運(yùn)算放大器的偏壓電流控制方法及驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
[0001] 本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年12月30日、申請(qǐng)?zhí)枮?01010616059. 5、名稱(chēng)為"運(yùn)算 放大器的偏壓電流控制方法及驅(qū)動(dòng)電路"的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)算放大器的偏壓電流控制方法及相關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0003] 運(yùn)算放大器是各種電子電路中一個(gè)重要的電路組成元件。電路設(shè)計(jì)者可使用運(yùn)算 放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)作功能。例如，在液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路中，運(yùn)算放大器常被應(yīng)用為 一輸出緩沖器，其依據(jù)前級(jí)數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器所輸出的模擬信號(hào)，對(duì)負(fù)載（即液晶）進(jìn)行充 放電，以驅(qū)動(dòng)液晶顯示器上相對(duì)應(yīng)的像素單元。然而，隨著液晶顯示器尺寸及分辨率的提 高，液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)電路每單位時(shí)間所輸出的數(shù)據(jù)量也越來(lái)越多，因此運(yùn)算放大器的反 應(yīng)速度，即壓擺率（Slew Rate)也必須大幅地提高。
[0004] -般來(lái)說(shuō)，運(yùn)算放大器通常為二級(jí)結(jié)構(gòu)電路，主要包含一輸入級(jí)電路及一輸出級(jí) 電路。輸入級(jí)電路用來(lái)提高運(yùn)算放大器的增益，而輸出級(jí)電路則用來(lái)推動(dòng)運(yùn)算放大器所連 接的電容性或是電阻性負(fù)載。由于傳統(tǒng)運(yùn)算放大器具有回路穩(wěn)定度不足的問(wèn)題，現(xiàn)有運(yùn)算 放大器通常會(huì)通過(guò)米勒補(bǔ)償（Miller Compensation)電容進(jìn)行頻率補(bǔ)償，以達(dá)到穩(wěn)定回路 的效果?，F(xiàn)有運(yùn)算放大器在驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，壓擺率往往會(huì)被輸入級(jí)電路的偏壓電流所影響，而 使驅(qū)動(dòng)能力受到限制。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度（壓擺率）取決于運(yùn)算放大器內(nèi) 部輸入級(jí)電路的偏壓電流與輸出級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)能力，通常可通過(guò)下列壓擺率方程式表示： I AV 壓擺率57? = ^ =-。其中，I為偏壓電流，C為內(nèi)部電容的大小，而△ V則代表運(yùn)算放大器 C I 所輸出的電壓變化，t為時(shí)間。也就是說(shuō)，運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度由輸入級(jí)電路的偏壓電流 對(duì)運(yùn)算放大器的內(nèi)部電容的充放電速度決定。當(dāng)偏壓電流越大時(shí)，其對(duì)內(nèi)部電容的充放電 的速度相對(duì)越快，當(dāng)然，運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度也就越快。因此，現(xiàn)有技術(shù)通常會(huì)通過(guò)增加 輸入級(jí)電路的偏壓電流來(lái)提升運(yùn)算放大器內(nèi)部的壓擺率，以加快運(yùn)算放大器驅(qū)動(dòng)速度。
