專利名稱：差動放大器和數(shù)據(jù)驅(qū)動器及顯示裝置的制作方法
技術(shù)區(qū)域本發(fā)明涉及差動放大器和數(shù)據(jù)驅(qū)動器及采用了它的顯示裝置。
背景技術(shù)：
近來，顯示裝置隨著以薄型、輕量、低功耗為特征的液晶顯示裝置(LCD)廣泛普及，大量用于手機(移動電話、蜂窩電話)、PDA(個人數(shù)字助手)、筆記本電腦等移動設(shè)備的顯示部。而最近，液晶顯示裝置的大畫面化、動畫對應(yīng)的技術(shù)也在興起，不僅是移動用途，非移動型的大畫面顯示裝置、大畫面液晶電視也可實現(xiàn)了。這些液晶顯示裝置利用了可高清晰顯示的有源陣列驅(qū)動方式的液晶顯示裝置。
首先，參照圖11，介紹有源陣列驅(qū)動方式的液晶顯示裝置的典型構(gòu)成。另外，圖11中由等效電路示意地表示與液晶顯示部的1像素連接的主要構(gòu)成。
一般而言，有源陣列驅(qū)動方式的液晶顯示裝置的顯示部960包括由透明的像素電極964及薄膜晶體管(TFT)963按矩陣狀配置而成的半導(dǎo)體基板(例如在彩色SXGA面板的場合為1280×3像素列×1024像素行)；在整面上形成了1個透明的電極967的對向基板；以及使這2張基板對向而在其間封入液晶的構(gòu)造。液晶具有電容性，在像素電極964和電極967之間構(gòu)成電容965。還有，常常還具有用于輔助液晶的電容性的輔助電容966。
在上述液晶顯示裝置中，由掃描信號來控制具有開關(guān)功能的TFT96 3的接通·關(guān)斷，在TFT963接通時，與視頻數(shù)據(jù)信號對應(yīng)的灰度等級信號電壓被施加給像素電極964，由于各像素電極964和對向基板電極967之間的電位差，液晶的透過率就會變化，TFT963關(guān)斷之后液晶電容965及輔助電容966會在一定期間保持該電位差，從而顯示畫像。
在半導(dǎo)體基板上，傳送施加給各像素電極964的多個電平電壓(灰度等級信號電壓)的數(shù)據(jù)線962和傳送掃描信號的掃描線961按格子狀配線(在上述彩色SXGA面板的場合，數(shù)據(jù)線是1280×3條，掃描線是1024條)，掃描線961及數(shù)據(jù)線962由于在彼此的交叉部產(chǎn)生的電容、在對向基板電極之間夾持的液晶電容等而成為大的電容性負(fù)載。
另外，掃描信號由柵極驅(qū)動器970向掃描線961供給，還有，對各像素電極964的灰度等級信號電壓的供給由數(shù)據(jù)驅(qū)動器980通過數(shù)據(jù)線962來進行。還有，柵極驅(qū)動器970及數(shù)據(jù)驅(qū)動器980由顯示控制器(未圖示)來控制，各自需要的時鐘CLK、控制信號、電源電壓等由顯示控制器來供給，視頻數(shù)據(jù)被供給到數(shù)據(jù)驅(qū)動器980。另外，現(xiàn)在的視頻數(shù)據(jù)以數(shù)字化數(shù)據(jù)為主流。
1畫面的量的數(shù)據(jù)的改寫在1幀期間(1/60·秒)進行，由各掃描線按每1像素行(每線)依次選擇，在選擇期間內(nèi)，由各數(shù)據(jù)線供給灰度等級信號電壓。
另外，柵極驅(qū)動器970至少供給2值的掃描信號即可，而數(shù)據(jù)驅(qū)動器980則必須以與灰度等級數(shù)相應(yīng)的多值電平的灰度等級信號電壓來驅(qū)動數(shù)據(jù)線。因此，數(shù)據(jù)驅(qū)動器980具備由把視頻數(shù)據(jù)變換為灰度等級信號電壓的解碼器和向數(shù)據(jù)線962放大輸出該灰度等級信號電壓的運算放大器組成的數(shù)字模擬變換電路(DAC)。
還有，近來，在液晶顯示裝置中，高畫質(zhì)化(多色化)正在推進，至少RGB各6比特視頻數(shù)據(jù)(26萬色)，甚至8比特視頻數(shù)據(jù)(2680萬色)以上的需求越來越強。因此，輸出與多比特視頻數(shù)據(jù)對應(yīng)的灰度等級信號電壓的數(shù)據(jù)驅(qū)動器，與多灰度等級電壓輸出一起，要求非常高精度的電壓輸出。例如把容許輸出電壓精度設(shè)為1/2LSB的話，對于6比特為約±40mV，對于8比特為約±10mV。
然而，對于構(gòu)成驅(qū)動器電路的晶體管，在制造過程中會產(chǎn)生元件離散，輸出電壓的高精度化受到限制。后述專利文獻1中針對此問題提出了實效性地使輸出電壓高精度化的方法。
圖12(a)、圖12(b)是表示后述專利文獻1中披露的運算放大器的電路構(gòu)成的圖，適用于液晶顯示裝置的驅(qū)動。圖12(a)、圖12(b)表示在1個運算放大器中，開關(guān)的切換所涉及的2個連接構(gòu)成。參照圖12(a)、圖12(b)，此運算放大器具備構(gòu)成差動對的2個P溝道MOS晶體管(稱為「PMOS晶體管」)MP91、MP92恒流源I91；構(gòu)成電流鏡像電路的N溝道MOS晶體管(稱為「NMOS晶體管」)MN91、MN92；NMOS晶體管MN93；恒流源I92；相位補償電容C91；斷路型開關(guān)S1、S4、S6、S8；以及閉合型開關(guān)S2、S3、S5、S7。
構(gòu)成差動對的一方PMOS晶體管MP91的漏極與NMOS晶體管MN91的漏極連接。還有，構(gòu)成差動對的另一方PMOS晶體管MP92的漏極與NMOS晶體管MN92的漏極連接。
恒流源I91插入在構(gòu)成差動對的PMOS晶體管MP91、MP92的共連的源極和正電源(高位側(cè)電源)VDD之間，向此差動對提供偏壓。電流鏡像構(gòu)成的NMOS晶體管MN91、MN92作為差動對的有源負(fù)載起作用，把被輸入的差動信號變換為單端信號。
NMOS晶體管MN93構(gòu)成第2段(輸出段)的放大電路。恒流源I92插入在正電源VDD和NMOS晶體管MN93的漏極之間，做NMOS晶體管MN93的有源負(fù)載的工作。相位補償電容C91連接在NMOS晶體管MN93的柵極和漏極之間。
斷路型開關(guān)S1連接在NMOS晶體管MN91的柵極和漏極之間。閉合型開關(guān)S2連接在NMOS晶體管MN2的柵極和漏極之間。閉合型開關(guān)S3連接在NMOS晶體管MN91的漏極和NMOS晶體管MN93的柵極間。斷路型開關(guān)S4連接在NMOS晶體管MN92的漏極和NMOS晶體管MN93的柵極間。閉合型開關(guān)S5連接在PMOS晶體管MP92的柵極和輸出端子Vout間。斷路型開關(guān)S6連接在PMOS晶體管MP91的柵極和輸出端子Vout間。閉合型開關(guān)S7連接在PMOS晶體管MP91的柵極和輸入端子Vin間。斷路型開關(guān)S8連接在PMOS晶體管MP92的柵極和輸入端子Vin間。
這些開關(guān)群S1～S8全部聯(lián)動受控，例如按奇數(shù)幀和偶數(shù)幀來切換。圖12(a)表示奇數(shù)幀時，圖12(b)表示偶數(shù)幀時的各開關(guān)的連接狀態(tài)。
在此運算放大器中，如圖12(a)所示，在開關(guān)S1閉合時，NMOS晶體管MN92的漏極成為其單端輸出。還有，如圖12(b)所示，在開關(guān)S2閉合時，NMOS晶體管MN91的漏極成為其單端輸出。
這樣，單端輸出的節(jié)點按開關(guān)S1和開關(guān)S2的狀態(tài)來調(diào)換，開關(guān)S3和開關(guān)S4進行輸出節(jié)點的選擇。通過開關(guān)S3和開關(guān)S4而被選擇的單端變換后的信號輸入到作為輸出晶體管的NMOS晶體管MN93的柵極。此時，恒流源I92作為NMOS晶體管MN93的有源負(fù)載而工作。NMOS晶體管MN93的漏極成為輸出端子Vout。相位補償電容C91作為鏡像電容而做相位補償?shù)墓ぷ鳌?br> 此運算放大器用作緩沖放大器，因而成為反相輸入端子和輸出端子共連的所謂電壓跟隨器連接。
通過切換開關(guān)S5～S8，反相輸入端子就改為PMOS晶體管MP91的柵極，或是PMOS晶體管MP92的柵極。
在圖12(a)的連接狀態(tài)下，開關(guān)S1、S4、S6、S8接通，PMOS晶體管MP91的柵極作為反相輸入端子而與輸出端子Vout連接，PMOS晶體管MP92的柵極作為非反相輸入端子而與輸入端子Vin連接，成為電壓跟隨器連接。
另一方面，在圖12(b)所示的連接狀態(tài)下，開關(guān)S2、S3、S5、S7接通，PMOS晶體管MP91的柵極作為非反相輸入端子而與輸入端子連接，PMOS晶體管MP92的柵極作為反相輸入端子而與輸出端子Vout連接，成為電壓跟隨器連接。
這樣，根據(jù)開關(guān)S1～S8的切換，有2個連接狀態(tài)存在，按給定的周期切換2個連接狀態(tài)。
此處，在圖12(a)所示的開關(guān)的連接狀態(tài)下，假定有偏置(ォフセツト)電壓(+Vos)產(chǎn)生。
在此場合，從圖12(a)的連接狀態(tài)，切換開關(guān)S1～S8，成為圖12(b)所示的開關(guān)的連接狀態(tài)的話，這次，偏置電壓成為-Vos。
將其用于液晶顯示裝置的驅(qū)動的話，電壓就被變換為亮度，因而偏置電壓產(chǎn)生的話，亮度偏差就會產(chǎn)生?？墒侨搜圩R別亮度變化的分辨率是有界限的，因而在亮度按給定的周期以上變化的場合，看到的是其平均亮度。
因而，在液晶顯示裝置的驅(qū)動中使用的運算放大器中，按給定的周期以上切換開關(guān)S1～S8，偏置電壓就會被實效性地平均化，即偏置電壓成為零。
圖13是表示后述專利文獻2中披露的典型的放大器的電路構(gòu)成的圖。參照圖13，此放大器，如參照圖12(a)、圖12(b)說明了的放大器一樣，不是切換開關(guān)來進行偏置消除的構(gòu)成，作為后述的本發(fā)明的比較對象預(yù)先進行說明。
參照圖13，此差動放大器可以按輸入段810、中間段820、最終段830分開考慮。
輸入段810具備PMOS晶體管MP80、MP81、MP82和NMOS晶體管MN80、MN81、MN82。
中間段820具備PMOS晶體管MP83、MP84、MP85、MP86、MP87、MP88和NMOS晶體管MN83、MN84、MN85、MN86、MN87、MN88。
最終段830具備PMOS晶體管MP89和NMOS晶體管MN89。
放大器還在中間段820和最終段830之間具備相位補償電容C81、C82。
PMOS晶體管MP81、MP82，源極共連，構(gòu)成P溝道差動對。在此P溝道差動對和正電源(高位側(cè)電源)VDD之間連接有PMOS晶體管MP80。PMOS晶體管MP80，源極與正電源VDD連接，其漏極與PMOS晶體管MP81、MP82的共連的源極連接，柵極與恒壓源端子BP81連接。PMOS晶體管MP80做恒流源的工作。
NMOS晶體管MN81、MN82，源極共連，構(gòu)成N溝道差動對。在N溝道差動對和負(fù)電源(低位側(cè)電源)VSS之間連接有NMOS晶體管MN80。NMOS晶體管MN80，源極與負(fù)電源VSS連接，漏極與NMOS晶體管MN81、MN82的共連的源極連接，柵極與恒壓源端子BN81連接。NMOS晶體管MN80做恒流源的工作。
PMOS晶體管MP81的柵極和NMOS晶體管MN81的柵極與輸入端子INN共連。PMOS晶體管MP82的柵極和NMOS晶體管MN82的柵極與輸入端子INP共連。
PMOS晶體管MP81的漏極與中間段820的NMOS晶體管MN83的漏極和NMOS晶體管MN85的源極的連接節(jié)點C連接。
PMOS晶體管MP82的漏極與NMOS晶體管MN84的漏極和NMOS晶體管MN86的源極的連接節(jié)點D連接。
NMOS晶體管MN81的漏極與PMOS晶體管MP83的漏極和PMOS晶體管MP85的源極的連接節(jié)點A連接。
NMOS晶體管MN82的漏極與PMOS晶體管MP84的漏極和PMOS晶體管MP86的源極的連接節(jié)點B連接。
PMOS晶體管MP83、MP84，源極們、柵極們彼此共連，共連的源極與正電源VDD連接。PMOS晶體管MP83、MP84的漏極分別與節(jié)點A、節(jié)點B連接。
PMOS晶體管MP85，源極與節(jié)點A連接，漏極與PMOS晶體管MP83、MP84的共連的柵極、PMOS晶體管MP87的源極、NMOS晶體管MN87的漏極連接。
