JPH06505135A - 時間／電圧変換方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 時間／電圧変換方法及び装置 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による、パルスの持続時間に相応する時 間値を電圧値に変換するための方法並びに請求の範囲第５項の上位概念に記載の 本発明による方法を実施するための装置に関する。

従来の技術 液晶表示装置用のトリガ（制御）回路が開示されている、先願の特許出願Ｐ３９ ３０２５９．８号明細書からは電流増幅器が公知である。この電流増幅器は、時 間／電圧変換器と電圧／時間変換器との組合せを示すものである。この場合電圧 ／時間変換器は、ビデオ入力信号をパルス幅変調された信号へ変換する。このパ ルス幅変調された信号は、ビデオ入力信号の高さに依存する異なる持続時間のパ ルスを有している。

このようなパルス幅変調された信号は、引続き時間／電圧変換器によって各パル スの持続時間に依存する電圧値に変換される。

前記明細書に開示されている時間／電圧変換器の可能な実施例は１つのＭＯＳ） −ランジスタを有している。

このＭＯＳトランジスタのゲート電極にはパルス幅変調された信号が供給される 。このＭｏＳトランジスタのソース電極には、最大値から一定の勾配でＱＶへ低 下する電圧が印加される。それにより、ドレン電極に接続されているコンデンサ はランプ電圧を用いて充電される。このコンデンサからはそれぞれの電圧が取り 出し可能である。

前記明細書から公知の電圧／時間変換器は次のようなパルスを供給する。すなわ ち持続時間の長さは異なるが、その電圧経過曲線が各パルスの持続している期間 中は実質的に一定であるようなパルスを供給する。

この種のパルスは、所定の適用例にはまだ十分正確な電圧値に変換されないもの であることがわかっている。

本発明の課題は、パルスの持続時間に相応する時間値を電圧値へ一層正確に変換 させ得るようにすることである。

上記課題は請求の範囲第１項に記載の本発明による方法によって解決される。ま た上記課題は本発明による方法を実施するための、請求の範囲第５項に記載の装 置によって解決される。

本発明によれば、パルス電圧経過曲線とランプ電圧経過曲線との間の間隔が所定 値内にある限り、入カバルスの電圧経過曲線が、ランプ状の経過を有する補助電 圧（以下ランプ電圧と称する）の経過曲線に整合される。

さらに本発明によって得られる利点は、使用されるトランジスタの電気的なスト レスが少ないことである。

本発明によって得られる別の利点は、データ電圧が小さい場合の遮断時間が比較 的短いため、ランプ電圧のランプ末端が、制御すべきライン端部に時間的により 一層近付くようにシフトされることである。それにより高い精度が得られる。

本発明の実施例は図面に示され以下に詳細に説明される。

図１は電圧／時間変換器と時間／電圧変換器とを有する公知の増幅回路装置を示 した図である。

図２　ａ　−ｃ及び図３は図１による増幅回路装置の電圧経過を示した図である 。

図４は本発明による第１実施例を示した図である。

図５ａ〜Ｃ及び図６は図４による実施例の電圧経過を示した図である。

図７は本発明による第２実施例を示した図である。

実施例の詳細な説明に入る前に、図面に個別に示された個々のブロック図が本発 明の理解を深めるためにだけ用いられるものであることを述べておく。通常はこ れらの個々の又は複数のブロックはユニットにまとめられている。これらのブロ ックは集積化技術又はハイブリッド技術において実現されるか、又はプログラミ ング制御されたマイクロコンピュータとして、あるいは該マイクロコンピュータ の制御に適したプログラムの一部として実現可能である。

