CN1081305A - 用于放大的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是能很容易地改变PWM放大器 的增益和其输出信号的变化量。根据本发明，产生第 一斜升信号的第一装置用于完成输入信号到PWM 信号的转换，产生第二斜升信号的第二装置用于完成 PWM信号到输出信号的转换，第一、第二装置均包 括计数装置。本发明可很好地用于控制在液晶显示 器上显示的信号的亮度和对比度。

Description

本发明涉及一种放大输入信号的方法和装置。

例如，专利文件DE-OS-3930259披露了一种用放大器放大一个信号，该放大器包括把输入信号转换成脉冲宽度调制（PWM）信号的第一级和把PWM信号转换成输出信号的第二级，PWM信号的脉宽比取决于输入信号的值，输出信号的值取决于脉宽比（duty    cycle）。

放大器的第一级将输入信号的电压值与一个带有电压斜升的锯齿信号比较，该电压斜升从一个第一值，比如较低的值开始上升到第二值，比如较高的值。如果斜升电压低于输入信号电压，PWM信号的幅值就高。当斜升电压高于输入信号电压时，PWM信号就低。

放大器的第二级将PWM信号与有一个给定电压变化的比如从低到高变化的第二锯齿信号比较，并产生取决于PWM信号的脉宽比的输出电压。

这种放大器的增益可根据第一和/或第二锯齿信号的电压变化来选择。

在所述的申请中，上述的这类放大器用于处理驱动液晶显示器（LCD）的视频信号。被驱动的LCD象素根据输出信号的值，相应地改变其反射性或透光性。

由LCD显示的视频信号的对比度是由输出信号的范围，即最小值与最大值之间的差异建立的。该视频信号的亮度分别取决于输出信号的最小值和最大值。

这意味着被显示的视频信号的对比度取决于放大器的增益，亮度取决于输出信号的变化。

已有的德国专利申请P4103813.4（未公开）也给出了这类放大器。在该申请中把PWM信号转换成输出信号的放大器的第二级用一种特殊的方式减小输出信号的非线性。

根据所述技术，为了改变增益和/或改变变化量，至少一个电压变化过程要被改变。这种改变是很难实现的。

本发明的目的就是实现很容易地改变上述类型的放大器的增益和/或改变输出信号的变化量。

根据本发明，上述类型的放大器的第一级和/或第二级以数字方式工作。即引入第一级的数字输入信号和/或中间信号，比如PWM信号与数字计数器信号相比较，该计数器信号的值能以一给定的方式分别从一个第一设定值增加或减少到第二设定值。

第一级中的第一次转换使得当输入信号的值高于计数器信号的值的时间内中间信号，例如PWM信号的电平不同于当输入信号的值低于计数器信号的值的时间内的电平。

其中所述输入信号是在第一斜升信号的帮助下，转换成有两个或多个要可能的状态的中间信号，这些状态中的一个或多的持续时间由输入信号决定。

第二级使得所述中间信号在第二斜升信号的帮助下转换成输出信号，这时输出信号的值取决于中间信号的一个或多个状态的持续时间。

如果中间信号的变化过程受第二斜升信号的影响，比如中间信号的幅值根据第二斜升信号减小或增加，则放大器的非线性就能被减小。

应用本发明驱动一个LCD是很有利的，因为亮度和/或对比度能被很容易地改变。

本发明的更详细特征和优越性将根据附图在以下的实施例中进行解释。

图1是本发明的第一个实施例;

图2是图1实施例中的信号的产生。

在详细描述本实施例之前，应该提到图中所示的框仅用于更好地理解本发明。通常，这些框中至少一部分是集成单元。这些单元被认为是以集成或混合技术或作为微机的一部分或作为控制该计算机的程序的一部分。