PMOS晶體管MP86，源極與節(jié)點B連接，其漏極與PMOS晶體管MP88的源極、NMOS晶體管MN88的漏極、PMOS晶體管MP89的柵極連接。
PMOS晶體管MP85、MP86的柵極共連，與恒壓源端子BP82連接。
NMOS晶體管MN83、MN84，源極們、柵極們彼此共連，其共連的源極與負(fù)電源VSS連接。
NMOS晶體管MN83、MN84的漏極分別與節(jié)點C、節(jié)點D連接。
NMOS晶體管MN85，源極與節(jié)點C連接，其漏極與NMOS晶體管MN83、MN84的共連的柵極、NMOS晶體管MN87的源極、PMOS晶體管MP87的漏極連接。
NMOS晶體管MN86，源極與節(jié)點D連接，其漏極與NMOS晶體管MN88的源極、PMOS晶體管MP88的漏極、NMOS晶體管MN89的柵極連接。NMOS晶體管MN85、MN86的柵極共連，與恒壓源端子BN82連接。
PMOS晶體管MP87，柵極與恒壓源端子BP83連接，源極與PMOS晶體管MP85的漏極連接，漏極與NMOS晶體管MN85的漏極連接。
NMOS晶體管MN87，柵極與恒壓源端子BN83連接，源極與NMOS晶體管MN85的漏極連接，漏極與PMOS晶體管MP85的漏極連接。
PMOS晶體管MP87和NMOS晶體管MN87做浮游恒流源(FloatingCurrent Source)的工作。
PMOS晶體管MP88，柵極與恒壓源端子BP84連接，源極與PMOS晶體管MP86的漏極連接，漏極與NMOS晶體管MN86的漏極連接。
NMOS晶體管MN88，柵極與恒壓源端子BN84連接，源極與NMOS晶體管MN86的漏極連接，漏極與PMOS晶體管MP86的漏極連接。
PMOS晶體管MP88和NMOS晶體管MN88做浮游恒流源的工作。
PMOS晶體管MP89，源極與正電源VDD連接，柵極與PMOS晶體管MP88的源極連接，漏極與輸出端子OUT連接。它是輸出晶體管。
NMOS晶體管MN89，源極與負(fù)電源VSS連接，柵極與NMOS晶體管MN88的源極連接，漏極與輸出端子OUT連接。它是輸出晶體管。
相位補償電容C81，一端與節(jié)點B連接，另一端與輸出端子OUT連接。相位補償電容C82，一端與節(jié)點D連接，另一端與輸出端子OUT連接。
圖13所示的差動放大器是所謂Rail-to-Rail放大器(滿標(biāo)度放大器)。輸入段810，為了實現(xiàn)Rail-to-Rail，成為使PMOS晶體管的差動對和NMOS晶體管的差動對抱合起來的差動段構(gòu)成。因此，需要把PMOS晶體管的差動對的輸出和NMOS晶體管的差動對的輸出耦合起來。
為此，在所謂折疊渥爾曼(フォ一ルデツド·カスコ一ド)連接的節(jié)點A、B和C、D分別連接差動段輸出。
做成這樣的連接構(gòu)成來對PMOS晶體管的差動對和NMOS晶體管的差動對的輸出進行電流耦合。
于是，在PMOS晶體管的差動對不動作的輸入信號的電壓范圍，NMOS晶體管的差動對動作。反之，在NMOS晶體管的差動對不動作的輸入信號的電壓范圍，PMOS晶體管的差動對動作。結(jié)果就可得到在全電源電壓(VDD-VSS)的輸入范圍動作的輸入段。
專利文獻1特開平11-249623號公報(第14圖)專利文獻2特開平6-326529號公報(第1圖)專利文獻3特開2001-34234號公報(第5圖)專利文獻4特開2002-43944號公報(第2圖，第3圖)專利文獻5特開2005-1 30332號公報(第1圖，第26圖)發(fā)明內(nèi)容發(fā)明打算解決的課題如上所述，作為消除偏置的差動放大器，可以由圖12(a)、圖12(b)所示的電路來對應(yīng)，如此設(shè)計沒有特別的問題。圖12(a)、圖12(b)所示的電路是P溝道差動對，不過，在包含N溝道差動對的差動放大器的場合，在圖12(a)、圖12(b)中把晶體管的極性(導(dǎo)電型)反過來即可。
可是，對于此外的差動放大器，有時不能原樣適用圖12(a)、圖12(b)所涉及的切換控制。
例如，在圖13所示的差動放大器中，要導(dǎo)入與圖12(a)、圖12(b)相同的工作原理的話，電路構(gòu)成就會特別復(fù)雜，變得不現(xiàn)實了。
這是因為，在圖13所示的電路中要導(dǎo)入有源負(fù)載的切換的場合，僅單純更換作為有源負(fù)載而工作的晶體管不能進行希望的動作。
即，在圖13電路中，僅更換PMOS晶體管MP83～MP86以及NMOS晶體管MN83～MN86的電流鏡像電路的輸入和輸出，變更輸出晶體管MP89、MN89的柵極上的連接，不能進行希望的動作。
決定中間段820的靜態(tài)電流的晶體管MP87、MN87和有源負(fù)載的連接，決定輸出段830的靜態(tài)電流的晶體管MP88、MN88和輸出晶體管MP89、MN89的連接，全部需要切換。
于是，要實現(xiàn)此切換控制的話，切換所需的開關(guān)的數(shù)就很龐大，放大器面積就會增大，這是存在的問題。
因而期盼以簡易的電路構(gòu)成就能實現(xiàn)可抑制、降低偏置所涉及的影響的差動放大電路或運算放大器。本發(fā)明是基于本發(fā)明者等對上述課題的認(rèn)識而全新提出的，為了解決上述課題，大致為如下構(gòu)成。
用于解決課題的方案本發(fā)明的1個方面(側(cè)面)所涉及的差動放大電路，至少包含1個差動對和與上述差動對連接的負(fù)載電路，上述負(fù)載電路由包含進行電流的折返的第1晶體管對和與上述第1晶體管對串聯(lián)連接的渥爾曼(カスコ一ド )部的渥爾曼電流鏡像電路組成，上述差動放大電路構(gòu)成為，上述渥爾曼電流鏡像電路基于控制信號，在上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間切換為直線連接或交叉連接。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，上述渥爾曼部具備與上述第1晶體管對按渥爾曼方式連接的第2及第3晶體管對，上述第2晶體管對直線連接在上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第3晶體管對交叉連接在上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間。上述控制信號包含第1及第2偏壓信號，上述第1及第2偏壓信號進行控制，使得對上述第2及第3晶體管對分別通過電壓值的切換來控制激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)，并且一方為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，上述第1晶體管對具備第1信號端子與第1電源共連，控制端子共連的第1及第2晶體管。上述第2晶體管對具備第1信號端子分別與上述第1及第2晶體管的第2信號端子連接，控制端子共連的第3及第4晶體管。上述第3晶體管對具備第1信號端子分別與上述第2及第1晶體管的第2信號端子連接，控制端子共連的第5及第6晶體管。上述第3及第5晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成渥爾曼電流鏡像電路的輸入端，并且與上述第1及第2晶體管的共連的控制端子連接。上述第4及第6晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成渥爾曼電流鏡像電路的輸出端。上述第3及第4晶體管的共連的控制端子上連接上述第1偏壓信號，上述第5及第6晶體管的共連的控制端子上連接上述第2偏壓信號，上述第1及第2偏壓信號分別使得電壓值可切換。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，上述差動對的輸出對分別與上述第1晶體管的第2信號端子和上述第3及第6晶體管的各第1信號端子的連接節(jié)點，以及上述第2晶體管的第2信號端子和上述第4及第5晶體管的各第1信號端子的連接節(jié)點連接。
在本發(fā)明中也可以構(gòu)成為，在第1電源和第2電源間，具備與上述渥爾曼電流鏡像電路對向配置，與上述渥爾曼電流鏡像電路相比為相反電動型的別的渥爾曼電流鏡像電路，上述別的渥爾曼電流鏡像電路，除了按渥爾曼方式連接的第4及第5晶體管對之外，還具備第6晶體管對，上述第5晶體管對直線連接在上述第4晶體管對和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第6晶體管對交叉連接在上述第4晶體管對和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第5及第6晶體管對受到控制而根據(jù)第3及第4偏壓信號各自的電壓值的切換來控制激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)，并且在一方為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)。
在本發(fā)明中，上述第4晶體管對具備第1信號端子與上述第2電源共連，控制端子共連的第7及第8晶體管。上述第5晶體管對具備第1信號端子分別與上述第7及第8晶體管的第2信號端子連接，控制端子共連的第9及第10晶體管。上述第6晶體管對具備第1信號端子分別與上述第8及第7晶體管的第2信號端子連接，控制端子共連的第11及第12晶體管。上述第9及第11晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成上述別的電流鏡像電路的輸入端，與上述第7及第8晶體管的共連的控制端子連接。上述第10及第12晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成上述別的電流鏡像電路的輸出端。上述第9及第10晶體管的共連的控制端子上連接上述第3偏壓信號，上述第11及第12晶體管的共連的控制端子上連接上述第4偏壓信號，上述第3及第4偏壓信號分別使得電壓值可切換。
在本發(fā)明中也可以構(gòu)成為，具備與上述差動對相比為相反導(dǎo)電型的別的差動對，上述相反導(dǎo)電型的別的差動對的輸入對分別與上述差動對的輸入對連接，上述相反導(dǎo)電型的別的差動對的輸出對與上述別的渥爾曼電流鏡像電路連接。
在本發(fā)明中，在上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸入端之間以及上述渥爾曼電流鏡像電路的輸出端和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸出端之間分別具備電流源電路。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，具備輸入端與上述渥爾曼電流鏡像的輸出端連接，輸出端與上述差動放大電路的輸出端子連接的輸出放大段。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的是，具備輸入端分別與上述渥爾曼電流鏡像電路的輸出端和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸出端連接，輸出端與上述差動放大電路的輸出端子連接的輸出放大段。
在本發(fā)明中也可以構(gòu)成為，上述輸出放大段具備連接在上述第1電源和上述差動放大電路的輸出端子間，控制端子與上述渥爾曼電流鏡像電路的輸出端連接的第1輸出晶體管；以及連接在上述第2電源和上述差動放大電路的輸出端子間，控制端子與上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸出端連接的第2輸出晶體管。
在本發(fā)明中也可以構(gòu)成為具備對構(gòu)成上述差動對的輸入對的第1及第2輸入和上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子間的連接進行切換的輸入切換電路。上述輸入切換電路進行切換控制，分別把上述第1及第2輸入與上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子連接，或者分別把上述第1及第2輸入與上述差動放大電路的輸出端子及輸入端子連接。在本發(fā)明中，上述第1及第2偏壓信號的電壓值的切換和上述輸入切換電路中的構(gòu)成上述差動對的輸入對的第1及第2輸入和上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子的連接切換是聯(lián)動進行的。
