專利名稱：差分放大器和源極驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及差分放大器和源極驅(qū)動(dòng)器，并且，特別地，涉及在驅(qū)動(dòng)液晶顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器中的差分放大器和包括該差分放大器的源極驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
驅(qū)動(dòng)液晶顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器包括差分放大器作為源極放大器。源極驅(qū)動(dòng)器首先分壓通過電阻器外部施加的Y (伽瑪)電壓以生成液晶灰階基準(zhǔn)電壓并且然后通過D/A 轉(zhuǎn)換器選擇基準(zhǔn)電壓。為了減少阻抗并且精細(xì)地調(diào)整基準(zhǔn)電壓，選擇的基準(zhǔn)電壓被輸入到電壓跟隨器構(gòu)造中的源極放大器。源極放大器的輸出被連接到液晶面板的源極端子，并且通過來自于源極放大器的輸出驅(qū)動(dòng)面板像素電容器。用作TV或者PC顯示器的新近的液晶顯示裝置具有更大的屏幕和更高的分辨率。 根據(jù)此趨勢(shì)，要求源極驅(qū)動(dòng)器具有在較低的功率下以更高的速度驅(qū)動(dòng)更大的負(fù)載的能力。 特別地，為了高分辨率彩色液晶進(jìn)行灰階強(qiáng)度的增加，并且已經(jīng)從260000色(每紅、綠以及藍(lán)色6位)過渡到16. 7百萬色(8位)，并且到十億色(10位)。隨著位的數(shù)目的增加，輸入到源極驅(qū)動(dòng)器的灰階電壓增加，例如6位情況下的64 灰階、8位情況下的256個(gè)灰階、以及10位情況下的IOM個(gè)灰階?；译A電壓的增加導(dǎo)致輸入到源極驅(qū)動(dòng)器的步進(jìn)(step)的減少。因此，在源極放大器中要求輸出電壓精度的提高， 并且諸如輸入-輸出偏移、輸出偏差以及振幅差偏差的性質(zhì)規(guī)格變得更加嚴(yán)格。圖4示出用作源極放大器的典型的電路。圖4中所示的差分放大器200是所謂的軌對(duì)軌放大器。差分放大器200被粗略地分為輸入級(jí)210、中間級(jí)220、以及最后級(jí)230。圖5示出圖4中所示的差分放大器200的簡(jiǎn)單圖示。如圖5中所示，差分放大器 300被大致地劃分為輸入級(jí)110、中間級(jí)120、以及最后級(jí)130。輸入級(jí)110包括導(dǎo)電類型彼此相反的差分對(duì)以實(shí)施軌對(duì)軌構(gòu)造。具體地，輸入級(jí)110包括Nch差分對(duì)111，該Nch差分對(duì)111由具有公共連接到恒流源111的源極的Nch MOS晶體管(NchTr)MNll和麗12構(gòu)成； 和Pch差分對(duì)115，該P(yáng)ch差分對(duì)115由具有公共連接到恒流源115的源極的Pch MOS晶體管(PchTr)MPll 和 MP12 構(gòu)成。在下文中描述差分放大器300的輸入電壓范圍。假定源極放大器的“ + ”電源(高電源)是VDD，并且源極放大器的“-”電源(低電源)是VSS。當(dāng)從輸入端子IN31輸入的輸入電壓Vin31低至接近于-電源電壓VSS時(shí)，Pch差分對(duì)115的Pch MOS晶體管MPll和 MP12工作。另一方面，當(dāng)輸入電SVin31高至接近于+電源電壓VDD時(shí)，Nch差分對(duì)111的 Nch MOS晶體管麗11和麗12工作。當(dāng)輸入電壓Vin31是它們之間的中間電壓時(shí)，Pch差分對(duì)115的Pch MOS晶體管MPll和MP12與Nch差分對(duì)111的Nch MOS晶體管MNll和MNl2工作。因此，使用差分放大器300的源極放大器300的源極放大器能夠獲得在基本上所有的電源電壓的輸入范圍內(nèi)工作的輸入級(jí)110。通過伽瑪電壓的電阻器分壓獲得的電壓被輸入到源極放大器，并且用于正和負(fù)的與具有64個(gè)灰階(6位)至256個(gè)灰階(8位)的極性信號(hào)POL相對(duì)應(yīng)的電壓已經(jīng)變成主流。隨著位的數(shù)目增加，灰階之間的亮度差變得不容易辨認(rèn)，因此展現(xiàn)平滑的高質(zhì)量圖畫。 然而，隨著位的數(shù)目增加，選擇通過電阻器分壓生成的電壓的D/A轉(zhuǎn)換器電路的尺寸增加。為了避免此問題，具有大數(shù)目的數(shù)位的產(chǎn)品對(duì)源極放大器采用內(nèi)插功能。圖6示出用于具有內(nèi)插功能的源極放大器的差分放大器。參考圖6，差分放大器400具有下述構(gòu)造，其中由具有公共連接到恒流源112的源極的Nch MOS晶體管麗13和麗14構(gòu)成的Nch 差分對(duì)112，和由具有公共連接到恒流源114的源極的Pch MOS晶體管MP13和MP14構(gòu)成的 Pch差分對(duì)116被添加到圖5中所示的差分放大器300。Nch差分對(duì)112的Nch MOS晶體管麗13和麗14與具有公共連接的漏極的Nch差分對(duì)111的Nch MOS晶體管MNll和MN12并聯(lián)地連接。