さらに個々の段に含まれている素子も別個に構成され得るものであることをあわ せて述べておく。

図１には公知の増幅回路装置１０が示されている。

この装置ｌＯは電圧／時間変換器（Ｕ／を変換器）１１と時間／電圧変換器（ｔ ／Ｕ変換器）１２とを有している。電圧／時間変換器１１は入力信号Ｕｅからパ ルス幅変調された信号Ｕｉを形成する。この信号Ｕｉは前記電圧／時間変換器１ １によって時間／電圧変換器１２の第１の入力側に出力される。その他にこの時 間／電圧変換器１２は第２の入力側を介してランプ電圧発生器１３と接続されて いる。このランプ電圧発生器１３から時間／電圧変換器１２はランプ電圧ＵＲを 受け取る。信号Ｕｉ及びランプ電圧ＵＲに基づいて時間／電圧変換器１２は出力 信号Ｕａを形成する。この出力信号Ｕａは時間／電圧変換器１２の出力側から得 られる。

時間／電圧変換器１２は例えばＭＯＳトランジスタ１２’　からなる。このＭｏ Ｓトランジスタ１２′のソース端子にはランプ電圧ＵＲが供給され、該トランジ スタ１２’　のドレン端子はコンデンサ１２′の第１の端子に接続されている。

トランジスタ１２′のゲート端子には信号Ｕｉが供給され、コンデンサ１２’の 第２の端子はアースに接続される。トランジスタ１２’とコンデンサ１２’の共 通の端子においては出力信号Ｕａが取り出される。

図１による増幅回路装置１０の動作機能は前記した先の特許出願に記載されてお り、本発明の理解に必要な分だけ以下の説明に取り入れる。

電圧／時間変換器１１は、（部分図ａ、ｂ、ｃからなる）図２に示されているパ ルスを発生する。このパルスの理想的な形は破線で示されている。このパルスは （当該変換器１１に供給される異なる入力信号Ｕｅに依存して）異なる時間間隔 ｔ１．ｔ２、ｔ３を有している。さらにこのパルスの電圧値はそれぞれ、パルス の持続時間全体に亘って実質的に一定している。

図２中に実線で示されているのは、電圧／時間変換器１１から時間／電圧変換器 １２に供給されて得られた実際のパルス経過である。このパルス経過は、そのエ ツジが丸みを帯びている限り理想経過に対してずれている。このずれは例えば寄 生容量に起因している。

図２に示されている閾値Ｕｓの意味は以下で説明する。

図３には特性曲線Ｕ１が示されている。この特性曲線Ｕｉは図２中の実際のパル スの右側のエツジに相応する。さらに図３には特性曲線すが示されている。この 特性曲線すは、実質的にランプ電圧ＵＲの時間的な経過に相応する。このランプ 電圧ＵＲはこのような公知装置においては例えば期間ｔ１の経過後に初めてラン プ形状の経過を有する。このことは例えば次のようなことに利用される。すなわ ちコンデンサ１２ｂがまず完全に充電され、該コンデンサ１２ｂに加わっている 電圧Ｕａがそれに続いておもにランプ電圧ＵＲによって規定されるようにするた めに利用される。

時間／電圧変換器１２は、特性曲線Ｕｉが特性曲線すと交差する時点で検出され る値を有する出力電圧Ｕａを出力する。

ここにおいて、半導体素子を用いて時間／電圧変換器を実現する際には相応の閾 値電圧を考慮しなければならないことを述べておく、この閾値電圧はランプ電圧 ＵＲの他に特性曲線す中に含まれているものである６時点ｔｌ’（この時点では 図２ａの第１の理想パルスが終Ｔしている）では、特性曲線すが値Ｕ１を有して いる。しかしながら丸み部分により第１の実際のパルスの特性曲線は特性曲線す と、電圧値がｖｌの時点Ｔｌ　（ｔｌ’　＋ｄｌ）において初めて交差する。

時点ｔ２′　（この時点では図２ｂの第２の理想パルスが終了している）では、 特性曲線すが値Ｕ２を有している。しかしながら第２のパルスの丸み部分により 第２の実際のパルスの電圧値は特性曲線すと、電圧値がｖ２の時点Ｔ２　（ｔ２ ’　＋ｄ２）において初めて交差する。同様に図２０の第３のパルスの丸みを帯 びたエツジは特性曲線すと、電圧値Ｕ３の代わりに電圧値がｖ３の時点Ｔ３　（ ｔ３’　＋ａ３）において初めて交差する。