在本發(fā)明中，具備輸出對分別與上述差動對的輸出對連接，與共用上述負(fù)載電路的上述差動對相比為同一導(dǎo)電型的別的差動對，與上述同一導(dǎo)電型的別的差動對的輸入對所對應(yīng)的輸入端子的連接也是與上述第1及第2偏壓信號的電壓值的切換聯(lián)動而進行切換的。
在本發(fā)明中也可以構(gòu)成為，具備在上述第1及第2偏壓信號中的一方偏壓信號為把上述一方偏壓信號所連接的晶體管對設(shè)定為激活狀態(tài)的電壓值時，另一方偏壓信號設(shè)定為把上述另一方偏壓信號所連接的晶體管對設(shè)定為去激活狀態(tài)的電壓值的電路。
在本發(fā)明中也可以構(gòu)成為，具備在上述第3及第4偏壓信號中的一方偏壓信號為把上述一方偏壓信號所連接的晶體管對設(shè)定為激活狀態(tài)的電壓值時，另一方偏壓信號設(shè)定為把上述另一方偏壓信號所連接的晶體管對設(shè)定為去激活狀態(tài)的電壓值的電路。
本發(fā)明所涉及的差動放大電路，具備由第1電流源驅(qū)動，由第1導(dǎo)電型的晶體管對組成的第1差動對；構(gòu)成上述第1差動對的負(fù)載電路的第1渥爾曼電流鏡像電路；由第2電流源驅(qū)動，由第2導(dǎo)電型的晶體管對組成的第2差動對；構(gòu)成上述第2差動對的負(fù)載電路的第2渥爾曼電流鏡像電路；以及輸入端分別與上述第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出端和上述第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出端連接，輸出端與差動放大電路的輸出端子連接的輸出放大段，上述第1及第2差動對的輸入對共連。
上述第1渥爾曼電流鏡像電路，具備控制端子共連的第1晶體管對；以及在共連的控制端子上分別接受第1及第2偏壓信號的第2及第3晶體管對，上述第1至第3晶體管對為第2導(dǎo)電型，上述第2晶體管對直線連接在上述第1晶體管對和上述第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第3晶體管對交叉連接在上述第1晶體管對和上述第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間。
還有，在本發(fā)明中，上述第2渥爾曼電流鏡像電路，具備控制端子共連的第4晶體管對；以及在共連的控制端子上分別接受第3及第4偏壓信號的第5及第6晶體管對，上述第4至第6晶體管對為第1導(dǎo)電型，上述第5晶體管對直線連接在上述第4晶體管對和上述第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第6晶體管對交叉連接在上述第4晶體管對和上述第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間。還有，對上述第1及第2偏壓信號的電壓值進行控制，使得在上述第2及第3晶體管對中的一方成為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)；對上述第3及第4偏壓信號的電壓值進行控制，使得在上述第5及第6晶體管對中的一方成為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)，對于直線連接的上述第2及第5晶體管對們，激活和去激活由同一定時來控制；對于交叉連接的上述第3及第6晶體管對們，激活和去激活由同一定時來控制。
在本發(fā)明中也可以構(gòu)成為，具備對上述第1及第2差動對的輸入對的共連的第1及第2輸入和上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子間的連接進行切換的輸入切換電路，上述輸入切換電路進行切換控制，使得在上述第2及第5晶體管對被激活了時，分別把上述第1及第2輸入與上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子連接，在上述第3及第6晶體管對被激活了時，分別把上述第1及第2輸入與上述差動放大電路的輸出端子及輸入端子連接。
本發(fā)明所涉及的差動放大電路也可以構(gòu)成為，包含至少1個差動對和與上述差動對連接的負(fù)載電路，上述負(fù)載電路具備渥爾曼電流鏡像電路，上述渥爾曼電流鏡像電路包含第1晶體管對；以及在上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間串聯(lián)連接的渥爾曼部，基于被輸入的控制信號，上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間的連接形態(tài)可自由切換為夾介上述渥爾曼部的直線連接或交叉連接。
本發(fā)明所涉及的數(shù)據(jù)驅(qū)動器、顯示裝置具備上述差動放大電路作為緩沖電路。
本發(fā)明所涉及的渥爾曼電流鏡像電路，具備第1信號端子與電源連接，控制端子共連，構(gòu)成電流鏡像的第1及第2晶體管；第1信號端子分別與上述第1及第2晶體管的第2信號端子連接，在共連的控制端子上接受第1偏壓信號的第3及第4晶體管；以及第1信號端子分別與上述第2及第1晶體管對的第2信號端子連接，在共連的控制端子上接受第2偏壓信號的第5及第6晶體管，上述第3及第5晶體管的第2信號端子共連而構(gòu)成渥爾曼電流鏡像電路的輸入端，并且與上述第1及第2晶體管的共連的控制端子連接，上述第4及第6晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成渥爾曼電流鏡像電路的輸出端。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能以簡單的電路構(gòu)成來提供減少偏置電壓所涉及的影響的運算放大器。運算放大器適于作為視頻領(lǐng)域的代表性的電路的LCD驅(qū)動器。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施例的構(gòu)成的圖。
圖2是表示圖1的開關(guān)、偏壓電壓的控制的圖。
圖3是表示本發(fā)明的第1實施例的具體構(gòu)成的圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實施例的具體構(gòu)成的別的例子的圖。
圖5是表示本發(fā)明的第2實施例的構(gòu)成的圖。
圖6是表示本發(fā)明的第2實施例的變形例的構(gòu)成的圖。
圖7是表示圖6的開關(guān)、偏壓電壓的控制的圖。
圖8(A)、(B)是表示生成偏壓的電路，(C)是表示開關(guān)的接通·關(guān)斷控制的例子的圖。
圖9是說明本發(fā)明的驅(qū)動電路的構(gòu)成的圖。
圖10(A)是表示晶體管的電壓、電流特性的圖，(B)是表示本發(fā)明的渥爾曼電流鏡像的構(gòu)成的圖。
圖11是表示液晶顯示裝置的構(gòu)成的圖。
圖12(a)、(b)是表示現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成的圖。
圖13是表示專利文獻2的差動放大電路的構(gòu)成的圖。
標(biāo)號說明2放大段(輸出放大段)10聯(lián)絡(luò)段510灰度等級電壓產(chǎn)生電路520解碼器電路530緩沖器電路540偏壓電壓控制電路960顯示部961掃描線962數(shù)據(jù)線963薄膜晶體管(TF T)964像素電極965電容966輔助電容967對向基板電極
970柵極驅(qū)動器980數(shù)據(jù)驅(qū)動器I1、I2、I3恒流源MN1～MN10 NMOS晶體管MP1～MP10 PMOS晶體管N11、N12節(jié)點(端子)N13、N14、N23、N24差動對的輸出對N15、N25渥爾曼電流鏡像電路的輸出端N16、N26渥爾曼電流鏡像電路的輸出端SB1、SB1B、SB2、SB2B偏壓SW1～SW8開關(guān)具體實施方式
為更加詳細(xì)述說上述本發(fā)明，以下參照附圖來說明。本發(fā)明所涉及的差動放大電路，是至少包含1個差動對和與上述差動對連接的負(fù)載電路，上述負(fù)載電路由包含進行上述差動對的電流的折返的第1晶體管對和與上述第1晶體管對串聯(lián)連接的渥爾曼部的渥爾曼電流鏡像電路組成的差動放大電路，其中，上述渥爾曼電流鏡像電路中，基于被輸入的控制信號，上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間的連接形態(tài)自由切換為夾介上述渥爾曼部的直線連接或交叉連接。更詳細(xì)而言，在本發(fā)明所涉及的差動放大電路中，至少1個差動對(例如NMOS晶體管對MN1、MN2)的負(fù)載電路具備包含進行差動對(MN1、MN2)的輸出電流的折返的第1晶體管對(PMOS晶體管MP3、MP4)和與第1晶體管對(MP3、MP4)串聯(lián)連接的渥爾曼部的渥爾曼電流鏡像電路，渥爾曼電流鏡像電路，基于第1及第2偏壓信號(SB1、SB1B)來控制，在第1晶體管對(MP3、MP4)和渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N15)和輸出端(N16)之間，夾介渥爾曼部而切換為直線連接或交叉連接。在此構(gòu)成中，與直線連接和交叉連接的切換對應(yīng)而調(diào)換差動對(MN1、MN2)的反相輸入和非反相輸入的關(guān)系。
渥爾曼部，優(yōu)選的是，具備與第1晶體管對(MP3、MP4)按渥爾曼方式連接的第2及第3晶體管對(PMOS晶體管MP5、MP6以及PMOS晶體管MP7、MP8)，第2晶體管對(MP5、MP6)直線連接在第1晶體管對(MP3、MP4)的漏極(N14、N13)和渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N15)和輸出端(N16)之間(連接在N14和N15間，以及N13和N16間)，上述第3晶體管對(MP7、MP8)交叉連接在第1晶體管對(MP3、MP4)的漏極(N14、N13)和渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N15)和輸出端(N16)之間(連接在N13和N15間，以及N14和N16間)。并且，第1及第2偏壓信號(SB1、SB1B)進行控制，使得對第2晶體管對(MP5、MP6)及第3晶體管對(MP7、MP8)，分別通過電壓值的切換來控制激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)，并且一方為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)。
與差動對(MN1、MN2)不同的導(dǎo)電型的差動對(PMOS晶體管對MP1、MP2)的負(fù)載電路也做成相同構(gòu)成的渥爾曼電流鏡像，具備包含進行差動對(MP1、MP2)的輸出電流的折返的第4晶體管對(NMOS晶體管MN3、MN4)和與第4晶體管對(MN3、MN4)串聯(lián)連接的渥爾曼部的第2渥爾曼電流鏡像電路。并且基于第3及第4偏壓信號(SB2、SB2B)來控制，使得在第4晶體管對(MN3、MN4)和第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N25)和輸出端(N26)之間夾介第2渥爾曼部而切換為直線連接或交叉連接。