同樣地，Pch差分對(duì)116的Pch MOS 晶體管MP13和MP14與具有公共連接的漏極的Pch差分對(duì)115的Pch MOS晶體管MPll和 MP12并聯(lián)地連接。此外,還增加了作為到Nch MOS晶體管MN14和Pch MOS晶體管MP14的輸入的輸入端子IN2。注意，Nch MOS晶體管麗12和Pch MOS晶體管MP12的輸入是輸入端子 INl。差分放大器400具有內(nèi)插功能，S卩，內(nèi)插一電壓，該電壓以1 1的比率來對(duì)輸入到輸入端子mi的輸入電壓Vinl和輸入到輸入端子IN2的輸入電壓Vin2進(jìn)行內(nèi)部分壓。通過內(nèi)插功能，能夠輸出(Vinl+Vin2)/2的輸出電壓V。ut。例如，當(dāng)輸出設(shè)定電壓是Vl時(shí)，Vl+α (V)的電壓輸入到輸入端子INl，并且 Vl-α (V)的電壓輸入到輸入端子ΙΝ2。然后，是Vl的在輸入端子mi和ΙΝ2之間的中間電壓被輸出到輸出端子OUT。此外，當(dāng)輸出設(shè)定電壓是Vl+α (V)時(shí)，Vl+α (V)的電壓被輸入到輸入端子mi和IN2。是Vl+α (V)的在輸入端子mi和IN2之間的中間電壓被輸出到輸出端子OUT。另一方面，當(dāng)輸出設(shè)定電壓是Vl-α (V)時(shí)，Vl-α (V)的電壓被輸入到輸入端子mi和IN2。然后，是Vl-α (V)的在輸入端子mi和ΙΝ2之間的中間電壓被輸出到輸出端子OUT。這樣，在差分放大器400中，如果存在兩級(jí)輸入電壓Vl+α (V)和Vl-α (V)，那么通過使用內(nèi)插功能能夠輸出三級(jí)輸出電壓V。ut，Vl+α (V)、Vl(V)以及Vl-α (V)0具體地，相對(duì)于輸出灰階的數(shù)目能夠減少輸入灰階電源線的數(shù)目。這消除了將Vl (V)輸入到差分放大器400的需要，使得能夠減少D/A轉(zhuǎn)換器的電路尺寸。然而，差分放大器400具有下述缺點(diǎn)，即當(dāng)輸出設(shè)定電壓(即，輸入電壓)是接近于-電源電壓VSS或者+電源電壓VDD的電壓時(shí)，輸入和輸出之間的偏移劣化。在下文中參考圖7進(jìn)行描述。在圖7中，上部示出差分放大器400的輸入-輸出偏移電壓V。s，并且下部示出Nch差分對(duì)111和112以及Pch差分對(duì)115和116的各自的狀態(tài)。水平軸表示輸出設(shè)定電壓。注意，輸入電壓具有Vinl > Vin2的關(guān)系，并且輸入-輸出偏移電壓V。s是 V。ut-(Vinl+Vin2)/2。允許Nch輸入級(jí)工作的輸入電壓等于或者高于是Nch差分對(duì)111和112的工作閾值的VT(MN11 14)+VDS (111，112)。另一方面，允許Pch輸入級(jí)工作的輸入電壓等于或者高于是Pch差分對(duì)115和116的工作閾值的VT(MP11 14)+VDS (115，116)。注意，在本說明書中，從與+電源電壓VDD的電壓差，而不是輸入電壓的絕對(duì)值方面來描述Pch差分對(duì) 115和116的工作閾值。具體地，在Pch差分對(duì)115和116中，“等于或者高于工作閾值”意指輸入電壓與+電源電壓VDD之間的電勢(shì)差大，并且“等于或者小于工作閾值”意指輸入電壓和+電源電壓之間的電勢(shì)差小。因此，參考圖7，Nch輸入級(jí)和Pch輸入級(jí)在等于或者高于Nch差分對(duì)111和112 的工作閾值并且等于或者高于Pch差分對(duì)115和116的工作閾值的電壓范圍(4)中工作。另一方面，在等于或者小于Nch差分對(duì)112的工作閾值的電壓范圍(3)中，Nch差分對(duì)112以閾值或者更低電壓進(jìn)行工作，并且Nch差分對(duì)111和Pch輸入級(jí)工作。此外，在等于或者小于Nch差分對(duì)111的工作閾值的電壓范圍O)中，僅Nch差分對(duì)112被完全地截止，Nch差分對(duì)111以閾值或者更低電壓進(jìn)行工作，并且Pch輸入級(jí)工作。在Nch輸入級(jí)被完全地截止的電壓范圍(1)中，僅Pch輸入級(jí)工作。同樣地，在等于或者小于Pch差分對(duì)115的工作閾值的電壓范圍(5)中，Pch差分對(duì)115以閾值或者更低電壓進(jìn)行工作，并且Pch差分對(duì)116和Nch輸入級(jí)工作。此外，在等于或者低于Pch差分對(duì)116的工作閾值的電壓范圍(6)中，僅Pch差分對(duì)115被完全地截止，Pch差分對(duì)116以閾值或者更低電壓進(jìn)行工作，并且Nch輸入級(jí)工作。在Pch輸入級(jí)被完全地截止的電壓范圍(7)中，僅Nch輸入級(jí)工作。根據(jù)圖7顯然的是，在差分放大器400中，在電壓范圍O)、(3)、(5)以及(7)中， 輸入-輸出偏移劣化。這樣，在差分放大器400中，低于構(gòu)成輸入級(jí)110的差分對(duì)的工作閾值的電壓被輸入到輸入端子mi和IN2中的一個(gè)的狀態(tài)下的內(nèi)插功能的使用引起輸入-輸出偏移的劣化。這意味著在對(duì)應(yīng)于輸入-輸出偏移劣化的電壓范圍的灰階中不能夠執(zhí)行高精度的內(nèi)插。使用輸出設(shè)定電壓是Vl，并且輸出設(shè)定電壓Vl接近于-電源電壓VSS的情況作為示例，在下文中描述引起差分放大器400中的輸入-輸出偏移的劣化的機(jī)制。Vl+α (V)被作為輸入電壓Vinl輸入到輸入端子INl，并且Vl-α (V)被作為輸入電壓Vin2輸入到輸入端子ΙΝ2。