體管(TFT)的電路構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種差動放大器，具備輸入差動級，其包括第一和第二差動對、與所述第一和第二差動對的輸出對公共連接的負(fù)載電路；和放大級，其接收所述第一和第二差動對的公共的輸出信號，充電或放電驅(qū)動輸出端子，其特征在于，具備控制電路，該控制電路對第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的至少兩個狀態(tài)進(jìn)行切換控制，該第一狀態(tài)為，所述輸出端子與所述第一差動對的第一差動輸入反饋連接，對所述第一差動對的第二差動輸入供給參考電壓，并且供給到所述第一差動對的第一和第二差動輸入的所述輸出端子的電壓和所述參考電壓蓄積在與所述第一差動對的第一和第二差動輸入連接的第一和第二電容中，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入分別供給第一和第二電壓的狀態(tài)，該第二狀態(tài)為，所述輸出端子與所述第二差動對的第一差動輸入反饋連接，對所述第二差動對的第二差動輸入供給第三電壓，所述第一差動對的第一和第二差動輸入分別與所述輸出端子和所述參考電壓的供給端子斷開，對所述第一差動對的第一和第二差動輸入分別供給所述第一和第二電容的蓄積電壓的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述參考電壓由所述第三電壓構(gòu)成，所述控制電路，在第三狀態(tài)、所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)之間進(jìn)行切換控制，該第三狀態(tài)為對所述第一和第二差動對的每一個的第一差動輸入反饋輸入所述輸出端子的電壓，對每一個的第二差動輸入供給所述第三電壓的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述第一和第二電容，一端分別與所述第一差動對的第一和第二差動輸入連接，另一端在電源端子或供給給定電壓的端子之間公共連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述參考電壓與所述第一至第三電壓中的某一個電壓相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述第一電壓與所述第三電壓相等，所述參考電壓與所述第一或第二電壓相等。
6.一種差動放大器，具備輸入差動級，其包括第一和第二差動對、與所述第一和第二差動對的輸出對公共連接的負(fù)載電路；和放大級，其接收所述第一和第二差動對的公共的輸出信號，充電或放電驅(qū)動輸出端子，其特征在于，所述差動放大器具備控制電路，其對所述第一差動對的差動輸入和對第二差動對的差動輸入的信號輸入進(jìn)行控制；和第一和第二電容，該第一和第二電容的一端分別與所述第一差動對的第一和第二差動輸入連接，數(shù)據(jù)輸出期間包括第一和第二期間，通過所述控制電路的控制，在所述第一期間，對所述第一差動對的第一和第二差動輸入分別供給所述輸出端子的電壓和參考電壓，并且所述輸出端子的電壓和所述參考電壓分別蓄積在所述第一和第二電容中，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入分別供給第一和第二電壓，在所述第二期間，所述第一差動對的第一和第二差動輸入，處于斷開所述輸出端子的電壓并且斷開所述參考電壓的供給的狀態(tài)，且被分別供給所述第一和第二電容的蓄積電壓，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入供給所述輸出端子的電壓和第三電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述控制電路具備第一開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第一差動輸入和供給所述第一電壓的第一端子之間；第二開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第一差動輸入和所述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第一差動輸入和所述輸出端子之間；第四開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第二差動輸入和供給所述第二電壓的第二端子之間；第五開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第二差動輸入和供給所述第三電壓的第三端子之間；和第六開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第二差動輸入和供給所述參考電壓的第四端子之間，在所述第一期間，所述第二和第五開關(guān)處于斷開狀態(tài)，對所述第一差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三和第六開關(guān)分別供給所述輸出端子的電壓和所述參考電壓，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第一和第四開關(guān)分別供給所述第一和第二電壓，在所述第二期間，所述第一、第三、第四和第六開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第二和第五開關(guān)分別供給所述輸出端子的電壓和所述第三電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述第三電壓成為所述參考電壓，所述數(shù)據(jù)輸出期間在所述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在所述預(yù)備驅(qū)動期間，對所述第一和第二差動對的差動輸入而言，對每一個的第二差動輸入供給所述第三