[0005] 舉例來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有的具有壓擺率提升功能的一驅(qū)動(dòng)電路10的示意 圖。驅(qū)動(dòng)電路10包含一運(yùn)算放大器102與一偏壓電流控制單元104。運(yùn)算放大器102用 來(lái)根據(jù)一輸入電壓VI，產(chǎn)生一輸出電壓VO至一負(fù)載LOAD。偏壓電流控制單元104用來(lái)控 制運(yùn)算放大器102的一偏壓電流大小，以提升運(yùn)算放大器102的內(nèi)部壓擺率。一般來(lái)說(shuō)，為 了提升運(yùn)算放大器102的反應(yīng)速度，通常會(huì)在運(yùn)算放大器102尚未開(kāi)啟對(duì)負(fù)載LOAD充放電 時(shí)，通過(guò)偏壓電流控制單元104提高運(yùn)算放大器102的偏壓電流I，以提升運(yùn)算放大器102 的內(nèi)部壓擺率，如此一來(lái)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載LOAD (也即對(duì)負(fù)載LOAD進(jìn)行充放電）時(shí)，才不至于受 限于運(yùn)算放大器102的內(nèi)部壓擺率過(guò)小的影響，而能達(dá)到快速驅(qū)動(dòng)負(fù)載LOAD所需的驅(qū)動(dòng)能 力。請(qǐng)參考圖2,圖2為圖1中的驅(qū)動(dòng)電路10的相關(guān)信號(hào)波形圖。其中一負(fù)載輸入信號(hào)LD 用來(lái)指示運(yùn)算放大器102驅(qū)動(dòng)負(fù)載LOAD，假設(shè)在負(fù)載輸入信號(hào)LD的下降邊緣，運(yùn)算放大器 102會(huì)開(kāi)始對(duì)負(fù)載LOAD充放電，換句話(huà)說(shuō)，在負(fù)載輸入信號(hào)LD的下降邊緣之前，運(yùn)算放大器 102的內(nèi)部壓擺率提升程序即必須被完成。如圖2所示，在Tl期間，偏壓電流控制單元104 將運(yùn)算放大器102的偏壓電流控制在一高電位，以提升其壓擺率。在T2期間，由于內(nèi)部壓 擺率已提升，因此，偏壓電流控制單元104將運(yùn)算放大器102的偏壓電流控制在一正常操作 電位。在T3期間，如圖2所示，輸出電壓VO開(kāi)始上升直至一驅(qū)動(dòng)電位。由于在T2期間中， 也就是說(shuō)，自運(yùn)算放大器102的壓擺率獲得提升之后，一直到運(yùn)算放大器102開(kāi)始驅(qū)動(dòng)負(fù)載 LOAD之前，運(yùn)算放大器102不需進(jìn)行任何操作，因此，在T2期間中，將徒使所提供的偏壓電 流虛耗，而導(dǎo)致許多額外的功率消耗，對(duì)于需要省電的電子裝置來(lái)說(shuō)相當(dāng)不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于運(yùn)算放大器的偏壓電流控制方法及相關(guān)驅(qū) 動(dòng)電路，以降低額外的功率消耗。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于運(yùn)算放大器的偏壓電流 控制方法，該偏壓電流控制方法包含接收一負(fù)載輸入信號(hào)并判斷該負(fù)載輸入信號(hào)的信號(hào)周 期大小以產(chǎn)生一判斷信號(hào)，其中該負(fù)載輸入信號(hào)用以控制該運(yùn)算放大器對(duì)一負(fù)載進(jìn)行充放 電動(dòng)作；以及根據(jù)該判斷信號(hào)產(chǎn)生一偏壓電流調(diào)變信號(hào)至該運(yùn)算放大器。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種驅(qū)動(dòng)電路，包含：一運(yùn)算放大器；一檢測(cè)單 元，用來(lái)檢測(cè)一負(fù)載輸入信號(hào)，并判斷該負(fù)載輸入信號(hào)的信號(hào)周期大小以產(chǎn)生一判斷信號(hào)， 其中該負(fù)載輸入信號(hào)控制該運(yùn)算放大器對(duì)一負(fù)載進(jìn)行充放電動(dòng)作；以及一偏壓電流控制單 元，耦接于該運(yùn)算放大器與該檢測(cè)單元，用來(lái)根據(jù)該判斷信號(hào)產(chǎn)生一偏壓電流調(diào)變信號(hào)至 該運(yùn)算放大器。
[0009] 本發(fā)明可依據(jù)系統(tǒng)需求而動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)算放大器的偏壓電流，可在運(yùn)算放大器開(kāi)始 對(duì)外部負(fù)載進(jìn)行充放電之前，適時(shí)地完成提升運(yùn)算放大器的內(nèi)部壓擺率的目的，并在剩余 的等待時(shí)間中提供低偏壓電流，以減少系統(tǒng)的消耗。換言之，本發(fā)明可讓運(yùn)算放大器在驅(qū)動(dòng) 外部負(fù)載之前，即擁有足夠的驅(qū)動(dòng)能力，并能有效地節(jié)省不必要的電力消耗，以達(dá)到最佳化 的系統(tǒng)效能。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為現(xiàn)有的具有壓擺率提升功能的一驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
[0011] 圖2為圖1中的驅(qū)動(dòng)電路的相關(guān)信號(hào)波形圖。
[0012] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例的用于運(yùn)算放大器的一偏壓電流控制流程的示意圖。