在這樣的情況下，理想的是，是Vl的在輸入端子mi和IN2之間的中間電壓被輸出到輸出端子OUT作為輸出電壓V。ut。假定Nch輸入級(jí)的工作閾值是VI。Nch差分對(duì)111的匪11和麗12工作，因?yàn)榈捷斎攵俗觤i的輸入電壓Vinl等于或者高于工作閾值。然而，在工作閾值或者更低電壓的情況下，Nch差分對(duì)112的MN13和MN14處于工作狀態(tài)中，因?yàn)榈捷斎攵俗覫N2的輸入電壓 Vin2低于工作閾值。換言之，盡管Pch輸入級(jí)執(zhí)行負(fù)反饋工作以收斂于Vl作為理想，但是Nch輸入級(jí)執(zhí)行負(fù)反饋工作使得輸出收斂于Vl+α (V)，因?yàn)閮HNch差分對(duì)111在工作。因此，在Pch輸入級(jí)和Nch輸入級(jí)之間出現(xiàn)收斂電壓的差，并且輸出電壓V。ut具有“ + ”方向上的偏移，與作為結(jié)果的+α (V)相同。如上所述，當(dāng)輸出接近于-電源電壓的電壓時(shí)，隨著輸入電壓Vinl和Vin2變低，兩個(gè) Nch差分對(duì)111和112 —個(gè)接一個(gè)地停止工作，并且，在其處理中，出現(xiàn)一個(gè)在非飽和區(qū)域中工作并且另一個(gè)在飽和區(qū)域中工作的情況。同樣地，當(dāng)輸出接近于+電源電壓的電壓時(shí)，隨著輸入電壓Vinl和Vin2變高，兩個(gè)Pch差分對(duì)115和116 —個(gè)接一個(gè)地停止工作，并且，在其
6處理中，出現(xiàn)一個(gè)在非飽和區(qū)域中工作并且另一個(gè)在飽和區(qū)域中工作的情況。然后，當(dāng)一個(gè)在非飽和區(qū)域中工作并且另一個(gè)在飽和區(qū)域中工作時(shí)，在Pch輸入級(jí)和Nch輸入級(jí)之間出現(xiàn)收斂電壓的差，這引起輸入-輸出偏移的劣化。在日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開No. 2006-50296中公開解決這樣的問題的技術(shù)。 圖8是示出在日本未經(jīng)審查的專利申請(qǐng)公開No. 2006-50296中公開的差分放大器500的構(gòu)造的電路圖。參考圖8，差分放大器500具有下述構(gòu)造，其中比較鑒別信號(hào)與輸出電壓V。ut 的電平的確定單元510和控制輸入級(jí)110的輸入級(jí)控制單元520被添加到圖6中所示的差分放大器400。當(dāng)差分放大器500輸出接近于-電源電壓VSS或者+電源電壓VDD的電壓時(shí)，在偏移的劣化出現(xiàn)之前，取決于輸出電壓Vout和鑒別信號(hào)截止Nch輸入級(jí)或者Pch輸入級(jí)。圖9是示出差分放大器500的工作波形的圖。圖9的上部示出差分放大器500的輸入-輸出偏移電壓V。s，并且下部示出Nch差分對(duì)111和112以及Pch差分對(duì)115和116 的各自的狀態(tài)。水平軸表示輸出設(shè)定電壓。注意，輸入電壓具有Vinl > Vin2的關(guān)系，并且輸入-輸出偏移電壓V。s是V。ut-(Vinl+Vin2)/2。如圖9中所示，當(dāng)輸入電壓是接近于-電源電壓VSS的電壓時(shí)，通過輸入級(jí)控制單元520完全地截止Nch輸入級(jí)，并且僅Pch輸入級(jí)工作(電壓范圍(1))。因此，在來自于輸出端子OUT的輸出電壓Vout中出現(xiàn)Pch輸入級(jí)的偏移。此外，當(dāng)輸入電壓是中間電壓時(shí)， Nch輸入級(jí)和Pch輸入級(jí)都被導(dǎo)通(電壓范圍G))。因此，在輸出電壓V。ut中出現(xiàn)Nch輸入級(jí)和Pch輸入級(jí)的偏移。另一方面，當(dāng)輸入電壓是接近于+電源電壓VDD的電壓時(shí)，通過輸入級(jí)控制單元520完全地截止Pch輸入級(jí)，并且僅Nch輸入級(jí)工作(電壓范圍(7))。因此，在輸出電壓V。ut中出現(xiàn)Nch輸入級(jí)的偏移。

發(fā)明內(nèi)容
這樣，在差分放大器500中，通過輸入級(jí)控制單元520的工作構(gòu)造上述三種狀態(tài)。 結(jié)果，在輸入-輸出偏移中出現(xiàn)突然變化，這導(dǎo)致輸入和輸出之間的線性的退化。本發(fā)明的第一方面是差分放大器，該差分放大器包括第一差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第一輸入端子；第二差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第二輸入端子，該第二差分對(duì)與第一差分對(duì)并聯(lián)地連接并且具有與第一差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型；以及第一電容減少電路，當(dāng)輸入到第一輸入端子的第一輸入電壓等于或者高于第一差分對(duì)的工作閾值并且輸入到第二輸入端子的第二輸入電壓低于第二差分對(duì)的工作閾值時(shí)，該第一電容減少電路減少工作中的第一差分對(duì)的電容。因此當(dāng)輸入設(shè)定電壓接近于電源電壓時(shí)能夠抑制收斂于第一輸入電壓或者第二輸入電壓的負(fù)反饋工作。