電壓，而對每一個的第一差動輸入反饋輸入所述輸出端子的電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述控制電路具備第一開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第一差動輸入和供給所述第一電壓的第一端子之間；第二開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第一差動輸入和所述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第一差動輸入和所述輸出端子之間；第四開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第二差動輸入和供給所述第二電壓的第二端子之間；第五開關(guān)，其分別連接在所述第二差動對的第二差動輸入和供給所述第三電壓的第三端子之間；和第六開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第二差動輸入和供給所述參考電壓的第四端子之間，所述第三電壓成為所述參考電壓，所述數(shù)據(jù)輸出期間，在所述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在所述預(yù)備驅(qū)動期間，所述第一和第四開關(guān)處于斷開狀態(tài)，對所述第一和第二差動對的差動輸入而言，對每一個的第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第六和第五開關(guān)供給所述第三電壓，而對每一個的第一差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三和第二開關(guān)反饋輸入所述輸出端子的電壓，在所述第一期間，所述第二和第五開關(guān)處于斷開狀態(tài)，對所述第一差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三和第六開關(guān)分別供給所述輸出端子的電壓和所述第三電壓，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第一和第四開關(guān)分別供給所述第一和第二電壓，在所述第二期間，所述第一、第三、第四和第六開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第二和第五開關(guān)分別供給所述輸出端子的電壓和所述第三電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述數(shù)據(jù)輸出期間，在所述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在所述預(yù)備驅(qū)動期間，所述第二電容，與供給所述參考電壓的所述第一差動對的第二差動輸入斷開，并且與所述第一電容短路，在所述第一和第二電容的每一個中蓄積所述輸出端子的電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述控制電路具備第一開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第一差動輸入和供給所述第一電壓的第一端子之間；第二開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第一差動輸入和所述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第一差動輸入和所述輸出端子之間；第四開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第二差動輸入和供給所述第二電壓的第二端子之間；第五開關(guān)，其分別連接在所述第二差動對的第二差動輸入和供給所述第三電壓的第三端子之間；第六開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第二差動輸入和供給所述參考電壓的第四端子之間；第七開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第二差動輸入和所述第二電容的一端之間；和第八開關(guān)，其連接在所述第一電容的一端和所述第二電容的一端之間，所述數(shù)據(jù)輸出期間，在所述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在所述預(yù)備驅(qū)動期間，所述第二、第五和第七開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對所述第一差動對的第一差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三開關(guān)供給所述輸出端子的電壓，對所述第一差動對的第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第六開關(guān)供給所述參考電壓，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第一和第四開關(guān)分別供給所述第一和第二電壓，對所述第一電容的一端和所述第二電容的一端，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三和第八開關(guān)公共供給所述輸出端子的電壓，在所述第一期間，所述第二、第五和第八開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，所述第二電容，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第七開關(guān)與所述第一差動對的第二差動輸入連接，且對所述第二電容供給所述參考電壓，在所述第二期間，所述第一、第三、第四、第六和第八開