[0013] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
[0014] 圖5為圖4的驅(qū)動(dòng)電路的相關(guān)信號(hào)波形圖。
[0015] 其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：
[0016] 10、40 驅(qū)動(dòng)電路
[0017] 102,402 運(yùn)算放大器
[0018] 104、406 偏壓電流控制單元
[0019] 30 流程
[0020] 300、302、304、 步驟
[0021] 306、308
[0022] 404 檢測(cè)單元
[0023] HI 高偏壓電流調(diào)變信號(hào)
[0024] I 偏壓電流
[0025] LD 負(fù)載輸入信號(hào)
[0026] LI 低偏壓電流調(diào)變信號(hào)
[0027] LOAD 負(fù)載
[0028] SD 判斷信號(hào)
[0029] SR 壓擺率操作信號(hào)
[0030] VI 輸入電壓
[0031] VO 輸出電壓
【具體實(shí)施方式】
[0032] 請(qǐng)參考圖3,圖3為本發(fā)明實(shí)施例用于運(yùn)算放大器的一偏壓電流控制流程30的示 意圖。流程30包含下列步驟：
[0033] 步驟300:開(kāi)始。
[0034] 步驟302 :檢測(cè)一壓擺率操作信號(hào)。
[0035] 步驟304 :判斷壓擺率操作信號(hào)的信號(hào)周期大小，以產(chǎn)生一判斷信號(hào)。
[0036] 步驟306 :根據(jù)判斷信號(hào)與壓擺率操作信號(hào)，產(chǎn)生一高偏壓電流調(diào)變信號(hào)或一低 偏壓電流調(diào)變信號(hào)至運(yùn)算放大器。
[0037] 步驟308:結(jié)束。
[0038] 根據(jù)流程30,在運(yùn)算放大器開(kāi)始驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載前，本發(fā)明可根據(jù)所檢測(cè)到的壓擺 率操作信號(hào)，判斷其信號(hào)周期大小，以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的判斷信號(hào)。接著，本發(fā)明根據(jù)判斷信號(hào)， 在壓擺率操作信號(hào)的信號(hào)持續(xù)期間，產(chǎn)生高偏壓電流調(diào)變信號(hào)至運(yùn)算放大器，以在驅(qū)動(dòng)外 部負(fù)載之前能夠順利完成提升運(yùn)算放大器的壓擺率的目的，接著，產(chǎn)生低偏壓電流調(diào)變信 號(hào)至運(yùn)算放大器，以降低運(yùn)算放大器的功率消耗。因此，通過(guò)流程30的操作，本發(fā)明在運(yùn)算 放大器開(kāi)始驅(qū)動(dòng)負(fù)載前，可根據(jù)判斷信號(hào)，分別提供相對(duì)應(yīng)的高偏壓電流調(diào)變信號(hào)與低偏 壓電流調(diào)變信號(hào)至運(yùn)算放大器，如此一來(lái)，除了可完成強(qiáng)化運(yùn)算放大器的內(nèi)部壓擺率而提 升操作反應(yīng)速度之外，更能降低開(kāi)始驅(qū)動(dòng)負(fù)載前的整體系統(tǒng)功率消耗，而達(dá)到省電效益。
[0039] 請(qǐng)參考圖4,圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一驅(qū)動(dòng)電路40的示意圖。驅(qū)動(dòng)電路40用來(lái)實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明流程30,其包含一運(yùn)算放大器402、一檢測(cè)單元404及一偏壓電流控制單元406。 運(yùn)算放大器402用來(lái)根據(jù)一輸入電壓VI，產(chǎn)生一輸出電壓VO至一負(fù)載LOAD。檢測(cè)單兀404 用來(lái)檢測(cè)一壓擺率操作信號(hào)SR，并判斷壓擺率操作信號(hào)SR的信號(hào)周期大小，以產(chǎn)生一判斷 信號(hào)SD。在壓擺率操作信號(hào)SR的信號(hào)周期期間，偏壓電流控制單元406用來(lái)根據(jù)判斷信 號(hào)SD，產(chǎn)生一高偏壓電流調(diào)變信號(hào)HI與一低偏壓電流調(diào)變信號(hào)LI至運(yùn)算放大器402。簡(jiǎn) 言之，在壓擺率操作信號(hào)期間，偏壓電流控制單元406會(huì)產(chǎn)生高偏壓電流調(diào)變信號(hào)HI提供 給運(yùn)算放大器402,如此一來(lái)，運(yùn)算放大器402的偏壓電流將據(jù)以加強(qiáng)，且其內(nèi)部壓擺率將