本發(fā)明的第二方面是差分放大器，該差分放大器包括第一差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第一輸入端子；第二差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第二輸入端子，該第二差分對(duì)與第一差分對(duì)并聯(lián)地連接并且具有與第一差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型；以及晶體管，該晶體管的源極和漏極串聯(lián)地連接在第一和第二差分對(duì)的恒流源和對(duì)所述第一和第二差分對(duì)的所述恒流源公共地提供電力的電源之間，該晶體管的柵極被連接到第一輸入端子和第二輸入端子中的一個(gè)，該晶體管具有與第一差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型。因此當(dāng)輸出設(shè)定電壓接近于電源電壓時(shí)，能夠抑制收斂于第一輸入電壓或者第二輸入電壓的負(fù)反饋工作。
7
根據(jù)上述本發(fā)明的方面，能夠提供能夠在電源電壓附近提高輸入-輸出偏移的線性的源極驅(qū)動(dòng)器和差分放大器。


結(jié)合附圖，根據(jù)某些實(shí)施例的以下描述，以上和其它方面、優(yōu)點(diǎn)和特征將更加明顯，其中圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100的構(gòu)造的電路圖；圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100的工作波形的圖；圖3是示出與差分放大器400和500相比較的根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100的輸入-輸出偏移電壓的模擬波形；圖4是示出根據(jù)實(shí)施例的差分放大器200的構(gòu)造的電路圖；圖5是示出根據(jù)實(shí)施例的差分放大器300的構(gòu)造的電路圖；圖6是示出根據(jù)實(shí)施例的差分放大器400的構(gòu)造的電路圖；圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的差分放大器400的工作波形的圖；圖8是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差分放大器500的構(gòu)造的電路圖；以及圖9是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的差分放大器500的工作波形的圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例在下面將會(huì)參考附圖解釋本發(fā)明的示例性實(shí)施例。適當(dāng)?shù)乜s短并且適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化下面的描述和附圖以闡明解釋。此外，適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)的解釋以闡明解釋。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)元件并且適當(dāng)?shù)厥÷云渲貜?fù)的解釋。首先參考圖1描述根據(jù)實(shí)施例的差分放大器的構(gòu)造。圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100的構(gòu)造的電路圖。差分放大器100被包括在用于顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器中， 該源極驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)諸如液晶顯示裝置的顯示裝置。參考圖1，根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100具有下述構(gòu)造，其中連接在恒流源111和 112以及-電源VSS之間的Nch MOS晶體管MN15、和連接在+電源VDD和恒流源115和116 之間的Pch MOS晶體管MP15被添加到圖6中所示的差分放大器400。在下文中進(jìn)一步詳細(xì)地描述差分放大器100。如圖1中所示，差分放大器100被粗略地劃分為輸入級(jí)110、中間級(jí)120、以及最后級(jí)130。輸入級(jí)110包括至少兩個(gè)Nch差分對(duì)111和112與至少兩個(gè)Pch差分對(duì)115和 116。Nch差分對(duì)111由具有公共地連接的源極的一對(duì)Nch MOS晶體管MNl 1和MN12構(gòu)成。Nch MOS晶體管MNll和MN12的公共連接的源極連接到恒流源111。同樣地，Nch差分對(duì)112由具有公共連接的源極的一對(duì)Nch MOS晶體管麗13和麗14構(gòu)成。Nch MOS晶體管 MNl3和MN14的公共連接的源極連接到恒流源112。Nch MOS晶體管麗11和麗13的漏極公共連接到中間級(jí)120。此外，Nch MOS晶體管麗12和麗14的漏極公共連接到中間級(jí)120。具體地，Nch差分對(duì)111的Nch MOS晶體管 MNll和MN12與Nch差分對(duì)112的Nch MOS晶體管MN13和MN14并聯(lián)地連接并且其漏極被公共連接。