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由導(dǎo)通狀態(tài)的所述第二、第五開關(guān)分別供給所述輸出端子的電壓和所述第三電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的差動放大器，其特征在于，在所述預(yù)備驅(qū)動期間，所述第二電容，與供給所述參考電壓的所述第一差動對的第二差動輸入斷開，并且與所述第一電容短路，所述輸出端子的電壓蓄積在所述第一和第二電容的每一個中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述控制電路具備第一開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第一差動輸入和供給所述第一電壓的第一端子之間；第二開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第一差動輸入和所述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第一差動輸入和所述輸出端子之間；第四開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第二差動輸入和供給所述第二電壓的第二端子之間；第五開關(guān)，其連接在所述第二差動對的第二差動輸入和供給所述第三電壓的第三端子之間；第六開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第二差動輸入和供給所述參考電壓的第四端子之間；第七開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第二差動輸入和所述第二電容的一端之間；和第八開關(guān)，其連接在所述第一電容的一端和所述第二電容的一端之間，所述第三電壓成為所述參考電壓，所述數(shù)據(jù)輸出期間，在所述第一期間之前具備預(yù)備驅(qū)動期間，在所述預(yù)備驅(qū)動期間，所述第一、第四和第七開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對所述第一和第二差動對的差動輸入而言，對每一個的第一差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三和第二開關(guān)反饋輸入所述輸出端子的電壓，而對每一個的第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第六和第五開關(guān)供給所述第三電壓，對所述第一、第二電容，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三和第八開關(guān)公共供給所述輸出端子的電壓，在所述第一期間，所述第二、第五和第八開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對所述第一差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三和第六開關(guān)分別供給所述輸出端子的電壓和所述第三電壓，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第一和第四開關(guān)分別供給所述第一和第二電壓，所述第二電容，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第七開關(guān)與所述第一差動對的第二差動輸入連接，并且對所述第二電容供給所述第三電壓，在所述第二期間，所述第一、第三、第四、第六和第八開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對所述第二差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第二和第五開關(guān)分別供給所述輸出端子的電壓和所述第三電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的差動放大器，其特征在于，還具備第九開關(guān)，其連接在所述第一差動對的第一差動輸入和所述第一電容的一端之間，處于接通狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述放大級由差動放大電路構(gòu)成，該差動放大電路，其輸入對與所述第一差動對和第二差動對的輸出對的一方的公共連接點(diǎn)和另一方的公共連接點(diǎn)連接，其輸出端與所述輸出端子連接。
16.一種差動放大器，具備第一極性的第一和第二差動對；第二極性的第一負(fù)載電路，其與所述第一和第二差動對公共連接；第一和第二電流源，其對所述第一和第二差動對分別供給電流；第二極性的第三和第四差動對；第一極性的第二負(fù)載電路，其與所述第三和第四差動對公共連接；和第三和第四電流源，其對所述第三和第四差動對分別供給電流，所述差動放大器具備第一放大級，其接收所述第一和第二差動對的公共的輸出信號，輸出與輸出端子連接；和第二放大級，其接收所述第三和第四差動對的公共的輸出信號，輸出與所述輸出端子連接，所述差動放大器具備控制電路，其控制對所述第一至第四差動對的差動輸入的信號輸入，其特征在于，所述第一和所述第三差動對的差動輸入之間分別被連接，所述第二和所述第四差動對的差動輸入之間分別被連接，具備第一和第二電容，該第一和第二電容的一端分別與所述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入的第一、第二公共連接點(diǎn)連接，數(shù)據(jù)輸出期間包括第一和第二期間，在所述第一期間，對所述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入，分別供給所述輸出端子的電壓和參考電壓，并且對與所述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