電圧値の差（ｖｌ−Ｕｌ、ｖ２−Ｕ２．ｖ３−Ｕ３）はそれぞれ同じ大きさでは ない。このことは同じ形状のエツジ経過における時間の差の大きさくｄｉ、ｄ２ ゜ｄ３）が異なっていることに起因している。

すなわちこのことは図１〜図３による時間／電圧変換において非直線性が現われ ていることを意味している。

次に図４〜図７に基づいて本発明による２つの実施例を詳細に説明する１図４〜 図７において前記図１〜図３中のものと同じように機能する素子並びに同じよう な作用を生ぜしぬる電圧には図１〜図３中と同じ符号が付されている。これらは 以下の説明において本発明の理解に必要である限り取り入れられている。

図４には本発明による装置の第１実施例が示されている。時間／電圧変換用装置 １２ａは、パルス整形器１４を有している。このパルス整形器１４は閾値段１５ を有している。この閾値段１５の入力側には信号Ｕｌが印加され、該閾値段１５ の出力側はスイッチング装置１６の制御入力側に接続される。このスイッチング 装置１６の第１のスイッチング端子は第１の抵抗１７の第１の端子に接続されて いる。該抵抗１７の第２の端子はランプ電圧発生器１３の出力側に接続されてい る。

前記スイッチング装置１６の第２のスイッチング端子の一方は、第２の抵抗１８ の第１の端子に接続され、他方は時間／電圧変換器１２の第１の入力側に接続さ れている。また第２の抵抗１８の第２の端子はアースに接続されている。

時間／電圧変換器１２にはランプ電圧ＵＲが電圧低減素子２２を介して供給され る。この電圧低減素子２２はランプ電圧ＵＲを、加算的に（例えば電圧の減算に よって）及び／又は乗算的に（例えば適切な減衰素子（増幅定数が１よりも小さ い）によって）低減させる。当該低減された電圧は時間／電圧変換器１２の第２ の入力側に供給される。

次に図４による本発明装置の機能を図２（部分図ａ。

ｂ、ｃからなる）と図５（部分図ａ、ｂ、ｃからなる）を用いて説明する。

図２中の実際のパルス経過を有する信号Ｕ１は閾値段１５に供給される。この閾 値段１５は、（当該信号Ｕｉが）所定の閾値Ｕｓを上回った場合にスイッチング 装置１６を操作する。それにより第１の抵抗１７と第２の抵抗１８との間の接続 が形成される。前記閾値Ｕｓを下回った場合には当該スイッチング装置１６は再 び開かれる。スイッチング装置１６に対する相応のトリガ信号はその時間経過の 中で実質的に図２中の理想パルスに相応する。閾値Ｕｓの設定位置は有利には図 ２中の実際のパルスＵｉの丸みに依存して次のように定められる。すなわちスイ ッチング装置１６がそれぞれ閉じられている時間が図２中の理想パルスＵｉの持 続時間に相応するように定められる。

スイッチング装置１６の接点が閉じている場合は２つの抵抗１７．１８は分圧器 を形成する０時間／電圧変換器１２に出力される信号Ｕｉの実際のパルス、すな わち丸みを帯びたエツジを有するパルスは、図５に実線で示されている。実質的 に、その都度のパルス持続時間中のパルスの電圧経過は一定ではなく、ランプ電 圧ＵＲによって影響を受ける。

図３の特性曲線すによるランプ電圧ＵＲの経過を前提とすれば、すなわちランプ 状に降下している経過が時点ｔｌ’　から開始されていることを前提とすれば、 図２ａの第１のパルスＵｉ（持続時間ｔ１を有している）は、その電圧経過Ｕｉ ’　（図５ａ）が当該持続時間中に実質的に一定である限り、時間／電圧変換器 １２の第１の入力側への出力の際に当該経過を維持する。