单个框中的元件也可以以分立的方式实现。

图1示出了本发明的一个最佳实施例。

一个包括一个电压-时间（v/t）转换器11和一个时间-电压（t/v）转换器12的放大器10。一个输入信号Vi，在本实施例中是由视频源20产生的视频信号产生的，该视频源可以是摄像机，录像机或视频存储器，可以是数字的和/或模拟的或类似设备，输入信号Vi被引入v/t转换器11的第一输入端，计数器13的信号被引入转换器11的第二输入端。

由v/t转换器11产生的PWM信号引入t/v转换器12的第一输入端，第二输入端和斜升电压发生器14相连，该发生器提供原理上如框14所示的斜升电压信号VR，且也在图2中示出。转换器12输出信号Vo被引入下一步装置，在本实施例中是LCD板15。

t/v转换器12可包括如本实施例中的一个MOS管12′，其源极连到发生器14上，漏极连到一个电容器12″的第一端，输出信号Vo可在这里得到。本产施例中，PWM信号引入MOS管12′的栅极，电容器12″的第二端接地。电容器12″的第二端的另一种连接，例如接到一个未示出的直流电压，也是可能的。

计数器13的参数，比如计数器时钟频率和/或计数器开始时间，能被控制装置控制和选择，在本实施例中，该控制装置包括在输入单元16中。

上述这类放大器的功能的详细描述在德国专利DE-OS3930259中被公开以及德国专利申请P4103813.4（未公开）中也作了公开。放大器工作方式的进一步描述仅是理解本发明的需要。

已知的放大器和图1所示的实施例的主要差别是转换器11以数字式工作。这也意味着作为计数器信号C的输入信号Vi是数字信号。如果要处理模拟输入信号，就需提供一个模-数（A/D）转换器。

图2所示是图1实施例中产生的信号图。

图2a示出了斜升电压VR的变化过程，信号C的值的第一个变化过程Vc和数字输入信号Vi的一个值Vvi。计数器从时间t1开始计数，在Ta时刻，计数器信号C的值Vc等于Vvi。

图2e示出PWM信号Pa，…，Pd，是由图2a…d的例子中转换器11产生的。在计数器13开始计数时（t1），信号Pa被置为“高”。经过一段“高”的时间dta后，信号Pa在t＝Ta时刻被置为“低”。

如果信号Pa是高，晶体管12′导通，电容器12″被发生器14的斜升电压信号VR充电。当Pa变为低时（Ta），晶体管12′截止，信号R的相应的值被存入电容器12″。

点Voa1，…Vod1显示了当计数器13开始计数时，电容器12″的电压值，点Voa2，…Vod2显示了当晶体管12′截止时，存在电容器12″中的电压值。

根据图2a，视频信号在LCD上以

一个第一亮度值b1

和

一个第一对比度值C1

被显示。

图2b示出了曲线Vc的另一个变化过程。计数器13开始计数的时刻与图2a相同（t1），但计数器的时钟频率是增加的，这将导致Vc较大的斜率。

图2e中的相应的PWM信号Pb也开始于t1时刻，但其脉宽比（“高”-时间/“低”-时间）较低。

由于“高”-时间dtb小于dta，因此存在电容器12″中的电压Vob2的值比图2a中的值Vvi低。这意味着电压Vob1、Vob2的值的差较小。这会引起

一个低于C1的第二对比度值。

视频信号的亮度b2与图2a中相同。即

b2＝b1

图2c示出了曲线Vc的第三个变化过程。斜率和图2a中所示相同，但起始点（t2）比图2a和图2b中所示（t1）早。这可认为是计数器14开始计数较早。时钟频率和图2a中所示的例子相同。

相应的PWM信号Pc有一个dtc长的“高”-时间，在本例中等于dta。因此Voc1和Voc2之间的差异和Voa1与Voa2之间的差相同，且对比度值C3为：C3＝C1。