第2渥爾曼部，優(yōu)選的是，具備與第4晶體管對(MN3、MN4)按渥爾曼方式連接的第5及第6晶體管對(NMOS晶體管MN5、MN6以及NMOS晶體管MN7、MN8)，第5晶體管對(MN5、MN6)直線連接在第4晶體管對的漏極(N24、N23)和第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N25)和輸出端(N26)之間(連接在N24和N25間，以及N23和N26間)，上述第6晶體管對(MN7、MN8)交叉連接在第4晶體管對的漏極(N24、N23)和第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N25)和輸出端(N26)之間(連接在N23和N25間以及N24和N26間)。并且，第3及第4偏壓信號(SB2、SB2B)進行控制，使得對第5晶體管對(MN5、MN6)及第6晶體管對(MN7、MN8)，分別通過電壓值的切換來控制激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)，并且一方為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)。
在這種構(gòu)成的本發(fā)明中，渥爾曼電流鏡像電路的第2及第3晶體管對，根據(jù)被供給的第1及第2偏壓信號的電壓值的切換，其激活/去激活擇一地受到切換控制。隨著此切換控制而調(diào)換差動對(MN1、MN2)的反相輸入和非反相輸入的關(guān)系。在這里，如果做成在反相輸入上連接差動放大電路的輸出端子，在非反相輸入上供給輸入信號的電壓跟隨器構(gòu)成的話，即使在構(gòu)成差動放大電路的MOS晶體管的特性離散(例如閾值電壓離散)產(chǎn)生了的場合，也能通過此切換控制，使輸出偏置成為相反極性。并且能通過周期性的切換來抵消輸出偏置。本發(fā)明在具備渥爾曼電流鏡像的差動放大器中，能以簡易的電路構(gòu)成，抑制、降低偏置所涉及的影響。以下，就實施例詳細(xì)進行說明。
實施例圖1是表示本發(fā)明的第1實施例的構(gòu)成的圖。參照圖1，它具備源極共連而構(gòu)成第1差動對的NMOS晶體管MN1、MN2；源極共連而構(gòu)成第2差動對的PMOS晶體管MP1、MP2；在構(gòu)成第1差動對的NMOS晶體管MN1、MN2的共用的源極和低位側(cè)電源VSS之間連接的第1恒流源I1；以及在第2差動對的PMOS晶體管MP1、MP2的共用的源極和高位側(cè)電源VDD之間連接的第2恒流源I2。構(gòu)成第1差動對的NMOS晶體管MN1、MN2的柵極分別與構(gòu)成第2差動對的PMOS晶體管MP1、MP2的柵極連接。
作為第1差動對(MN1、MN2)的負(fù)載電路，有第1渥爾曼電流鏡像電路。
第1渥爾曼電流鏡像電路具備(a)源極與高位側(cè)電源VDD連接的PMOS晶體管MP3；(b)源極與高位側(cè)電源VDD連接，柵極與PMOS晶體管MP3的柵極連接的PMOS晶體管MP4；(c)源極與PMOS晶體管MP3的漏極(節(jié)點N14)連接，漏極與端子N15連接的PMOS晶體管MP5；(d)源極與PMOS晶體管MP4的漏極(節(jié)點N13)連接，柵極與PMOS晶體管MP5的柵極連接，漏極與端子N16連接的PMOS晶體管MP6；(e)源極與PMOS晶體管MP4的漏極(節(jié)點N13)連接，漏極與端子N15連接的PMOS晶體管MP7；以及(f)源極與PMOS晶體管MP3的漏極(節(jié)點N14)連接，柵極與PMOS晶體管MP7的柵極連接，漏極與端子N15連接的PMOS晶體管MP8。
端子N15與PMOS晶體管MP3、MP4的共用的柵極連接。N15、N16構(gòu)成第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入端、輸出端。
還有，向PMOS晶體管MP5、MP6的共連的柵極(節(jié)點N11)供給偏壓信號SB1，向PMOS晶體管MP7、MP8的共連的柵極(節(jié)點N12)供給偏壓信號SB1B。
向偏壓信號SB1供給電壓BP1和高位電源電壓VDD的交流信號，向偏壓信號SB1B供給SB1的互補(反相)信號。即，SB1為BP1時，SB1B為VDD；SB1為VDD時，SB1B為BP1。
第1渥爾曼電流鏡像電路的晶體管對(稱為「電流鏡像對」)(MP3、MP4)的漏極(N14、N13)通過置于激活狀態(tài)的晶體管對(稱為「偏壓對」)(MP5、MP6)而與端子N15、N16連接，另一方面，通過置于激活狀態(tài)的晶體管對(稱為「偏壓對」)(MP8、MP7)而與端子(N16、N15)切換連接。偏壓對(MP5、MP6)被供給作為偏壓信號SB1的電壓BP1時被激活，被供給電壓VDD時被去激活(關(guān)斷)。偏壓對(MP7、MP8)被供給作為偏壓信號SB1B的電壓BP1時被激活，被供給電壓VDD時被去激活(關(guān)斷)。
構(gòu)成第1差動對的NMOS晶體管MN1的漏極(輸出對的一方)與PMOS晶體管MP4的漏極和PMOS晶體管MP6、MP7的源極的共連節(jié)點N13連接。構(gòu)成第1差動對的晶體管對的NMOS晶體管MN2的漏極(輸出對的另一方)與PMOS晶體管MP3的漏極和PMOS晶體管MP5、MP8的源極的共連節(jié)點N14連接。
在這種構(gòu)成中，第1渥爾曼電流鏡像電路構(gòu)成了由PMOS晶體管(MP3、MP4)折回第1差動對(MN1、MN2)的輸出電流的所謂「折疊渥爾曼電流鏡像電路」。例如，偏壓信號SB1、SB 1B分別為BP1、VDD時，偏壓對(MP7、MP8)被去激活(關(guān)斷)，電流鏡像對(MP3、MP4)和偏壓對(MP5、MP6)構(gòu)成折疊渥爾曼電流鏡像電路。此時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N15)的輸入電流與偏壓對的PMOS晶體管MP5的電流相等，成為從電流鏡像對的PMOS晶體管MP3的電流中扣除了第1差動對的NMOS晶體管MN2的電流所得的電流。第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出端(N16)的輸出電流與偏壓對的PMOS晶體管MP6的電流相等，成為從電流鏡像對的PMOS晶體管MP4的電流中扣除了第1差動對的NMOS晶體管MN1的電流所得的電流。
第1差動對(MN1、MN2)、電流鏡像對(MP3、MP4)、偏壓對(MP5、MP6)中，分別成對的晶體管通常以同一尺寸構(gòu)成，第1差動對(MN1、MN2)間的電流相等時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流就會相等。
另一方面，在第1差動對(MN1、MN2)間產(chǎn)生電流差的話，就會作為第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流的電流差來反映。此時，電流鏡像對(MP3、MP4)，彼此柵極、源極分別共連，使得流過相等的電流而起作用，所以第1差動對的晶體管MN1的電流比晶體管MN2的電流大時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就比輸入電流小。還有，第1差動對的晶體管MN1的電流比晶體管MN2的電流小時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就比輸入電流大。
還有，偏壓信號SB1、SB1B分別為VDD、BP1時，偏壓對(MP5、MP6)被去激活(關(guān)斷)，電流鏡像對(MP3、MP4)和偏壓對(MP7、MP8)構(gòu)成折疊渥爾曼電流鏡像電路。此時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N15)的輸入電流與偏壓對的PMOS晶體管MP7的電流相等，成為從電流鏡像對的PMOS晶體管MP4的電流中扣除了第1差動對的NMOS晶體管MN1的電流所得的電流。第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出端(N16)的輸出電流與偏壓對的PMOS晶體管MP8的電流相等，成為從電流鏡像對的PMOS晶體管MP3的電流中扣除了第1差動對的NMOS晶體管MN2的電流所得的電流。
偏壓對(MP7、MP8)的各晶體管通常以同一尺寸構(gòu)成，第1差動對(MN1、MN2)間的電流相等時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流就會相等。
另一方面，在第1差動對(MN1、MN2)間產(chǎn)生電流差的話，就會作為第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流的電流差來反映。此時，電流鏡像對(MP3、MP4)使得流過相等的電流而起作用，所以第1差動對的晶體管MN1的電流比MN2的電流大時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就比輸入電流大，第1差動對的晶體管MN1的電流比MN2的電流小時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就比輸入電流小。此時的第1差動對的輸出電流對第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流的作用就成為與偏壓信號SB1、SB1B分別為BP1、VDD時相反的作用。還有，在上述中，各晶體管的電流，NMOS晶體管MN1、MN2為漏極·源極電流，PMOS晶體管MP3～MP8為源極·漏極電流。
作為第2差動對(MP1、MP2)的負(fù)載電路，有第2渥爾曼電流鏡像電路。即，第2渥爾曼電流鏡像電路具備
(a)源極與低位側(cè)電源VSS連接的NMOS晶體管MN3；(b)源極與低位側(cè)電源VSS連接，柵極與NMOS晶體管MN3的柵極連接的NMOS晶體管MN4；(c)源極與NMOS晶體管MN3的漏極(節(jié)點N24)連接，漏極與端子N25連接的NMOS晶體管MN5；(d)源極與NMOS晶體管MN4的漏極(節(jié)點N23)連接，柵極與NMOS晶體管MN5的柵極連接，漏極與端子N26連接的NMOS晶體管MN6；(e)源極與NMOS晶體管MN4的漏極(節(jié)點N23)連接，漏極與端子N25連接的NMOS晶體管MN7；以及(f)源極與NMOS晶體管MN3的漏極(節(jié)點N24)連接，柵極與NMOS晶體管MN7的柵極連接，漏極與端子N26連接的NMOS晶體管MN8。
端子N25與NMOS晶體管MN3、MN4的共用的柵極連接。端子N25、N26構(gòu)成第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端。
還有，向NMOS晶體管MN5、MN6的共用的柵極N21供給偏壓信號SB2，向NMOS晶體管MN7、MN8的共用的柵極N22供給偏壓信號SB2B。
向偏壓信號SB2供給BN1和低位電源電壓VSS的交流信號，向SB2B供給SB2的互補(反相)信號。即，SB2為BN1時，SB2B為VSS；SB2為VSS時，SB2B為BN1。
第2渥爾曼電流鏡像電路的晶體管對(稱為「電流鏡像對」)(MN3、MN4)的漏極(N24，N23)通過置于激活狀態(tài)的晶體管對(稱為「偏壓對」)(MN5、MN6)而與端子N25、N26連接，另一方面，通過置于激活狀態(tài)的晶體管對(稱為「偏壓對」)(MN8、MN7)而與端子(N26、N25)切換連接。偏壓對(MN5、MN6)被供給作為偏壓信號SB2的電壓BN1時被激活，被供給電壓VSS時被去激活(關(guān)斷)。偏壓對(MN7、MN8)被供給作為偏壓信號SB2B的電壓BN1時被激活，被供給電壓VSS時被去激活(關(guān)斷)。
第2差動對(MP1、MP2)的晶體管對的一方晶體管MP1的漏極與NMOS晶體管MN4的漏極和NMOS晶體管MN6、MN7的源極的共連節(jié)點N23連接。
第2差動對的晶體管對的另一方晶體管MP2的漏極與NMOS晶體管MN3的漏極和NMOS晶體管MN5、MN8的源極的共連節(jié)點N24連接。
在這種構(gòu)成中，第2渥爾曼電流鏡像電路構(gòu)成了由NMOS晶體管對(MN3、MN4)折回第2差動對(MP1、MP2)的輸出電流的折疊渥爾曼電流鏡像電路。第2渥爾曼電流鏡像電路與第1渥爾曼電流鏡像電路是相反極性(相反導(dǎo)電型)的關(guān)系。