另一方面，Pch差分對(duì)115由具有公共連接的源極的一對(duì)Pch MOS晶體管MPll和 MP12構(gòu)成。Pch MOS晶體管MPll和MP12的公共連接的源極被連接到恒流源115。同樣地， Pch差分對(duì)116由具有公共連接的源極的一對(duì)Pch MOS晶體管MP13和MP14構(gòu)成。Pch MOS 晶體管MP13和MP14的公共連接的源極被連接到恒流源114。Pch MOS晶體管MPll和MP13的漏極公共連接到中間級(jí)120。此外，Pch MOS晶體管MP12和MP14的漏極公共連接到中間級(jí)120。具體地，Pch差分對(duì)115的Pch MOS晶體管 MPll和MP12與Pch差分對(duì)116的Pch MOS晶體管MP13和MP14并聯(lián)地連接并且其漏極被公共連接。Nch MOS晶體管麗12的柵極和Pch MOS晶體管MP12的柵極公共連接到輸入端子 INl。Nch MOS晶體管麗14的柵極和Pch MOS晶體管MP14的柵極公共連接到輸入端子IN2。 Nch MOS晶體管MNll和MN13的柵極和Pch MOS晶體管MPll和MP13的柵極連接到輸出端子OUT。因此，在Nch差分對(duì)111和Pch差分對(duì)115中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作輸入端子INl。 此外，在Nch差分對(duì)112和Pch差分對(duì)116中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作輸入端子IN2。輸入級(jí)110進(jìn)一步包括Nch MOS晶體管MN15和Pch MOS晶體管MP15。Nch MOS 晶體管麗15被連接在恒流源111和112與-電源VSS之間。Nch MOS晶體管麗15的源極被連接到-電源VSS，并且其漏極被連接到恒流源111和112。Nch MOS晶體管MN15的源極和漏極被串聯(lián)地連接在Nch差分對(duì)111和112的各自的恒流源111和112與將電力公共地提供到恒流源111和112的-電源VSS之間。另一方面，PchMOS晶體管MP15被連接在恒流源115和116與+電源VDD之間。PchMOS晶體管MP15的源極被連接到+電源VDD，并且其漏極被連接到恒流源115和116。Pch MOS晶體管MP15的源極和漏極被串聯(lián)地連接在Pch 差分對(duì)115和116的各自的恒流源115和116與將電力公共地提供到恒流源115和116的 +電源VDD之間。差分放大器100具有內(nèi)插功能，該內(nèi)插功能差值以1 1的比率對(duì)于輸入到輸入端子mi的輸入電壓Vinl和輸入到輸入端子IN2的輸入電壓Vin2的電壓進(jìn)行內(nèi)部分壓。通過內(nèi)插功能，能夠輸出(Vinl+Vin2)/2的輸出電壓V。ut。假定當(dāng)使用內(nèi)插功能時(shí)分別輸入到輸入端子mi和IN2的輸入電壓Vinl+Vin2具有 Vinl > Vin2的關(guān)系。在這樣的情況下，Nch MOS晶體管MN15的柵極被連接到輸入端子IN2， 并且Pch MOS晶體管MP15的柵極被連接到輸入端子INl。Nch MOS晶體管MNl5和Pch MOS 晶體管MP15具有低W/L比率并且被用作模擬開關(guān)。在本實(shí)施例中，Nch MOS晶體管麗15被預(yù)置為當(dāng)?shù)扔诨蛘叩陀贜ch輸入級(jí)(Nch MOS晶體管MNll至MN14)的工作閾值的電壓被輸入到柵極時(shí)開始截止。在本示例中，當(dāng)來自于輸入端子IN2的輸入電壓Vin2變?yōu)榈扔诨蛘咝∮贜ch差分對(duì)112的工作閾值時(shí)，Nch MOS晶體管麗15開始截止。如稍后詳細(xì)地描述的，通過Nch MOS晶體管麗15的這樣的行為，當(dāng)輸出設(shè)定電壓等于或者高于Nch差分對(duì)111的工作閾值并且低于Nch差分對(duì)112的工作閾值時(shí)，能夠抑制工作中的Nch差分對(duì)111的電容。具體地，當(dāng)?shù)捷斎攵俗觤i的輸入電壓Vinl等于或者高于Nch差分對(duì)111的工作閾值并且到輸入端子IN2的輸入電壓Vin2低于Nch差分對(duì)112 的工作閾值時(shí)，Nch MOS晶體管MN15用作減少工作中的Nch差分對(duì)111的電容的電容減少電路。此外，Pch MOS晶體管MP15被預(yù)置為當(dāng)?shù)扔诨蛘叩陀赑ch輸入級(jí)(Pch MOS晶體管 MPll至MP14)的工作閾值的電壓被輸入到柵極時(shí)開始截止。在本示例中，當(dāng)來自于輸入端子mi的輸入電壓Vinl變?yōu)榈扔诨蛘叩陀赑ch輸入級(jí)的工作閾值時(shí)，Pch MOS晶體管MP15 開始截止。如稍后詳細(xì)地描述的，通過Pch MOS晶體管MP15的這樣的行為，當(dāng)輸出設(shè)定電壓等于或者高于Pch差分對(duì)116的工作閾值并且低于Pch差分對(duì)115的工作閾值時(shí)，能夠抑制工作中的Pch差分對(duì)116的電容。具體地，當(dāng)?shù)捷斎攵俗覫N2的輸入電壓Vin2等于或者高于Pch差分對(duì)116的工作閾值并且到輸入端子mi的輸入電壓Vini低于Pch差分對(duì)115 的工作閾值時(shí)，Pch MOS晶體管MP15用作減少工作中的Pch差分對(duì)116的電容的電容減少電路。