具体实施方式
以下将参照附图对本发明的实施例进行详细描述。
图2是示出根据本发明的示例性实施例的推挽式放大器的电路图。
参照图2,根据本发明示例性实施例的推挽式放大器包括偏置部分110、第一差分放大部分120、第二差分放大部分130和输出部分140。
偏置部分110包括第一电流镜112、偏置连接部分114和第二电流镜116。偏置部分110基于第一和第二电源电压VDD和VSS分别向第一和第二差分放大部分120和130提供第一和第二偏置电流。
当不施加输入信号VIN时,偏置装置110通过将直流电用于第一和第二差分放大部分120和130的晶体管,来设置输入信号VIN的参考量以形成恒定电流。当改变偏置部分110的偏置时,第一和第二差分放大部分120和130不能精确地放大信号。而且,电路的工作不稳定,晶体管可能被热震毁坏。
详细地,第一电流镜112包括P沟道晶体管Q11和Q12。P沟道晶体管Q11包括电连接至第一电源电压VDD的漏极、电连接至第一差分放大部分120的源极、以及电连接至P沟道晶体管Q12栅极和源极的栅极。P沟道晶体管Q12包括电连接至第一电源电压VDD的漏极、以及电连接至P沟道晶体管Q11栅极的栅极和源极。
偏置连接部分114包括接收由P沟道晶体管Q12的源极输出的第一偏置电流的P沟道晶体管Q13,以向第二电流镜116提供实质与第一偏置电流相同电平的偏置电流。
第二电流镜116包括N沟道晶体管Q14和Q15。N沟道晶体管Q14包括电连接至偏置连接部分114以接收偏置电流的漏极和栅极、以及电连接至第二电源电压VSS的源极。N沟道晶体管Q15包括电连接至第二差分放大部分130的漏极、电连接至N沟道晶体管Q14栅极的栅极、以及电连接至第二电源电压VSS的源极。因此,第二电流镜116控制第二偏置电流施加至第二差分放大部分130。
第一差分放大部分120包括具有N沟道第三电流镜122的P沟道差分对。第一差分放大部分120放大输入电压VIN与由输出部分140输出端反馈的输出电压VOUT之间的差,以形成基于由偏置部分110提供的第一偏置电流的第一放大电压。第一放大电压施加到输出部分140。
更具体地,P沟道差分对包括P沟道晶体管Q21和Q22。P沟道晶体管Q21包括电连接至第一电流镜112的漏极、电连接至输出部分140的输出端以接收输出电压VOUT的栅极、以及电连接至N沟道第三电流镜122的源极。P沟道晶体管Q22包括电连接至第一电流镜112的漏极、接收输入电压VIN的栅极、以及电连接至第三电流镜122的源极。
第三电流镜122包括N沟道晶体管Q23和Q24。N沟道晶体管Q23包括电连接至P沟道晶体管Q21源极的栅极和漏极、以及电连接至第二电源电压VSS的源极。N沟道晶体管Q24包括电连接至N沟道晶体管Q23栅极的栅极、电连接至第二电源电压VSS的源极、以及电连接至P沟道晶体管Q22的源极和输出部分140的漏极。
第二差分放大部分130包括具有P沟道电流镜132的N沟道差分对。第二差分放大部分130放大输入电压VIN与由输出部分140反馈过来的输出电压VOUT之差,以形成基于由偏置部分110降低的第二偏置电流的第二放大电压。第二放大电压施加到输出部分140。
详细地,P沟道电流镜132包括P沟道晶体管Q31和Q32。P沟道晶体管Q31包括电连接至第一电源电压VDD的漏极、以及电连接至N沟道差分对和输出部分140的源极。P沟道晶体管Q32包括电连接至P沟道晶体管Q31漏极的漏极和栅极,以及电连接至N沟道差分对的源极。
N沟道差分对包括N沟道晶体管Q33和Q34。N沟道晶体管33包括电连接至P沟道晶体管Q31的源极的漏极、电连接至第一差分放大部分120以接收输入电压VIN的栅极、以及电连接至第二电流镜116的N沟道晶体管Q15的源极。N沟道晶体管34包括电连接至P沟道晶体管32源极的漏极、电连接至第二电流镜116的P沟道晶体管Q15的源极、以及电连接至输出部分140的栅极。
输出部分140包括第一输出补偿部分142和第二输出补偿部分144。输出部分140减小第一放大电压与第二放大电压之间的差值以输出输出电压VOUT。输出电压VOUT反馈至第一和第二差分放大部分120和130。