それに対して、持続時間ｔ２を有する図２ｂの第２のパルスＵｉは前記入力側に おいて、次のように変化する電圧経過Ｕｉ’　（図５ｂ）を有する。すなわち当 初一定していた当該電圧経過が持続時間ｔ１の経過後に直線的に降下するような 電圧経過を有する。同様に第３のパルスも同じような経過を有している。

前記時間／電圧変換器１２の第１の入力側に印加されるパルスも同じように図６ に示されている。この図でも特性曲線すが付加的に加えられている。

当該電圧低減素子２２により、特性曲線Ｕｉ′と特性曲線すとの間の間隔が予め 設定される。実質的には、パルスＵｉが印加された場合（すわなち当該実施例で はスイッチング装置１６が閉じられた場合）の電圧経過Ｕｌ′は、特性曲線すの 上側に存在する。

波形整形されたパルス経過により次のようなことが生ぜしめられる。すなわち、 第１のパルスは特性曲線すと電圧値がｖｌ’　の時点Ｔｌ’　（＝ｔｌ’　＋ｄ ｌ’　）において交差し、第２のパルスは特性曲線すと、電圧値がｖ２’の時点 Ｔ２’　（＝ｔ　２’　＋ａ２’　）において交差し、第３のパルスは特性曲線 すと、電圧値がＶＢ２の時点Ｔ３’　（＝ｔ３’　＋ｄ３’　）において交差す る。

パルスの右側エツジ（図５）の丸みが同じ形状であることを前提とすれば、時間 差ｄｉ’　、ｄ２’　、ｄ３′は、特性曲線Ｕｉと特性曲線すとを含めた経過が 実質的に平行なことにより同じ大きさとなる。このことは傾斜経過が同じ形状の 場合に、電圧差ｖｌ’　−Ｕｌ、ｖ２’−Ｕ２、ｖ３’　−Ｕ３が一定であるこ とを生ぜしぬる。それにより時間／電圧変換の際の不正確さが低減される。

本発明による時間／電圧変換用装置１２ａを増幅装置１０の一部として使用する ことにより、実質的に直線性の増幅が可能となる。

電圧／時間変換器１１の信号を、該信号が時間／電圧変換器１２に供給される前 に反転させることが必要な場合には、図７による第２実施例が用いられ得る。

反転可能な時間／電圧変換用装置１２ｂは、パルス変換段１４の代わりにインバ ータ１９を有している。

このインバータ１９は例えば図７に示されている。

このインバータ１９は第１のＭＯＳトランジスタ２０と第２のＭＯＳトランジス タ２１とを有している。

第１のトランジスタ２０のソース端子は、該トランジスタ２０のゲート端子並び にランプ電圧発生器１３に接続されている。第１のトランジスタ２０のドレン端 子は第２のトランジスタ２１のソース端子に接続されている。第２のトランジス タ２１のゲート端子にはパルス幅変調された信号Ｕｉが印加され、第２のトラン ジスタ２１のドレン端子はアースに接続される。２つのトランジスタ２０．２１ の共通の端子においては電圧Ｕｉ本が取り出される。この電圧Ｕｉ＊は、ランプ 電圧ＵＲの電圧経過を用いた重み付けによる信号Ｕｉの反転を表している。

ここにおいて、ＭＯＳトランジスタの構造は対称的なためソース端子とドレン端 子の表示は交換可能であることを述べておく。

ここでは図示されていない本発明による他の変化例では、出力電圧がランプ電圧 ＵＲのランプ状の経過に依存するのではなく、電源に接続されたコンデンサに印 加される電圧に依存する。このコンデンサは前記電源から所定の値の電流を印加 され、及び／又は所定の値の電圧を供給される。