于是，偏壓信號SB2、SB2B分別為BN1、VSS時，偏壓對(MN7、MN8)被去激活(關(guān)斷)，電流鏡像對(MN3、MN4)和偏壓對(MN5、MN6)構(gòu)成折疊渥爾曼電流鏡像電路。此時，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N25)的輸入電流與偏壓對的NMOS晶體管MN5的電流相等，成為從電流鏡像對的NMOS晶體管MN3的電流中扣除了第2差動對的PMOS晶體管MP2的電流所得的電流。另一方面，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出端(N26)的輸出電流與偏壓對的NMOS晶體管MN6的電流相等，成為從電流鏡像對的NMOS晶體管MN4的電流中扣除了第2差動對的PMOS晶體管MP1的電流所得的電流。
第2差動對(MP1、MP2)、電流鏡像對(MN3、MN4)、偏壓對(MN5、MN6)中，分別成對的晶體管通常以同一尺寸構(gòu)成，第2差動對(MP1、MP2)間的電流相等時，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流就會相等。
另一方面，在第2差動對(MP1、MP2)間產(chǎn)生電流差的話，就會作為第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流的電流差來反映。此時，電流鏡像對(MN3、MN4)，彼此柵極、源極分別共連，使得流過相等的電流而起作用，所以第2差動對的晶體管MP1的電流比晶體管MP2的電流大時，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就比輸入電流小，第2差動對的晶體管MP1的電流比晶體管MP2的電流小時，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就比輸入電流大。
還有，偏壓信號SB2、SB2B分別VSS、BN1時，偏壓對(MN5、MN6)被去激活(關(guān)斷)，電流鏡像對(MN3、MN4)和偏壓對(MN7、MN8)構(gòu)成折疊渥爾曼電流鏡像電路。此時，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N25)的輸入電流與偏壓對的NMOS晶體管MN7的電流相等，成為從電流鏡像對的NMOS晶體管MN4的電流中扣除了第2差動對的PMOS晶體管MP1的電流所得的電流。第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出端(N26)的輸出電流與偏壓對的NMOS晶體管MN8的電流相等，成為從電流鏡像對的NMOS晶體管MN3的電流中扣除了第2差動對的PMOS晶體管MP2的電流所得的電流。
偏壓對(MN7、MN8)的各晶體管通常以同一尺寸構(gòu)成，第2差動對(MP1、MP2)間的電流相等時，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流就會相等。
另一方面，在第2差動對(MP1、MP2)間產(chǎn)生電流差的話，就會作為第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流的電流差來反映。此時，電流鏡像對(MN3、MN4)使得流過相等的電流而起作用，所以第2差動對的晶體管MP1的電流比晶體管MP2的電流大時，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就比輸入電流大，第2差動對的晶體管MP1的電流比MP2的電流小時，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就比輸入電流小。此時的第2差動對的輸出電流對第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流的作用成為與偏壓信號SB2、SB2B分別為BN1、VSS時相反的作用。還有，在上述中，各晶體管的電流，PMOS晶體管MP1、MP2為源極·漏極電流，NMOS晶體管MN3～MN8為漏極·源極電流。
作為在第1及第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端N15、N25間進行耦合的聯(lián)絡(luò)段(耦合電路)，具備浮游電流源I3。浮游電流源I3的電流成為第1及第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流。還連接有在第1、第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出端N16、N26和差動放大電路的輸出端子Vout之間連接，對第1、第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流進行電壓變換，將其向輸出端子Vout輸出的放大段2。放大段2在第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流比第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流小時使輸出端子Vout充電，在第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流比第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流大時使輸出端子Vout放電。
作為控制差動放大電路的輸入端子Vin及輸出端子Vout和第1及第2差動對(MN1、MN2)、(MP1、MP2)各自的柵極的連接的輸入切換電路，具備開關(guān)SW1、SW2、SW3、SW4。開關(guān)SW1連接在輸入端子Vin和晶體管MN1、MP1的共連的柵極之間。開關(guān)SW2連接在輸入端子Vin和晶體管MN2、MP2的共連的柵極之間。
開關(guān)SW3連接在輸出端子Vout和晶體管MN2、MP2的共連的柵極之間。開關(guān)SW4連接在輸出端子Vout和晶體管MN1、MP1的共連的柵極之間。
圖2是用于說明圖1的開關(guān)及偏壓信號的切換控制的圖。圖2中表示了圖1的開關(guān)SW1～SW4接通·關(guān)斷控制的例子和偏壓信號SB1、SB1B、SB2、SB2B的電壓控制。參照圖1及圖2來說明本實施例的動作。
在第1期間(連接狀態(tài)1)，開關(guān)SW1、SW3接通，開關(guān)SW2、SW4關(guān)斷，作為偏壓電壓，從SB1供給BP1，從SB1B供給VDD，從SB2供給BN1，從SB2B供給VSS。
在第1期間(連接狀態(tài)1)的場合，圖1的晶體管MN1、MP1的共用的柵極上有輸入端子Vin連接，構(gòu)成非反相輸入端子，圖1的晶體管MN2、MP2的共用的柵極上有輸出端子Vout反饋連接，構(gòu)成反相輸入端子。
還有，第1渥爾曼電流鏡像電路中，偏壓對(MP5、MP6)被激活，偏壓對(MP7、MP8)被去激活(關(guān)斷)；第2渥爾曼電流鏡像電路中，偏壓對(MN5、MN6)被激活，偏壓對(MN7、MN8)被去激活(關(guān)斷)。
第1及第2差動對(MN1、MN2)、(MP1、MP2)與輸入端子Vin和輸出端子Vout的差電壓對應(yīng)而動作，反映在第1及第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流上，由放大段2進行輸出端子Vout的充電或放電。此時，與輸入端子Vin連接的第1差動對的晶體管MN1的輸出電流由第1渥爾曼電流鏡像電路的晶體管MP4折回，通過晶體管MP6而向第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流傳遞。還有，與輸入端子Vin連接的第2差動對的晶體管MP1的輸出電流由第2渥爾曼電流鏡像電路的晶體管MN4折回，通過晶體管MN6而向第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流傳遞。
其次，在第2期間(連接狀態(tài)2)，開關(guān)SW1、SW3關(guān)斷，開關(guān)SW2、SW4接通，作為偏壓電壓，從SB1B供給BP1，從SB1供給VDD，從SB2B供給BN1，從SB2供給VSS。在此場合，圖1的晶體管MN1、MP1的共用的柵極上有輸出端子Vout反饋連接，構(gòu)成反相輸入端子，圖1的晶體管MN2、MP2的共用的柵極上有輸入端子Vin連接，構(gòu)成非反相輸入端子。
還有，第1渥爾曼電流鏡像電路，偏壓對(MP7、MP8)被激活，偏壓對(MP5、MP6)被去激活(關(guān)斷)；第2渥爾曼電流鏡像電路，偏壓對(MN7、MN8)被激活，偏壓對(MN5、MN6)被去激活(關(guān)斷)。
在連接狀態(tài)2中也是，與連接狀態(tài)1相同，第1及第2差動對(MN1、MN2)、(MP1、MP2)與輸入端子Vin和輸出端子Vout的差電壓對應(yīng)而動作，反映在第1及第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流上，由放大段2進行輸出端子Vout的充電或放電。但此時，差動對及渥爾曼電流鏡像電路的電流傳遞路徑分別被切換。即，與輸入端子Vin連接的第1差動對的晶體管MN2的輸出電流由第1渥爾曼電流鏡像電路的晶體管MP3折回，通過晶體管MP8而向第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流傳遞，與輸入端子Vin連接的第2差動對的晶體管MP2的輸出電流由第2渥爾曼電流鏡像電路的晶體管MN3折回，通過晶體管MN8而向第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流傳遞。
如上所述，在圖1的差動放大電路中，連接狀態(tài)1和連接狀態(tài)2的切換是調(diào)換第1及第2差動對的反相輸入端子和非反相輸入端子，并且調(diào)換差動對及渥爾曼電流鏡像電路各自的輸出電流的傳遞路徑。然而，在以同一尺寸構(gòu)成了差動對、電流鏡像對、偏壓對的各晶體管對的場合，圖1的差動放大電路中連接狀態(tài)1和連接狀態(tài)2是等價的，通常，各自的動作相同。輸入端子Vin和輸出端子Vout的電壓相等時，成對的晶體管中流動的電流彼此相等，渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流也彼此相等。第1及第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流也都與浮游電流源I3的電流相等，輸出端子Vout的電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)。
其次，對于在圖1差動放大電路中，晶體管的特性離散產(chǎn)生，輸出端子Vout的電壓中產(chǎn)生輸出偏置的場合進行說明。
例如，在第1差動對的晶體管MN1的閾值電壓比通常高的場合，在連接狀態(tài)1，輸入端子Vin和輸出端子Vout的電壓相等時，輸入端(柵極)與輸入端子Vin連接的晶體管MN1中流動的電流就會比晶體管MN2中流動的電流小。如上所述，此時，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就會比輸入電流(I3)大。另一方面，第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流與浮游電流源I3的電流值相同。因此，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就會比第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流大，輸出端子Vout被放電，輸出端子Vout在與輸入端子Vin的電壓相比的低電位側(cè)成為穩(wěn)定狀態(tài)。即，圖1的差動放大電路由于上述特性離散而產(chǎn)生負(fù)的偏置。
另一方面，在連接狀態(tài)2，輸入端子Vin和輸出端子Vout的電壓相等時，輸入端與輸入端子Vin連接的晶體管MN2中流動的電流就會比晶體管MN1中流動的電流大。如上述說明了的，此時第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就會比輸入電流(I3)小。因此，第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流就會比第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出電流小，輸出端子Vout被充電，輸出端子Vout在與輸入端子Vin的電壓相比的高電位側(cè)成為穩(wěn)定狀態(tài)。即，圖1的差動放大電路由于上述特性離散而產(chǎn)生正的偏置。