在下文中參考圖2描述具有上述構(gòu)造的差分放大器100的工作。圖2是示出根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100的工作波形的圖。在圖2中，上部示出差分放大器100的輸入-輸出偏移電壓V。s，并且下部示出Nch差分對(duì)111和112、Pch差分對(duì)115和116、Nch MOS晶體管麗15、以及Pch MOS晶體管MP15的各自的狀態(tài)。水平軸表示輸出設(shè)定電壓。注意，當(dāng)輸出設(shè)定電壓是Vl (V)時(shí)，到輸入端子mi的輸入電壓Vinl是Vl+α (V)，并且輸入到輸入端子 ΙΝ2的輸入電壓Vin2是Vl- α (V)。因此，輸入電壓Vinl和輸入電壓Vin2具有Vinl > Vin2的關(guān)系。輸入-輸出偏移電壓Vqs是Vout-(Vinl > Vin2)/2。在圖2中，在被輸入到輸入端子ΙΝ2的輸入電壓Vin2與-電源電壓VSS基本上相同的輸入范圍(1)中，Nch差分對(duì)111和112以及Nch晶體管麗15完全截止，并且僅Pch輸入級(jí)正在工作。因?yàn)椴罘址糯笃?00僅通過Pch輸入級(jí)進(jìn)行工作，所以Pch輸入級(jí)的偏移在來自于輸出端子OUT的輸出電壓V。ut中出現(xiàn)。當(dāng)輸入電壓Vin2是處于電壓范圍⑵中的電平時(shí)，Nch MOS晶體管麗15和Nch差分對(duì)111都處于以工作閾值或者更低的電壓工作的狀態(tài)中。僅Nch差分對(duì)112被完全地截止，并且Pch輸入級(jí)正在工作。因?yàn)樵诟唠娮柘翹ch MOS晶體管MN15導(dǎo)通，所以恒流源111 的電流被抑制，并且因此抑制Nch差分對(duì)111的電容(Gm)。因此，Nch差分對(duì)111的工作波形低于圖7中所示的差分放大器400的工作波形。因此，在輸出電壓V。ut中出現(xiàn)具有減少的電容的Pch輸入級(jí)和Nch差分對(duì)111的輸入-輸出偏移。當(dāng)輸出設(shè)定電壓處于電壓范圍(3)中時(shí)，Nch MOS晶體管麗15和Nch差分對(duì)111 和112都處于以工作閾值或者更低電壓工作的狀態(tài)中。Pch輸入級(jí)正在工作。因?yàn)樵诟唠娮柘翹ch MOS晶體管麗15導(dǎo)通，所以恒流源111和112的電流被抑制，并且因此抑制Nch差分對(duì)111和112的電容(Gm)。因此，Nch差分對(duì)111的工作波形低于圖7中所示的差分放大器400的工作波形并且沒有達(dá)到H。因此工作波形如同處于非飽和區(qū)域中一樣。因此，在輸出電壓V。ut中出現(xiàn)具有減少的電容的Pch輸入級(jí)和Nch差分對(duì)111的輸入-輸出偏移。當(dāng)輸出設(shè)定電壓處于電壓范圍(4)中時(shí)，Nch MOS晶體管MN15和Nch差分對(duì)111 和112都處于以工作閾值或者更高的電壓進(jìn)行工作的狀態(tài)中。Pch輸入級(jí)也以工作閾值或者更高的電壓在工作。因?yàn)镹chMOS晶體管麗15被完全地導(dǎo)通，所以沒有抑制恒流源111 和112的電流，并且也沒有抑制Nch差分對(duì)111和112的電容(Gm)。這時(shí)，在輸出電壓V。ut 中出現(xiàn)Pch輸入級(jí)和Nch輸入級(jí)的輸入-輸出偏移。
當(dāng)輸出設(shè)定電壓處于電壓范圍(5)中時(shí)，Pch MOS晶體管MP15和Pch差分對(duì)115 和116都處于以工作閾值或者更低的電壓工作的狀態(tài)中。Nch輸入級(jí)正在工作。因?yàn)樵诟唠娮柘?，Pch MOS晶體管MP15導(dǎo)通，所以恒流源115和116的電流被抑制，并且因此抑制Pch 差分對(duì)115和116的電容(Gm)。因此，Pch差分對(duì)116的工作波形低于圖7中所示的差分放大器400的工作波形并且沒有達(dá)到H。因此工作波形如同處于非飽和區(qū)域中一樣。因此， 在輸出電壓V。ut中出現(xiàn)具有減少的電容的Pch差分對(duì)115和116和Nch輸入級(jí)的輸入-輸出偏移。當(dāng)輸入電壓Vinl是處于電壓范圍(6)中的電平時(shí)，Pch MOS晶體管MP15和Pch差分對(duì)116都處于以工作閾值或者更低的電壓工作的狀態(tài)中。僅Pch差分對(duì)115被完全地截止，并且Nch輸入級(jí)正在工作。因?yàn)樵诟唠娮柘?，Pch差分對(duì)115導(dǎo)通，所以恒流源114的電流被抑制，并且因此抑制Pch差分對(duì)116的電容(Gm)。因此，Pch差分對(duì)116的工作波形低于圖7中所示的差分放大器400的工作波形。因此，在輸出電壓V。ut中出現(xiàn)具有減少的電容的Pch差分對(duì)116和Nch輸入級(jí)的輸入-輸出偏移。在輸入電壓Vinl與+電源電壓VDD基本上相同的電壓范圍(7)中，Pch差分對(duì)115 和116以及Pch MOS晶體管MP15都被完全截止，并且僅Nch輸入級(jí)正在工作。因?yàn)椴罘謱?duì) 100僅通過Nch輸入級(jí)進(jìn)行工作，所以在輸出電壓V。ut中出現(xiàn)Nch輸入級(jí)的偏移。