入連接的第一和第二電容分別蓄積所述輸出端子的電壓和所述參考電壓，對所述第二和第四差動對的第一和第二差動輸入，分別供給第一和第二電壓，在所述第二期間，所述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入，與所述輸出端子的電壓和所述參考電壓的供給斷開，而分別供給所述第一和第二電容的蓄積電壓，對所述第二和第四差動對的第一和第二差動輸入，供給所述輸出端子的電壓和第三電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的差動放大器，其特征在于，所述控制電路，具備第一開關(guān)，其連接在所述第二和第四差動對的第一差動輸入的第三公共連接點(diǎn)和供給所述第一電壓的第一端子之間；第二開關(guān)，其分別連接在所述第二和第四差動對的第一差動輸入的所述第三公共連接點(diǎn)和所述輸出端子之間；第三開關(guān)，其連接在所述第一和第三差動對的第一差動輸入的所述第一公共連接點(diǎn)和輸出端子之間；第四開關(guān)，其連接在所述第二和第四差動對的第二差動輸入的第四公共連接點(diǎn)和供給所述第二電壓的第二端子之間；第五開關(guān)，其連接在所述第二和第四差動對的第二差動輸入的所述第四公共連接點(diǎn)和供給所述第三電壓的第三端子之間；和第六開關(guān)，其連接在所述第一和第三差動對的第二差動輸入的所述第二公共連接點(diǎn)和供給所述參考電壓的第四端子之間；在所述第一期間，所述第二和第五開關(guān)處于斷開狀態(tài)，對所述第一和第三差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第三和第六開關(guān)分別供給所述輸出端子的電壓和所述參考電壓，對所述第二和第四差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第一和第四開關(guān)分別供給所述第一和第二電壓，在所述第二期間，所述第一、第三、第四和第六開關(guān)均處于斷開狀態(tài)，對所述第二和第四差動對的第一和第二差動輸入，經(jīng)由接通狀態(tài)的所述第二和第五開關(guān)分別供給所述所輸出端子的電壓和所述第三電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求6所述的差動放大器，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)輸出期間，所述參考電壓由所述第一、第二和第三電壓內(nèi)的某一個電壓構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，所述第二期間的所述輸出端子的電壓為，對所述第三電壓加上或減去所述第一電壓和所述第二電壓的電壓差后的電壓。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大器，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)輸出期間，所述第三電壓由所述第一或第二電壓構(gòu)成。
21.一種數(shù)字模擬變換器，其特征在于，具備權(quán)利要求1所述的所述差動放大器，具備電阻組，其在高位側(cè)的第一電位和低位側(cè)的第二電位之間串聯(lián)連接，從分接頭輸出m個電平電壓和第一及第二參考電壓；和譯碼器，其基于數(shù)據(jù)信號，在所述第一和第二參考電壓中選擇所述第一、第二的電壓，并且在所述m個電平電壓中選擇所述第三電壓，對所述差動放大器供給所述第一、第二、第三電壓。
22.一種數(shù)字模擬變換器，其特征在于，具備權(quán)利要求1所述的差動放大器，具備電阻組，其在高位側(cè)的第一電位和低位側(cè)的第二電位之間串聯(lián)連接，從分接頭輸出m個電平電壓；和譯碼器，其基于數(shù)據(jù)信號，在所述m個電平電壓中選擇所述第一、第二、第三電壓后，對所述差動放大器供給。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字模擬變換器，其特征在于，所述第三電壓由所述第一或第二電壓構(gòu)成。
24.一種數(shù)據(jù)驅(qū)動器，其特征在于，具備多個權(quán)利要求21所述的所述數(shù)字模擬變換器，由所述多個數(shù)字模擬變換器共用從所述電阻組和分接頭輸出的電壓。
25.一種數(shù)據(jù)驅(qū)動器，其特征在于，具備多個權(quán)利要求22所述的數(shù)字模擬變換器，由所述多個數(shù)字模擬變換器共用從所述電阻組和分接頭輸出的電壓。
26.一種顯示裝置，具備輸入灰度電壓后驅(qū)動與顯示元件連接的數(shù)據(jù)線的放大電路，其特征在于，具有權(quán)利要求1所述的差動放大器作為所述放大電路。
全文摘要
本發(fā)明提供一種減小譯碼器面積并進(jìn)行高精度輸出的多值差動放大器。具備第一差動對(101、102)和第二差動對(103、104)；與第一和第二差動對的輸出對公共連接的負(fù)載電路；對第一和第二差動對供給電流的第一和第二電流源；接收第一和第二差動對的公共的輸出信號，充電或放電驅(qū)動輸出端子的放大級；和切換控制對第一和第二差動對的差動輸入的信號輸入的控制電路，數(shù)據(jù)輸出期間包括第一和第二期間，在第一期間對第一差動對的差動輸入輸入輸出端子的電壓Vout和參考電壓Vref，將Vout和Vref分別蓄積在與第一差動對的差動輸入連接的第一和第二電容，對第二差動對的差動輸入輸入第一和第二電壓，在第二期間，第一差動對的差動輸入與輸出端子的電壓和參考電壓的供給斷開，被輸入第一和第二電容的蓄積電壓，對第二差動對的差動輸入輸入Vout和第三電壓。
文檔編號G09G3/20GK1941616SQ200610154379
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月26日
發(fā)明者土弘, 入口雅夫 申請人:日本電氣株式會社