このような場合は、パルスの電圧が信号Ｕｉないし信号Ｕｌ＊に相応に整合され る。

前記実施例の別構成では以下に述べる変化例のうちの少なくとも１つを有する。

一電圧低減素子２２の代わりに又は該電圧低減素子２２に付加的に、ランプ電圧 発生器１３とパルス整形器１４ないしインバータ１９との間に次のような手段を 設ける。すなわちランプ電圧ＵＲを加算的に（例えば電圧の加算によって）、及 び／又は乗算的に（例えば増幅によって）高め、当該高められた電圧をパルス整 形器１４ないしインバータ１９に出力するような手段を設ける。

一パルス整形器１４ないしインバータ１９から出力されるパルス経過が次のよう になされる。すなわちパルス電圧が、補助電圧（ランプ電圧ＵＲ又は構成素子に 印加される電圧に相応）に平行に経過するのではなく、該パルス電圧の間隔が所 定の限界内で変化するようになされる。このことはパルス電圧値と、補助電圧の 時間的関数の関数値との加算的及び／又は乗算的結合に相応し、例えばダイオー ドか又はその他の半導体構成素子のような付加的構成素子によって達成すること ができる。これらの付加的構成素子は、個別か又は組合せの中で、前記構成素子 に並列及び／又は直列に接続させることができる。それにより例えば時間／電圧 変換器が所属する系のどこかに存する非直線性が低減又は回避され得る。

当該方法と該方法の有利な実施に適した装置からなる本発明のシステム（このシ ステムはパルスの持続時間に相応する電圧値を定める）の説明は以上の通りであ る。

変換の際の非直線性を回避するために、パルスの電圧（この電圧の持続時間が時 間／電圧変換に用１）られる）が、出力電圧の形成に用いる補助電圧の経過番二 整合（マツチング）される。この補助電圧はランプ電圧発生器から出力されるラ ンプ電圧か又は本発明による装置の構成素子に印加されるその他の電圧であり得 る。

本発明によれば、時間／電圧変換の際の非直線性が低減されるかまたは回避され る。

総合的な装置（例えば増幅装置）の一部として用ｕすることにより、相応の非直 線性が少なくとも低減されるか又は保証される。

本発明による系は有利には、薄膜技術で構成され液晶表示装置の制御に用いられ る増幅装置の一部として用いることができる。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　５年　８月　９日

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．所定の電圧経過を有するパルスの持続時間に相応する時間値を、電圧値が時 間的な関数に相応する補助電圧を用いて電圧値に変換するための方法において、 当該パルスの電圧経過を時間的な関数に依存してて定めることを特徴とする、時 間／電圧変換方法。
2. ２．前記パルスの電圧経過を実質的に前記補助電圧の時間的な関数に追従させる 、請求の範囲第１項記載の時間／電圧変換方法。
3. ３．前記時間的な関数は、少なくとも一時的に、時間的かつ直線的に増加又は減 少する関数である、請求の範囲第１項又は２項記載の時間／電圧変換方法。
4. ４．前記パルスの電圧経過の値は、前記時間的関数の関数値との加算的及び／又 は乗算的結合に相応する、請求の範囲第１項〜３項いずれか１項記載の時間／電 圧変換方法。
5. ５．所定の電圧経過を有するパルスの持続時間に相応する時間値を、電圧値が時 間的な関数に相応する補助電圧（ＵＲ）を用いて電圧値（Ｕａ）に変換するため の装置において、 当該パルスの電圧経過を時間的な関数に依存して定める手段（２２，１４；１９ ）が設けられていることを特徴とする、時間／電圧変換装置。
6. ６．前記手段（１４，１９）は、当該パルスの電圧経過が前記時間的な関数に実 質的に追従するように構成されている、請求の範囲第５項記載の時間／電圧変換 装置。
7. ７．前記時間的な関数は、少なくとも一時的に、時間的かつ直線的に増加又は減 少する関数である、請求の範囲第５項又は６項記載の時間／電圧変換装置。
8. ８．前記パルスの電圧経過の値を前記時間的関数の関数値と加算的及び／又は乗 算的に結合させる手段（２２，１４；１９）が設けられている、請求の範囲第５ 項〜７項いずれか１項記載の時間／電圧変換装置。