详细地,第一输出补偿部分142包括P沟道晶体管Q41和Q42。P沟道晶体管Q41包括电连接至第一电源电压VDD的漏极、电连接至第二差分放大部分130的栅极。P沟道晶体管Q42包括电连接至P沟道晶体管Q41源极的漏极、电连接至第二电源电压VSS的栅极、以及电连接至输出端、第一和第二差分放大部分120和130的源极。
当P沟道晶体管Q41导通时,P沟道晶体管Q41响应施加至栅极的第二放大信号提升输出电压VOUT以输出第一电源电压VDD,并且P沟道晶体管Q41通过源极将第一电源电压VDD施加至P沟道晶体管Q42。P沟道晶体管Q42将第一电源电压VDD施加至输出端以及第一和第二差分放大部分120和130。
图2中,第二电源电压VSS被施加至响应于第二放大电压控制提升电压(pull up voltage)的输出的P沟道晶体管Q42的栅极,然而,独立的偏置电压可施加至P沟道晶体管Q42的栅极。
第二输出补偿部分144包括N沟道晶体管Q43和Q44。N沟道晶体管Q43包括电连接至第二电源电压VSS的源极、电连接至第一差分放大部分120的栅极。N沟道晶体管Q44包括电连接至输出端的漏极、电连接至第一电源电压VDD的栅极、以及电连接至N沟道晶体管Q43漏极的源极。
当N沟道晶体管Q43导通时,N沟道晶体管Q43响应施加至栅极的第一放大信号降低输出电压VOUT以输出第二电源电压VSS,并且N沟道晶体管Q43通过漏极将第二电源电压VSS施加至N沟道晶体管Q44。N沟道晶体管Q44将第二电源电压VSS施加至输出端以及第一和第二差分放大部分120和130。
图2中,第一电源电压VDD施加至响应第一放大电压控制降低电压输出的N沟道晶体管Q44的栅极,然而,独立的偏置电压可以被施加至N沟道晶体管Q44的栅极。
根据本实施例,输出部分140包括补偿第一和第二差分放大部分120和130的偏移电压的晶体管,使得输出部分140减小第一放大电压与第二放大电压之间的差以输出电压VOUT。
图3是示出根据本发明的另一示例性实施例的推挽式放大器的电路图。
参照图3,根据本发明的另一示例性实施例的推挽式放大器包括偏置部分210、第一差分放大部分220、第二放大部分230以及输出部分240。
偏置部分210包括第一电流镜212、第一补偿部分214以及第二电流镜216。偏置部分210分别基于第一和第二电源电压VDD和VSS向第一和第二差分放大部分220和230提供第一和第二偏置电流。
详细地,第一电流镜212包括P沟道晶体管Q11和Q12,以将第一偏置电流提供至第一差分放大部分220。P沟道晶体管Q11包括电连接至第一电源电压VDD的漏极、电连接至第一差分放大部分220的源极、以及电连接至P沟道晶体管Q12栅极和源极的栅极。P沟道晶体管Q12包括电连接至第一电源电压VDD的漏极、以及电连接至P沟道晶体管Q11栅极的栅极和源极。
第一补偿部分214包括P沟道晶体管Q13和N沟道晶体管Q16,以向第二电流镜216提供实质与由P沟道晶体管Q12输出的第一偏置电流相同的偏置电流。
P沟道晶体管Q13包括电连接至第一电流镜212的漏极、电连接至第二电源电压VSS的栅极、以及电连接至N沟道晶体管Q16的源极。
N沟道晶体管Q16包括电连接至P沟道晶体管Q13源极的漏极、电连接至第一电源电压VDD的栅极、以及电连接至第二电源镜像216的源极。N沟道晶体管Q16减小施加至第一和第二差分放大部分220和230的偏置电流,并增大由第一和第二差分放大部分220和230输出的差分放大电压。
第二电流镜216包括N沟道晶体管Q14和Q15。N沟道晶体管Q14包括电连接至第一补偿部分214以便接收偏置电流的漏极和栅极、以及电连接至第二电源电压VSS的源极。N沟道晶体管Q15包括电连接至第二差分放大部分230的漏极、电连接至N沟道晶体管Q14栅极的栅极、以及电连接至第二电源电压VSS的源极。因此,第二电流镜216控制施加第二偏置电流至第二差分放大部分230。