如上所述，在根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100中，Nch MOS晶體管MN15和Pch MOS晶體管MP15在由于差分放大器400中的內(nèi)插導(dǎo)致輸入-輸出偏移劣化的電壓區(qū)域(2)、(3)、 (5)以及(6)中抑制恒流源111、112、115以及116的電流，從而抑制輸入級(jí)110的每個(gè)差分對(duì)的電容(Gm)。這抑制了當(dāng)輸出設(shè)定電壓接近于-電源電壓VSS時(shí)收斂于Vl+α (V)的負(fù)反饋工作，并且抑制了當(dāng)輸出設(shè)定電壓接近于+電源電壓VDD時(shí)收斂于Vl-α (V)的負(fù)反饋工作。因此能夠保持輸入和輸出之間的線性。圖3是示出與差分放大器400和500相比較的根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100的輸入-輸出偏移電壓的模擬波形。在圖3中，水平軸表示輸出設(shè)定電壓(即，輸入電壓)，并且垂直軸表示輸入-輸出偏移。在圖3中，在差分放大器400中輸入-輸出偏移劣化的接近于-電源電壓VSS和+ 電源電壓VDD的輸出設(shè)定電壓處，在差分放大器500中觀察到輸入-輸出偏移中的突然變化。另一方面，在根據(jù)實(shí)施例的差分放大器100中，在差分放大器400中輸入-輸出偏移劣化的接近于-電源電壓VSS和+電源電壓VDD的輸出設(shè)定電壓處獲得適合的結(jié)果并且實(shí)現(xiàn)了線性。這是因?yàn)?，如上所述，根?jù)實(shí)施例的差分放大器100具有下述構(gòu)造，其中，在輸入到用于內(nèi)插功能的并聯(lián)地連接的相同導(dǎo)電類型的兩個(gè)差分對(duì)中的一個(gè)的輸入電壓等于或者高于工作閾值并且輸入到另一個(gè)的輸入電壓低于工作閾值的輸出設(shè)定電壓，正在工作的差分對(duì)的電容被減少，而沒有如差分放大器500中那樣被完全地截止。如上所述，在本實(shí)施例中，提供了一種電容減少電路，當(dāng)輸出設(shè)定電壓使得輸入到用于內(nèi)插功能的并聯(lián)地連接的相同導(dǎo)電類型的兩個(gè)差分對(duì)中的一個(gè)的輸入電壓等于或者高于工作閾值并且輸入到另一個(gè)的輸入電壓低于工作閾值時(shí)，該電容減少電路減少工作中的差分對(duì)的電容。電容減少電路抑制公共連接到構(gòu)成在工作中的差分對(duì)的一對(duì)MOS晶體管的源極的恒流源的電流。這抑制了當(dāng)輸出設(shè)定電壓接近于電源電壓時(shí)收斂于輸入到差分對(duì)的輸入電壓中的任意一個(gè)的負(fù)反饋工作。因此，能夠在電源電壓附近改進(jìn)輸入-輸出偏移的線性。因此，能夠改進(jìn)輸出偏差和幅值差偏差。本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行各種變化和修改。例如，盡管在圖示中，在上述實(shí)施例中的輸入級(jí)110中提供相同導(dǎo)電類型的兩個(gè)差分對(duì)，但是差分對(duì)的數(shù)目不限于兩個(gè)。具體地，被提供在輸入級(jí)110中的相同導(dǎo)電類型的差分對(duì)的數(shù)目可以是兩個(gè)或者更多，并且本發(fā)明可應(yīng)用于其中并聯(lián)地連接相同導(dǎo)電類型的至少兩個(gè)差分對(duì)的差分放大器。此外，盡管用作模擬開關(guān)的MOS晶體管被提供在恒流源和電源之間作為減少工作中的差分對(duì)的電容的電容減少電路，但是可以使用另外的元件，只要它能夠減少工作中的差分對(duì)的電容。雖然已經(jīng)按照若干示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解本發(fā)明可以在所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)以各種修改來實(shí)踐，并且本發(fā)明并不限于上述的示例。此外，權(quán)利要求的范圍不受到上述的示例性實(shí)施例的限制。此外，應(yīng)當(dāng)注意的是，申請(qǐng)人意在涵蓋所有權(quán)利要求要素的等同形式，即使在后期的審查過程中對(duì)權(quán)利要求進(jìn)行過修改亦是如此。
權(quán)利要求
1.一種差分放大器，包括第一差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第一輸入端子；第二差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第二輸入端子，所述第二差分對(duì)與所述第一差分對(duì)并聯(lián)地連接并且具有與所述第一差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型；以及第一電容減少電路，當(dāng)輸入到所述第一輸入端子的第一輸入電壓等于或者高于所述第一差分對(duì)的工作閾值并且輸入到所述第二輸入端子的第二輸入電壓低于所述第二差分對(duì)的工作閾值時(shí)，所述第一電容減少電路減少在工作中的所述第一差分對(duì)的電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分放大器，還包括第一恒流源，所述第一恒流源公共連接到構(gòu)成所述第一差分對(duì)的一對(duì)MOS晶體管的各源極；和第二恒流源，所述第二恒流源公共連接到構(gòu)成所述第二差分對(duì)的一對(duì)MOS晶體管的各源極，其中，當(dāng)所述第一輸入電壓等于或者高于所述第一差分對(duì)的所述工作閾值并且所述第二輸入電壓低于所述第二差分對(duì)的所述工作閾值時(shí)，所述第一電容減少電路抑制所述第一恒流源的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的差分放大器，其中，所述第一電容減少電路包括第一 