這樣，在連接狀態(tài)1和連接狀態(tài)2中，對于晶體管的特性離散，輸出偏置的極性彼此反相，與參照圖13(a)、圖13(b)說明了的相同，周期性地切換連接狀態(tài)1和連接狀態(tài)2，就能使輸出偏置平均化，實效性地消除偏置。
在上述中，對于晶體管MN1的閾值電壓離散進行了說明，在差動對及電流鏡像對的各晶體管中產(chǎn)生了特性離散的場合也同樣能消除偏置。
另外，對電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流的關(guān)系沒有直接貢獻的電流源I1、I2、I3及放大段2即使產(chǎn)生特性離散也幾乎沒有對輸出偏置的影響。還有，在偏壓對的各晶體管中，即使產(chǎn)生特性離散也幾乎沒有對輸出偏置的影響。
參照圖10(A)、(B)來說明偏壓對的各晶體管的特性離散幾乎不影響輸出偏置的理由。圖10(A)是表示晶體管的Ids-Vds特性的圖。圖10(B)表示圖1的差動放大電路中的第1渥爾曼電流鏡像電路和供給其輸入電流的電流源Iin。在圖10(B)中，渥爾曼電流鏡像電路中，對于電流鏡像對(MP3、MP4)及2個偏壓對(MP5、MP6)、(MP7、MP8)，各自成對的晶體管以同一尺寸構(gòu)成，還有，各晶體管設(shè)計成在飽和區(qū)域動作。
在電流鏡像對(MP3、MP4)的晶體管間產(chǎn)生了特性離散(例如閾值電壓離散)的場合，晶體管MP3、MP4的柵極們、源極們各自共連，因而特性離散直接造成晶體管MP3、MP4的電流差，渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流就會產(chǎn)生偏離。另一方面，根據(jù)偏壓信號SB1、SB1B，偏壓對(MP5、MP6)被激活，偏壓對(MP7、MP8)被去激活(關(guān)斷)時，在偏壓對(MP5、MP6)的晶體管間產(chǎn)生了特性離散(例如閾值電壓離散)的場合，晶體管MP5、MP6的柵極們共連，而晶體管MP5、MP6的源極可取不同的電位。晶體管MP5的源極與晶體管MP3的漏極(N14)連接，晶體管MP6的源極與晶體管MP4的漏極(N13)連接。
如圖10(A)所示，晶體管在飽和區(qū)域動作時，即使漏極·源極電壓Vds有些變化，漏極·源極間電流(drain-to-source current)Ids的變化也十分小。即，在電流鏡像對(MP3、MP4)中沒有特性離散，晶體管MP3、MP4的電流彼此相等的場合，由于節(jié)點N13、N14的電位稍微移動，產(chǎn)生了特性離散的偏壓對(MP5、MP6)中也能流過彼此相等的電流。
即，偏壓對(MP5、MP6)的晶體管間的特性離散幾乎不影響渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流的關(guān)系。同樣，偏壓對(MP7、MP8)被激活時，在偏壓對(MP7、MP8)的晶體管間產(chǎn)生了特性離散的場合也幾乎不影響渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流的關(guān)系。
在圖1的差動放大電路中，第1渥爾曼電流鏡像電路是差動對的輸出電流被折回的折疊渥爾曼電流鏡像，而參照圖11(B)說明了的偏壓對的作用是相同的。即，即使偏壓對的晶體管間的特性離散產(chǎn)生，對于第1及第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入電流和輸出電流的關(guān)系也幾乎不帶來影響，因而不影響輸出偏置。
如上所述，圖1的差動放大電路，在連接狀態(tài)1連接狀態(tài)2的切換中，通過非反相輸入端和反相輸入端的調(diào)換以及在電流鏡像對和渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間連接的2個偏壓對的直線連接和交叉連接的切換，能以簡樸的構(gòu)成來實現(xiàn)切換，并且對于構(gòu)成差動放大電路的晶體管的特性離散，通過連接狀態(tài)1和連接狀態(tài)2的周期性的切換，實效性地消除輸出偏置。另外，對于晶體管的特性離散，切換地利用對輸出偏置的影響十分小的偏壓對的構(gòu)成是本發(fā)明重要的特征之一。
圖3是表示圖1所示的本發(fā)明的實施例的構(gòu)成的一個例子的圖。如圖3所示，放大段2具備源極與高位側(cè)電源VDD連接，柵極與端子N16連接，漏極與輸出端子Vout連接的PMOS晶體管MP10(輸出端子充電驅(qū)動用的輸出晶體管)；以及源極與低位側(cè)電源VSS連接，柵極與端子N26連接，漏極與輸出端子Vout連接的NMOS晶體管MN10(輸出端子放電驅(qū)動用的輸出晶體管)。
還有，在第1、第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出端子N16和N26之間，具備源極與端子N16連接，在柵極上輸入偏壓電壓BP2，漏極與端子N26連接的PMOS晶體管MP9；以及漏極與端子N16連接，在柵極上輸入偏壓電壓BN2，源極與端子N26連接的NMOS晶體管MN9。PMOS晶體管MP9、MN9、電流源I3分別構(gòu)成浮游電流源，夾介第1及第2渥爾曼電流鏡像電路，構(gòu)成了耦合2個差動對(MN1、MN2)、(MP1、MP2)的聯(lián)絡(luò)段10。浮游電流源MP9、MN9在第1渥爾曼電流鏡像的輸出電流比第2渥爾曼電流鏡像的輸出電流小時，分別壓低端子N16、N26的電位，由輸出晶體管MP10使輸出端子Vout充電。還有，在第1渥爾曼電流鏡像的輸出電流比第2渥爾曼電流鏡像的輸出電流大時，分別提升端子N16、N26的電位，由輸出晶體管MN10使輸出端子Vout放電。
圖4是表示圖1的實施例的變形例的圖。參照圖4，此差動放大電路，相對于圖1構(gòu)成，具備相位補償電容C1、C2，以開關(guān)SW5、SW6控制電容C1的連接，以開關(guān)SW7、SW8控制電容C2的連接。在電壓跟隨器構(gòu)成的差動放大電路中，相位補償電容C1、C2優(yōu)選的是連接在把輸入信號Vin變換為電流輸出的差動對的非反相輸入側(cè)晶體管的電流傳遞路徑上的端子和輸出端子Vout間。在圖4中，電容C1，一端與輸出端子Vout連接，另一端通過開關(guān)SW5、SW6而分別與端子N13、N14連接。電容C2，一端與輸出端子Vout連接，另一端通過開關(guān)SW7、SW8而分別與端子N23、N24連接。
開關(guān)SW5、SW7及SW6、SW8與圖2所示的開關(guān)SW1、SW3及SW2、SW4的接通·關(guān)斷控制相同。
在連接狀態(tài)1，開關(guān)SW1、SW3接通，晶體管MN1、MP1的共用的柵極成為非反相輸入端子，晶體管MN2、MP2的共用的柵極成為反相輸入端子。在第1渥爾曼電流鏡像電路中，偏壓信號SB1置于電壓BP1，偏壓對(MP5、MP6)被激活，PMOS晶體管MP4折回非反相輸入側(cè)晶體管MN1的電流，將其向第1渥爾曼電流鏡像的輸出端(N1 6)傳遞。因此，要在輸出端子Vout和PMOS晶體管MP4的漏極(N13)之間連接電容C1，就接通開關(guān)SW5，關(guān)斷開關(guān)SW6。還有，在第2渥爾曼電流鏡像電路中，偏壓信號SB2置于電壓BN1，偏壓對(MN5、MN6)被激活，NMOS晶體管MN4折回非反相輸入側(cè)晶體管MP1的電流，將其向第2渥爾曼電流鏡像的輸出端(N26)傳遞。因此，要在輸出端子Vout和NMOS晶體管MN4的漏極(N23)之間連接電容C2，就接通開關(guān)SW7，關(guān)斷開關(guān)SW8。
在連接狀態(tài)2，開關(guān)SW2、SW4接通，晶體管MN1、MP1的共用的柵極成為反相輸入端子，晶體管MN2、MP2的共用的柵極成為非反相輸入端子。在第1渥爾曼電流鏡像電路中，偏壓信號SB1B置于BP1，偏壓對(MP7、MP8)被激活，PMOS晶體管MP3折回非反相輸入側(cè)晶體管MN2的電流，將其向第1渥爾曼電流鏡像的輸出端(N16)傳遞。因此，要在輸出端子Vout和PMOS晶體管MP3的漏極(N14)之間連接電容C1，就接通開關(guān)SW6，關(guān)斷開關(guān)SW5。還有，在第2渥爾曼電流鏡像電路中，偏壓信號SB2B置于BN1，偏壓對(MN7、MN8)被激活，NMOS晶體管MN3折回非反相輸入側(cè)晶體管MP2的電流，將其向第2渥爾曼電流鏡像的輸出端(N26)傳遞。因此，要在輸出端子Vout和NMOS晶體管MN3的漏極(N24)之間連接電容C2，就接通開關(guān)SW8，關(guān)斷開關(guān)SW7。
另外，作為與圖4不同的相位補償電容C1、C2的連接構(gòu)成，可以是電容C1設(shè)置在輸出晶體管MP10的柵極(N1 6)和輸出端子間，電容C2設(shè)置在輸出晶體管MN10的柵極(N26)和輸出端子間的構(gòu)成。
圖5是表示本發(fā)明的別的實施例的構(gòu)成的圖。參照圖5，此實施例是從圖3的輸入差動段中刪掉第2差動對(MP1、MP2)和電流源I2，由1個差動對，即第1差動對(MN1、MN2)和電流源I1構(gòu)成的東西。對于第1渥爾曼電流鏡像電路(MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8)和第2渥爾曼電流鏡像電路(MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8)，耦合第1、第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端們及輸出段們的聯(lián)絡(luò)段10(I3、MP9、MN9)的構(gòu)成與圖3所示的上述第1實施例相同。還有，放大段MP10、MN10的構(gòu)成也與圖3所示的上述第1實施例相同。
在圖3的差動放大電路中，是具備第1及第2差動對，輸入端子Vin和輸出端子Vout分別與第1及第2差動對各自的非反相輸入和反相輸入連接，各自的差動對的輸出電流在第1及第2渥爾曼電流鏡像的輸出電流中起作用的構(gòu)成。并且第1渥爾曼電流鏡像的輸出電流增加/減少時，第2渥爾曼電流鏡像的輸出電流產(chǎn)生減少/增加的相反作用而控制輸出晶體管MP10、MN10的充電及放電動作。
相比之下，在圖5的差動放大電路中，是輸入端子Vin和輸出端子Vout分別與第1差動對(MN1、MN2)的非反相輸入和反相輸入連接，第1差動對的輸出電流在第1渥爾曼電流鏡像的輸出電流中起作用的構(gòu)成。第2渥爾曼電流鏡像把與第1渥爾曼電流鏡像共用的電流源I3作為輸入電流，所以第2渥爾曼電流鏡像的輸出電流成為電流源I3的鏡像電流，輸出晶體管MP10、MN10與該鏡像電流和第1渥爾曼電流鏡像的輸出電流的電流差對應(yīng)而動作。
因而，如圖5所示，即使是只具備第1及第2差動對中的一方差動對的構(gòu)成，也能作為差動放大電路正常動作。并且，與圖2同樣地控制偏壓信號SB1、SB1B、SB2、SB2B、開關(guān)SW1～SW4，就能與圖3的差動放大電路相同，實效性地消除晶體管的特性離散所涉及的輸出偏置。
圖6是表示在圖5中具備多個并聯(lián)的同極性(同一導(dǎo)電型)的差動對的構(gòu)成的圖，第1渥爾曼電流鏡像電路(MP3、MP4、MP5、MP6、MP7、MP8)，第2渥爾曼電流鏡像電路(MN3、MN4、MN5、MN6、MN7、MN8)，耦合第1、第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端們及輸出段們的聯(lián)絡(luò)段10(I3、MP9、MN9)的構(gòu)成與圖3所示的上述第1實施例相同。還有，放大段MP10、MN10的構(gòu)成與圖3所示的上述第1實施例也相同。