第一差分放大部分220包括具有N沟道第三电流镜222的P沟道差分对。第一差分放大部分220放大输入电压VIN与由输出部分140反馈过来的输出电压VOUT之间的差,以基于由偏置部分110提供的第一偏置电流形成第一放大电压。第一放大电压被施加至输出部分140。
更具体地,P沟道差分对包括P沟道晶体管Q21和Q22。P沟道晶体管Q21包括电连接至第一电流镜212的漏极、电连接至输出部分240的输出端以接收输出电压VOUT的栅极、以及电连接至N沟道第三电流镜222的源极。P沟道晶体管Q22包括电连接至第一电流镜212的漏极、接收输入电压VIN的栅极、以及电连接至第三电流镜222的源极。
第三电流镜222包括N沟道晶体管Q23和Q24。N沟道晶体管Q23包括电连接至P沟道晶体管Q21的源极的栅极和漏极、以及电连接至第二电源电压VSS的源极。N沟道晶体管Q24包括电连接至N沟道晶体管Q23的栅极的栅极、电连接至第二电源电压VSS的源极、以及电连接至P沟道晶体管Q22的源极和输出部分240的漏极。
第二差分放大部分230包括具有P沟道电流镜232的N沟道差分对。第二差分放大部分230放大输入电压VIN与由输出部分240反馈的输出电压VOUT之间的差,以基于由偏置部分210降低的第二偏置电流形成第二放大电压。第二放大电压被施加至输出部分240。
详细地,P沟道电流镜232包括P沟道晶体管Q31和Q32。P沟道晶体管Q31包括电连接至第一电源电压VDD的漏极、以及电连接至N沟道差分对和输出部分240的源极。P沟道晶体管Q32包括电连接至P沟道晶体管Q31漏极的漏极和栅极,以及电连接至N沟道差分对的源极。
N沟道差分对包括N沟道晶体管Q33和Q34。N沟道晶体管33包括电连接至P沟道晶体管Q31的源极的漏极、电连接至第一差分放大部分220以接收输入电压VIN的栅极、以及电连接至第二电流镜216的N沟道晶体管Q15的源极。N沟道晶体管34包括电连接至P沟道晶体管32源极的漏极、电连接至第二电流镜216的P沟道晶体管Q15的源极、以及电连接至输出部分240的栅极。
输出部分240包括第一输出补偿部分242和第二输出补偿部分244。输出部分240减小第一放大电压与第二放大电压之间的差以输出输出电压VOUT。输出电压VOUT反馈至第一和第二差分放大部分220和230。
详细地,第一输出补偿部分242包括P沟道晶体管Q41和Q42。P沟道晶体管Q41包括电连接至第一电源电压VDD的漏极、电连接至第二差分放大部分230的栅极。P沟道晶体管Q42包括电连接至P沟道晶体管Q41源极的漏极、电连接至第二电源电压VSS的栅极、以及电连接至输出端、第一和第二差分放大部分220和230的源极。
当P沟道晶体管Q41导通时,P沟道晶体管Q41响应施加至栅极的第二放大信号提升输出电压VOUT以输出第一电源电压VDD,并且P沟道晶体管Q41通过源极将第一电源电压VDD施加至P沟道晶体管Q42。P沟道晶体管Q42将第一电源电压VDD施加至输出端以及第一和第二差分放大器220和230。
图3中,第二电源电压VSS施加至响应第二放大电压控制提升电压的输出的P沟道晶体管Q42的栅极,然而,独立的偏置电压可被施加至P沟道晶体管Q42的栅极。
第二输出补偿部分244包括N沟道晶体管Q43和Q44。N沟道晶体管Q43包括电连接至第二电源电压VSS的源极、电连接至第一差分放大部分220的栅极。N沟道晶体管Q44包括电连接至输出端的漏极、电连接至第一电源电压VDD的栅极、以及电连接至N沟道晶体管Q43的漏极的源极。
当N沟道晶体管Q43导通时,N沟道晶体管Q43响应施加至栅极的第一放大信号降低输出电压VOUT以输出第二电源电压VSS,并且N沟道晶体管Q43通过漏极将第二电源电压VSS施加至N沟道晶体管Q44。N沟道晶体管Q44将第二电源电压VSS施加至输出端以及第一和第二差分放大部分220和230。
图3中,第一电源电压VDD施加至响应第一放大电压控制降低的电压的输出的N沟道晶体管Q44的栅极,然而,独立的偏移电压可施加至N沟道晶体管Q44的栅极。