MOS晶體管，所述第一 MOS晶體管被連接在所述第一和第二恒流源與第一電源之間并且具有與所述第一差分對(duì)和所述第二差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型，并且，當(dāng)所述第二輸入電壓變?yōu)榈扔诨蛘咝∮谒龅诙罘謱?duì)的所述工作閾值時(shí)，所述第一 MOS晶體管開始截止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分放大器，還包括第三差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)連接到所述第一輸入端子，所述第三差分對(duì)具有不同于所述第一差分對(duì)和所述第二差分對(duì)的導(dǎo)電類型；以及第四差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)連接到所述第二輸入端子，所述第四差分對(duì)與所述第三差分對(duì)并聯(lián)地連接并且具有與所述第三差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型；以及第二電容減少電路，當(dāng)所述第二輸入電壓等于或者高于所述第四差分對(duì)的工作閾值并且所述第一輸入電壓低于所述第三差分對(duì)的工作閾值時(shí)，所述第二電容減少電路減少在工作中的所述第四差分對(duì)的電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的差分放大器，還包括第三恒流源，所述第三恒流源公共連接到構(gòu)成所述第三差分對(duì)的一對(duì)MOS晶體管的各源極；和第四恒流源，所述第四恒流源公共連接到構(gòu)成所述第四差分對(duì)的一對(duì)MOS晶體管的各源極，其中，當(dāng)所述第二輸入電壓等于或者高于所述第四差分對(duì)的所述工作閾值并且所述第一輸入電壓低于所述第三差分對(duì)的所述工作閾值時(shí)，所述第二電容減少電路抑制所述第四恒流源的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的差分放大器，其中，所述第二電容減少電路包括第二 MOS晶體管，所述第二 MOS晶體管被連接在所述第三和第四恒流源與第二電源之間并且具有與所述第三差分對(duì)和所述第四差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型，并且當(dāng)所述第一輸入電壓變?yōu)榈扔诨蛘咝∮谒龅谌罘謱?duì)的所述工作閾值時(shí)，所述第二 MOS晶體管開始截止。
7.一種差分放大器，包括第一差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第一輸入端子；第二差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第二輸入端子，所述第二差分對(duì)與所述第一差分對(duì)并聯(lián)地連接并且具有與所述第一差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型；以及晶體管，所述晶體管的源極和漏極被串聯(lián)地連接在所述第一和第二差分對(duì)的恒流源和用以對(duì)所述第一和第二差分對(duì)的所述恒流源公共地提供電力的的電源之間，并且所述晶體管的柵極被連接到所述第一輸入端子和所述第二輸入端子中的一個(gè)，所述晶體管具有與所述第一差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型。
8.一種用于顯示裝置的源極驅(qū)動(dòng)器，所述源極驅(qū)動(dòng)器包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的差分放大器。
全文摘要
本發(fā)明提供差分放大器和源極驅(qū)動(dòng)器。差分放大器包括第一差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第一輸入端子；第二差分對(duì)，其中，輸入對(duì)中的一個(gè)用作第二輸入端子，該第二差分對(duì)與第一差分對(duì)并聯(lián)地連接并且具有與第一差分對(duì)相同的導(dǎo)電類型；以及第一電容減少電路，當(dāng)被輸入到第一輸入端子的第一輸入電壓等于或者高于第一差分對(duì)的工作閾值并且被輸入到第二輸入端子的第二輸入電壓低于第二差分對(duì)的工作閾值時(shí)，該第一電容減少電路減少工作中的第一差分對(duì)的電容。
文檔編號(hào)G09G3/20GK102194430SQ20111006950
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者藤原博史 申請(qǐng)人:瑞薩電子株式會(huì)社