作為輸入差動段，具備源極共連而構(gòu)成第1差動對的NMOS晶體管MN1A、MN2A；源極共連而構(gòu)成第2差動對的NMOS晶體管MN1B、MN2B；在構(gòu)成第1差動對的NMOS晶體管MN1A、MN2A的共用的源極和低位側(cè)電源VSS之間連接的恒流源I1A；以及在構(gòu)成第2差動對的NMOS晶體管MN1B、MN2B的共用的源極和低位側(cè)電源VSS之間連接的恒流源I1B。構(gòu)成第1差動對的NMOS晶體管MN1A、MN2A的漏極分別與構(gòu)成第2差動對的PMOS晶體管MN1B、MN2B的漏極連接，而且分別與MP4、MP6的連接點(N13)、MP3、MP5的連接點(N14)連接。電流源I1A、I1B也可以作為共用的電流源。
作為對差動放大電路的輸入端子Vin1、Vin2、Vin3及輸出端子Vout和第1及第2差動對(MN1A、MN2A)、(MN1B、MN2B)各自的柵極的連接進行控制的輸入切換電路，具備開關(guān)SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7、SW8。
在NMOS晶體管MN1A的柵極和輸入端子Vin1、輸出端子Vout間連接有開關(guān)SW1、SW4。
在NMOS晶體管MN2A的柵極和輸入端子Vin1、輸出端子Vout間連接有開關(guān)SW2、SW3。
在NMOS晶體管MN1B的柵極和輸入端子Vin2、Vin3間連接有開關(guān)SW5、SW6。
在NMOS晶體管MN2B的柵極和輸入端子Vin3、Vin2間連接有開關(guān)SW7、SW8。
在圖6中，為簡單起見，表示2個同極性差動對的構(gòu)成。另外，具備多個差動對的差動放大器已有各種提案。專利文獻3(特開2001-34234號公報(第5圖))、專利文獻4(特開2002-43944號公報(第2圖，第3圖))中披露了多個差動對的反相輸入端全部與輸出端子反饋連接的構(gòu)成。專利文獻5(特開2005-130332號公報(第1圖，第26圖))中披露了多個差動對的反相輸入端有1個反饋連接，其余差動對的反相輸入端上也被供給給定的輸入信號的構(gòu)成等。在專利文獻5的第7圖等中披露了共用負(fù)載電路的電流鏡像，具備3個并聯(lián)差動對的構(gòu)成，取為2個信號輸入(相當(dāng)子Vin2＝Vin3)的外插放大器。圖6表示在圖5的差動放大電路中追加差動對，擴展為具備2個共用負(fù)載電路的同極性的差動對的差動放大電路。還有，具備3個以上同極性的差動對的差動放大電路只要進行與圖6相同的擴展即可。
它們怎樣連接并聯(lián)連接的多個差動對的差動輸入是重要的，放大段自身的構(gòu)成是任意的。
圖6所示的電路構(gòu)成，是在具備并聯(lián)連接的多個差動對，包含接受上述多個差動對的輸出電流的渥爾曼電流鏡像的差動放大電路中，能以簡單的構(gòu)成使正的輸出偏置和負(fù)的輸出偏置平均化(抵消)，使輸出電壓高精度化的差動放大電路。
圖7是表示圖6的開關(guān)SW1～SW8、偏壓信號SB1、SB1B、SB2、SB2B的設(shè)定的圖。
在第1期間(連接狀態(tài)1)，SW1、SW3、SW5、SW7接通，SW2、SW4、SW6、SW8關(guān)斷。此時，第1差動對的晶體管MN1A、MN2A的柵極分別與輸入端子Vin1和輸出端子Vout連接。還有，第2差動對的晶體管MN1A、MN2A的柵極分別與輸入端子Vin2、Vin3連接。偏壓信號SB1置于BP1，互補的偏壓信號SB1B置于高位側(cè)電源電壓VDD，偏壓信號SB2置于BN1，互補的偏壓信號SB2B置于低位側(cè)電源電壓VSS。此時，偏壓對(MP5、MP6)、(MN5、MN6)被激活。差動對(MN1A、MN2A)的輸入對(柵極)成為非反相輸入端子、反相輸入端子，Vin1、Vout被輸入，在差動對(MN1B、MN2B)的柵極上輸入Vin2、Vin3。因為差動對(MN1A、MN2A)的輸出對、差動對(MN1B、MN2B)的輸出對是連接著的，所以各自的差動對的輸出電流被合成而在第1渥爾曼電流鏡像的輸出電流中起作用。在2個差動對(MN1A、MN2A)、(MN1B、MN2B)的各晶體管以同一尺寸構(gòu)成的場合，差動對(MN1A、MN2A)的非反相輸入端子的電壓Vin1和反相輸入端子的電壓Vout的差電壓(Vin1-Vout)受到反饋控制，與差動對(MN1B、MN2B)的差電壓(Vin2-Vin3)相比，符號相反，絕對值相等。因而，能獲得Vout＝Vin1+Vin2-Vin3的輸出電壓。
在第2期間(連接狀態(tài)2)，開關(guān)SW1、SW3、SW5、SW7關(guān)斷，SW2、SW4、SW6、SW8接通。此時，第1差動對(MN1A、MN2A)的輸入對(柵極)，與第1期間(連接狀態(tài)1)調(diào)換，成為反相輸入端子、非反相輸入端子，分別與輸出端子Vout、輸入端子Vin1連接。第2差動對(MN1B、MN2B)的輸入對(柵極)分別與輸入端子Vin3、Vin2連接。偏壓信號SB1置于高位側(cè)電源電壓VDD，互補的偏壓信號SB1B置于BP1，偏壓信號SB2置于低位側(cè)電源電壓VSS，互補的偏壓信號SB2B置于BN1，偏壓對(MP7、MP8)、(MN7、MN8)被激活。在此場合，在輸出端子Vout上，與連接狀態(tài)1相同，輸出Vout＝Vin1+Vin2-Vin3。
通過連接狀態(tài)1和連接狀態(tài)2的周期性的切換來調(diào)換第1及第2差動對的反相輸入端子和非反相輸入端子，并且調(diào)換差動對及渥爾曼電流鏡像電路各自的輸出電流的傳遞路徑。這樣就能對于晶體管的特性離散，實效性地消除輸出偏置。
另外，在連接狀態(tài)1及連接狀態(tài)2中，輸出端子電壓Vout為(Vin1+Vin2-Vin3)，不過，在圖6中，設(shè)Vin1＝Vin2的話，如專利文獻5中披露的，Vout就成為對Vin1和Vin3進行外分的電壓(2Vin1-Vin3)；設(shè)Vin3＝Vout的話，如專利文獻3中披露的，Vout就成為對Vin1和Vin2進行內(nèi)分的的電壓{(Vin1+Vin2)/2}。
圖8(A)是表示生成偏壓信號SB2、SB2B，圖8(B)是表示生成偏壓信號SB1、SB1B的電路的構(gòu)成的圖。圖8(C)是表示開關(guān)的切換控制的圖。在連接狀態(tài)1，開關(guān)SW11、SW13、SW15、SW17接通，向偏壓信號SB1供給BP1，向偏壓信號SB2供給BN1，分別向SB1B、SB2B供給VDD、VSS。在連接狀態(tài)2，開關(guān)SW12、SW14、SW16、SW18接通，向偏壓信號SB1B供給BP1，向偏壓信號SB2B供給BN1，分別向SB1、SB2供給VDD、VSS。當(dāng)然，圖8(A)、圖8(B)可以在多個差動放大電路中共有。
圖9是表示本發(fā)明的別的實施例的驅(qū)動器的構(gòu)成的圖，是表示基于視頻信號來對液晶面板等顯示部的數(shù)據(jù)線進行驅(qū)動的數(shù)據(jù)驅(qū)動器的構(gòu)成的圖。參照圖9，此數(shù)據(jù)驅(qū)動器具備灰度等級電壓產(chǎn)生電路510、多個解碼器(選擇電路)520、多個緩沖電路(驅(qū)動器電路)530和基于控制信號來控制偏壓電壓的切換的偏壓電壓控制電路540(參照圖8)。
灰度等級電壓產(chǎn)生電路510由連接在電壓VA和VB間的電阻串構(gòu)成，從電阻串的各分接抽頭輸出灰度等級輸出所需的灰度等級電壓(參照電壓)。
解碼器520輸入從灰度等級電壓產(chǎn)生電路510輸出的灰度等級電壓及視頻數(shù)字信號，選擇與視頻數(shù)字信號對應(yīng)的灰度等級電壓，向緩沖器電路530的輸入端子Vin(包含輸入端子Vin1、Vin2、Vin3)輸出。
緩沖器電路530由參照圖1至圖7說明了的上述實施例的差動放大電路(電壓跟隨器構(gòu)成)構(gòu)成，輸入到數(shù)據(jù)驅(qū)動器的控制信號進行各差動放大電路(緩沖電路530)的輸入切換電路的各開關(guān)的接通、關(guān)斷控制，并且進行偏壓電壓控制電路540的各開關(guān)的接通、關(guān)斷控制，生成輸入到各差動放大電路的偏壓信號?？刂菩盘?，在各差動放大電路中設(shè)為使圖2、圖7、圖8(C)所示的連接狀態(tài)1和連接狀態(tài)2交替切換的信號。各緩沖電路530的輸出與顯示部的數(shù)據(jù)線連接。
解碼器520和緩沖器電路530按每數(shù)據(jù)線來設(shè)置，灰度等級電壓產(chǎn)生電路510由全輸出共用。還有，輸入由數(shù)據(jù)寄存器、鎖存器、電平移位器等(都未圖示)處理了的數(shù)字信號作為輸入到解碼器520的視頻數(shù)字信號。
圖10(A)是表示晶體管的Ids-Vds特性的圖。圖10(B)是表示本發(fā)明所涉及的渥爾曼電流鏡像的構(gòu)成的一個例子的圖。本發(fā)明中，不只是具備渥爾曼電流鏡像的差動放大電路，而且，作為渥爾曼電流鏡像單體，也能通過偏壓信號SB1、SB1B的控制，對于晶體管的特性離散，使得平均化了的高精度電流輸出成為可能。在圖1的說明中，如參照圖10說明了的，即使在偏壓對的各晶體管MP5～MP8中產(chǎn)生了特性離散的場合，對渥爾曼電流鏡像的輸入電流和輸出電流的關(guān)系也不會帶來影響，只有電流鏡像對(MP3、MP4)的晶體管間的特性離散，才會使渥爾曼電流鏡像的輸入電流和輸出電流產(chǎn)生電流差。然而，在本發(fā)明的渥爾曼電流鏡像中，根據(jù)偏壓信號SB1、SB1B，擇一地選擇偏壓對(MP5、MP6)和偏壓對(MP7、MP8)的激活、去激活，從而調(diào)換電流鏡像對(MP3、MP4)的輸入側(cè)和輸出側(cè)，使得渥爾曼電流鏡像的輸出電流的偏置電流成為相反極性。周期性地進行此切換，就能獲得平均化(抵消)了的高精度輸出電流。
以上就上述實施例說明了本發(fā)明，當(dāng)然，本發(fā)明不只限于上述實施例的構(gòu)成，而是還包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)本領(lǐng)域技術(shù)人員能做的各種變形、修正。
權(quán)利要求
1.一種差動放大電路，其特征在于，包含至少1個差動對；以及與上述差動對連接的負(fù)載電路，上述負(fù)載電路具備渥爾曼電流鏡像電路，上述渥爾曼電流鏡像電路包含第1晶體管對；在上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間按渥爾曼方式直線連接的第2晶體管對；以及在上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間按渥爾曼方式交叉連接的第3晶體管對，上述第2及第3晶體管對，分別通過被施加的第1及第2偏壓信號的電壓值的切換而被控制激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)，被控制成，一方為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大電路，其特征在于，上述第1晶體管對具備第1信號端子與第1電源共連，控制端子共連的第1及第2晶體管，上述第2晶體管對具備第1信號端子分別與上述第1及第2晶體管的第2信號端子連接，控制端子共連的第3及第4晶體管，上述第3晶體管對具備第1信號端子分別與上述第2及第1晶體管的第2信號端子連接，控制端子共連的第5及第6晶體管，上述第3及第5晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成渥爾曼電流鏡像電路的輸入端，并且與上述第1及第2晶體管的共連的控制端子連接，上述第4及第6晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成渥爾曼電流鏡像電路的輸出端，上述第3及第4晶體管的共連的控制端子上連接電壓值可切換的上述第1偏壓信號，上述第5及第6晶體管的共連的控制端子上連接電壓值可切換的上述第2偏壓信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差動放大電路，其特征在于，上述差動對的輸出對分別與上述第1晶體管的第2信號端子和上述第3及第6晶體管的各第1信號端子的連接節(jié)點以及上述第2晶體管的第2信號端子和上述第4及第5晶體管的各第1信號端子的連接節(jié)