根据本实施例,输出部分240和偏置部分210包括补偿第一和第二差分放大部分220和230的晶体管的偏移电压的晶体管,使得输出部分240减小第一放大电压与第二放大电压之间的差以输出电压VOUT。
图4为示出输入电压和偏移电压之间的关系的曲线图。尤其,图4显示了图1的传统推挽式放大器的对比示例和图3的示例性实施例之间的差别。
参照图4,对比示例(或传统推挽式放大器)的正负偏移电压之间的差的范围从大约30mV至大约40mV。然而,本发明实施例(或根据本发明的推挽式放大器)的正负偏移电压之间的差的范围从大约4mV至大约10mV。
例如,当大约0.5V作为输入电压VIN输入,对比示例的传统放大器的负偏移电压和对比示例的传统放大器的正偏移电压分别为-10mV和30mV。因此,正负偏移电压之间的差大约为40mV。
然而,本发明的放大器的负正偏移电压分别为-5mV和5mV。因此,正负偏移电压之间的差大约是10mV。
当大约1V作为输入电压VIN输入图1中的传统推挽式放大器以及根据图3中的本发明的推挽式放大器时,对比示例的传统放大器负正偏移电压的分别为-8mV和35mV。因此,正负偏移电压之间的差大约是43mV。
然而,本发明的放大器的负正偏移电压分别为-5mV和8mV。因此,正负偏移电压之间的差为大约13mV。
即,根据本发明的推挽式放大器将偏移电压降低至大约传统推挽式放大器的偏移电压的四分之一。
LCD面板的液晶显示面板(LCD)驱动器可使用推挽式放大器。LCD驱动器输出诸如RGB图形信号(或数据信号)、选通信号等等之类的模拟信号,以控制显示单元格(或象素)的灰度范围。数据信号由多条总线或多条薄膜晶体管屏幕的源极线传送以显示图像,并且在适当的定时有选择的激活,选通信号由多条选通线(gate line)传送以导通或截至薄膜晶体管(TFT)。通常,源极线(source line)驱动器用于驱动源极线。推挽式放大器可用于LCD驱动器。
图5为示出具有根据本发明示例性实施例的推挽式放大器的液晶显示装置的原理框图。
参照图5,液晶显示装置包括定时控制器310、扫描驱动器320、数据驱动器330以及液晶显示面板340。扫描驱动器320和数据驱动器330可集成于液晶显示面板。
定时控制部分310通过总线312向扫描驱动器320提供列定时信号。此外,定时控制部分310向数据驱动器330提供视频信号(数据信号和控制信号),例如,经过总线314的RGB信号。
扫描驱动器320输出扫描信号S1、…、Sm用于基于列定时信号依次选择象素。
数据驱动器330驱动液晶显示面板340的数据线344。通常,一个扫描驱动器320驱动所有扫描线342。
液晶显示面板340包括多条扫描线342和多条数据线(或源线)344。每一象素由扫描线342和数据线344环绕。象素包括TFT、液晶电容器CLC以及存储电容器CST。TFT包括电连接至扫描线的栅极、电连接至数据线的源极、以及电连接至液晶电容器CLC的漏极。
数据驱动器330可包括多个数据驱动器。通常,一个数据驱动器由一百条数据线构成。然而,通过数据驱动器的多路输出,数据驱动器可驱动多于两百条数据线。
数据驱动器330包括多个数模转换器(DAC)332和多个缓冲器334,如图6所示。
图6为示出具有根据本发明示例性实施例的推挽式放大器的数据驱动器的原理框图。
参照图6,DAC332接收视频信号(数据信号和控制信号),例如,RGB信号,并且将视频信号转换为模拟信号。转换的模拟信号施加至缓冲器334。
缓冲器334将模拟电压输出至数据线用于显示图像。根据本发明的推挽式放大器在补偿模拟电压的偏移电压的缓冲器334中形成。补偿的模拟电压施加至数据线。
根据本发明的数据驱动器可与其它用于液晶显示屏装置的控制的驱动器一起集成于液晶显示面板上。
根据本发明,另外的晶体管形成在输出部分和偏置部分内,以降低由输出部分输出的偏移电压。
已描述了本发明的示例性实施例和其优点,可知在不偏离本发明由所附权利要求所定义的精神和范围的情况下,可作出不同的改变、取代以及改变。