亮度值b3分别比b1或b2低。这可以解释为代表较黑和较亮的视频信号的电压值Voc1，Voc2较低。

图2d示出了与图2b中具有相同斜率的Vc和相同计数器时钟频率，并且与图2c所示具有相同的起始点（t2）的另一个例子。

关于PWM信号Pd，可以看出代表黑信号的电压值Vod1与Voc1相等，即b4＝b3，而且Vod1和Vod2之间的差等于Vod1与Vod2之间的差，即C4＝C2。

总之，通过图1所示的实施例，因为计数器时钟频率和计数器13的起始点能很容易地改变，由LCD板显示的视频信号的亮度和/或对比度也可以被很容易地改变。

上述实施例至少包括以下变形的一种：

-改变由计数器13产生的斜升的斜率和起始点的另一方法是，提供给t/v转换器12的斜升信号R由一计数器产生，这里R的变化过程可通过改变相应的起始点和时钟频率很容易地完成;

-在计数器转换器11和/或12之间提供D/A转换器，用于处理模拟信号;

-斜升发生器14可产生一个下降锯齿的斜升信号。其优点是存在电容器12″中的电压值更独立于其电容量。这种情况下，相应的LCD装置15或变换器必需被提供;

-计数器起始值（亮度）和/或计数器时钟频率（对比度）可根据给定设置值和灵敏信号由控制元件控制;

-可提供放大器和/或滤波装置，例如在转换器12和LCD15之间;

-可结合所述德国专利申请的特点，比如

-PWM信号可受斜升电压信号R的影响（见P4103813.4）;

-一列或多列LCD象素可被同时驱动（见DE-OS3930259）。

Claims (10)

1、用于放大输入信号的方法，由

-所述输入信号在第一斜升信号的帮助下转换成有两个或多个可能的状态的中间信号的第一次转换，其中这些状态中的一个或多个的持续时间取决于输入信号，

-所述中间信号在第二斜升信号的帮助下转换成输出信号的第二次转换，其中所述输出信号的值取决于中间信号的一个或多个状态的持续时间。其特征是，第一斜升信号和/或第二斜升信号是分别由第一计数器和第二计数器产生的。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征是中间信号的变化过程受第二斜升信号的变化的影响。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征是输入信号是密集的视频信号且在输出信号的帮助下驱动液晶显示装置。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征是第一和/或第二计数器的起始时刻决定将由液晶显示装置显示的信号的亮度。

5、根据权利要求3或4所述的方法，其特征是第一和/或第二计数器的计数时钟频率决定将由液晶显示装置显示的信号的对比度。

6、用于放大输入信号的装置，有

-第一级装置（11）用于完成所述输入信号在由第一斜升装置（13）产生的第一斜升信号的帮助下转换成有两个或多个可能的状态的中间信号（PWM）的第一次转换，其中这些状态中的一个或多个的持续时间由输入信号的值决定，

-第二级装置（12）用于完成所述中间信号在由第二斜升装置（14）产生的第二斜升信号的帮助下转换成输出信号（Vo）的第二次转换，其中所述输出信号（Vo）的值取决于中间信号（PWM）的一个或多个状态的持续时间。

其特征是第一斜升装置（13）和/或第二斜升装置（14）包括计数器装置。

7、根据权利要求6所述的装置，其特征是提供调节装置，根据第二斜升信号（R）的变化影响中间信号（PWM）的变化过程。

8、根据权利要求6或7所述的装置，其特征是提供一个视频源（20），产生一个视频信号，从中可获得输入信号，并且提供一个由输出信号（Vo）驱动的液晶显示装置（15）。

9、根据权利要求8所述的装置，其特征是提供一个根据将由液晶显示装置（15）显示的信号的亮度的给定值决定和影响第一计数器装置（13）和/或第二计数器装置（14）的起始时刻的控制装置。

10、根据权利要求8或9所述的装置，其特征是提供一个根据将由液晶显示装置（15）显示的信号的对比度的给定值决定和影响第一计数器装置（13）和/或第二计数器装置（14）的时钟频率的控制装置。

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