點連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大電路，其特征在于，在第1電源和第2電源間，具備與上述渥爾曼電流鏡像電路對向配置，與上述渥爾曼電流鏡像電路相比為相反電動型的別的渥爾曼電流鏡像電路，上述別的渥爾曼電流鏡像電路包含第4晶體管對；在上述第4晶體管對和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間直線連接的第5晶體管對；以及在上述第4晶體管對和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間交叉連接的第6晶體管對，上述第5及第6晶體管對，分別通過被施加的第3及第4偏壓信號的電壓值的切換而被控制激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)，被控制成，一方為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的差動放大電路，其特征在于，上述第4晶體管對具備第1信號端子與上述第2電源共連，控制端子共連的第7及第8晶體管，上述第5晶體管對具備第1信號端子分別與上述第7及第8晶體管的第2信號端子連接，控制端子共連的第9及第10晶體管，上述第6晶體管對具備第1信號端子分別與上述第8及第7晶體管的第2信號端子連接，控制端子共連的第11及第12晶體管，上述第9及第11晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成上述別的電流鏡像電路的輸入端，與上述第7及第8晶體管的共連的控制端子連接，上述第10及第12晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成上述別的電流鏡像電路的輸出端，上述第9及第10晶體管的共連的控制端子上連接電壓值可切換的上述第3偏壓信號，上述第11及第12晶體管的共連的控制端子上連接電壓值可切換的上述第4偏壓信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的差動放大電路，其特征在于，具備與上述差動對相比為相反導(dǎo)電型的別的差動對，上述相反導(dǎo)電型的別的差動對的輸入對分別與上述差動對的輸入對連接，上述相反導(dǎo)電型的別的差動對的輸出對與上述別的渥爾曼電流鏡像電路連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的差動放大電路，其特征在于，在上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸入端之間以及上述渥爾曼電流鏡像電路的輸出端和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸出端之間分別具備電流源電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大電路，其特征在于，具備輸入端與上述渥爾曼電流鏡像的輸出端連接，輸出端與上述差動放大電路的輸出端子連接的輸出放大段。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的差動放大電路，其特征在于，具備輸入端分別與上述渥爾曼電流鏡像電路的輸出端和上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸出端連接，輸出端與上述差動放大電路的輸出端子連接的輸出放大段。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的差動放大電路，其特征在于，上述輸出放大段具備連接在上述第1電源和上述差動放大電路的輸出端子間，控制端子與上述渥爾曼電流鏡像電路的輸出端連接的第1輸出晶體管；以及連接在上述第2電源和上述差動放大電路的輸出端子間，控制端子與上述別的渥爾曼電流鏡像電路的輸出端連接的第2輸出晶體管。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差動放大電路，其特征在于，具備對構(gòu)成上述差動對的輸入對的第1及第2輸入和上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子間的連接進行切換的輸入切換電路，上述輸入切換電路如下進行切換控制分別把上述第1及第2輸入與上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子連接，或者分別把上述第1及第2輸入與上述差動放大電路的輸出端子及輸入端子連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的差動放大電路，其特征在于，上述第1及第2偏壓信號的電壓值的切換和上述輸入切換電路中的構(gòu)成上述差動對的輸入對的第1及第2輸入和上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子的連接切換是聯(lián)動進行的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的差動放大電路，其特征在于，具備輸出對分別與上述差動對的輸出對連接，與共用上述負(fù)載電路的上述差動對相比為同一導(dǎo)電型的別的差動對，與上述同一導(dǎo)電型的別的差動對的輸入對所對應(yīng)的輸入端子的連接也是與上述第1及第2偏壓信號的電壓值的切換聯(lián)動而進行切換的。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差動放大電路，其特征在于，具備在上述第1及第2偏壓信號中的一方偏壓信號為把上述一方偏壓信號所連接的晶體管對設(shè)定為激活狀態(tài)的電壓值時，另一方偏壓信號設(shè)定為把上述另一方偏壓信號所連接的晶體管對設(shè)定為去激活狀態(tài)的電壓值的電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求5所述的差動放大電路，其特征在于，具備在上述第3及第4偏壓信號中的一方偏壓信號為把上述一方偏壓信號所連接的晶體管對設(shè)定為激活狀態(tài)的電壓值時，另一方偏壓信號設(shè)定為把上述另一方偏壓信號所連接的晶體管對設(shè)定為去激活狀態(tài)的電壓值的電路。
16.一種差動放大電路，其特征在于，具備由第1電流源驅(qū)動，由第1導(dǎo)電型的晶體管對組成的第1差動對；構(gòu)成上述第1差動對的負(fù)載電路的第1渥爾曼電流鏡像電路；由第2電流源驅(qū)動，由第2導(dǎo)電型的晶體管對組成的第2差動對；構(gòu)成上述第2差動對的負(fù)載電路的第2渥爾曼電流鏡像電路；以及輸入端分別與上述第1渥爾曼電流鏡像電路的輸出端和上述第2渥爾曼電流鏡像電路的輸出端連接，輸出端與差動放大電路的輸出端子連接的輸出放大段，上述第1及第2差動對的輸入對共連，上述第1渥爾曼電流鏡像電路，具備控制端子共連的第1晶體管對；以及在共連的控制端子上分別接受第1及第2偏壓信號的第2及第3晶體管對，上述第1至第3晶體管對為第2導(dǎo)電型，上述第2晶體管對直線連接在上述第1晶體管對和上述第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第3晶體管對交叉連接在上述第1晶體管對和上述第1渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第2渥爾曼電流鏡像電路，具備控制端子共連的第4晶體管對；以及在共連的控制端子上分別接受第3及第4偏壓信號的第5及第6晶體管對，上述第4至第6晶體管對為第1導(dǎo)電型，上述第5晶體管對直線連接在上述第4晶體管對和上述第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第6晶體管對交叉連接在上述第4晶體管對和上述第2渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，分別對上述第1及第2偏壓信號的電壓值進行控制，使得在上述第2及第3晶體管對中的一方成為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)，分別對上述第3及第4偏壓信號的電壓值進行控制，使得在上述第5及第6晶體管對中的一方成為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)，對于直線連接的上述第2及第5晶體管對們，激活和去激活由同一定時來控制，對于交叉連接的上述第3及第6晶體管對們，激活和去激活由同一定時來控制。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的差動放大電路，其特征在于，還具備對上述第1及第2差動對的輸入對的共連的第1及第2輸入和上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子間的連接進行切換的輸入切換電路，上述輸入切換電路進行切換控制，使得在上述第2及第5晶體管對被激活了時，分別把上述第1及第2輸入與上述差動放大電路的輸入端子及輸出端子連接，在上述第3及第6晶體管對被激活了時，分別把上述第1及第2輸入與上述差動放大電路的輸出端子及輸入端子連接。
18.一種差動放大電路，其特征在于，包含至少1個差動對和與上述差動對連接的負(fù)載電路，上述負(fù)載電路具備渥爾曼電流鏡像電路，上述渥爾曼電流鏡像電路包含第1晶體管對；以及在上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間串聯(lián)連接的渥爾曼部，基于被輸入的控制信號，上述第1晶體管對和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間的連接形態(tài)可自由切換為夾介上述渥爾曼部的直線連接或交叉連接。
19.一種數(shù)據(jù)驅(qū)動器，具備權(quán)利要求1所述的差動放大電路，由上述差動放大電路的輸出端子來驅(qū)動數(shù)據(jù)線。
20.一種顯示裝置，具備權(quán)利要求1所述的差動放大電路，將其作為緩沖電路。
21.一種渥爾曼電流鏡像電路，其特征在于，具備第1信號端子與電源連接，控制端子共連的第1及第2晶體管；第1信號端子分別與上述第1及第2晶體管的第2信號端子連接，在共連的控制端子上接受第1偏壓信號的第3及第4晶體管；以及第1信號端子分別與上述第2及第1晶體管對的第2信號端子連接，在共連的控制端子上接受第2偏壓信號的第5及第6晶體管，上述第3及第5晶體管的第2信號端子共連而構(gòu)成渥爾曼電流鏡像電路的輸入端，并且與上述第1及第2晶體管的共連的控制端子連接，上述第4及第6晶體管的第2信號端子共連，構(gòu)成渥爾曼電流鏡像電路的輸出端。
全文摘要
一種差動放大電路，以簡易的電路構(gòu)成來實現(xiàn)偏置電壓的影響小的運算放大器。上述差動放大電路，包含差動對(MN1、MN2)和構(gòu)成上述差動對的負(fù)載電路的渥爾曼電流鏡像電路，渥爾曼電流鏡像電路具備控制端子共連的第1晶體管對(MP3、MP4)；以及在共連的控制端子上分別接受偏壓信號的第2、第3晶體管對(MP5、MP6)、(MP7、MP8)，上述第2晶體管對(MP5、MP6)直線連接在上述第1晶體管對(MP3、MP4)和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端(N15)和輸出端(N16)之間，上述第3晶體管對(MP7、MP8)交叉連接在上述第1晶體管對(MP3、MP4)和上述渥爾曼電流鏡像電路的輸入端和輸出端之間，上述第2、第3晶體管對分別通過偏壓電壓值的切換來控制激活狀態(tài)和去激活狀態(tài)，并且控制成，一方為激活狀態(tài)時，另一方成為去激活狀態(tài)。
文檔編號G09G3/36GK1996749SQ20071000146
公開日2007年7月11日 申請日期2007年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者土弘, 石井順一郎, 西村浩一 申請人:恩益禧電子股份有限公司