CN101009963B - 用于冷阴极荧光灯的宽量程模拟电压处理的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的系统。该系统包括：电压—电流变换器，所述电压—电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号；以及电流处理组件，所述电流处理组件被配置接收第一电流信号和预定电流，并产生第二电流信号。此外，该系统包括：电流—电压变换器，所述电流—电压变换器被配置接收第二电流信号并产生输出模拟电压信号；以及调光控制器，所述调光控制器被配置接收输出模拟电压信号，并产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的控制信号。电压—电流变换器、电流处理组件和电流—电压变换器被配置为偏置在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间。

Description

用于冷阴极荧光灯的宽量程模拟电压处理的系统与方法

技术领域

本发明涉及模拟电压处理。更具体而言，本发明提供了一种用于宽电压量程模拟电压处理的系统与方法。仅仅作为示例，本发明已被应用于对一个或多个冷阴极荧光灯的调光控制。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。

背景技术

冷阴极荧光灯(CCFL)已经被广泛用于提供液晶显示器(LCD)模块的背光。CCFL通常需要高交流(AC)电压来点亮以及进行正常操作。这种AC电压可以由CCFL驱动器系统提供。CCFL驱动器系统接收低直流(DC)电压，并且将低DC电压转换为高AC电压。

此外，CCFL驱动器系统通常执行调光(dimming)控制来调节CCFL的亮度。用于调光控制的模拟信号可以由诸如微控制器的控制器产生。通常，该模拟信号具有从低电压电平到高电压电平的宽动态量程。例如，低电压电平是地电压电平，高电压电平接近供电电压电平。为了让CCFL驱动器系统执行调光控制，通常需要处理该模拟信号。例如，对于宽量程的模拟电压来说需要信号处理很精确。但是这种精确常常难以实现。

因此，非常需要用于对冷阴极荧光灯进行调光控制的模拟电压处理的改进技术。

发明内容

本发明涉及模拟电压处理。更具体而言，本发明提供了一种用于宽电压量程模拟电压处理的系统与方法。仅仅作为示例，本发明已被应用于对一个或多个冷阴极荧光灯的调光控制。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的系统。该系统包括：电压-电流变换器，所述电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号；以及电流处理组件，所述电流处理组件被配置接收第一电流信号和预定电流，并产生第二电流信号。此外，该系统包括：电流-电压变换器，所述电流-电压变换器被配置接收第二电流信号并产生输出模拟电压信号；以及调光控制器，所述调光控制器被配置接收输出模拟电压信号，并产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的控制信号。电压-电流变换器、电流处理组件和电流-电压变换器被配置偏置在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间。输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间，并且输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间。输出模拟电压信号等于第二预定常数和输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和。至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平，并且至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。

根据本发明的另一实施例，一种处理模拟电压的系统包括电压-电流变换器，所述电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号。电压-电流变换器包括第一晶体管，并且第一晶体管包括第一源极和第一漏极，并且与在第一源极和第一漏极之间流动的第一电流相关联。此外，该系统包括第一电流反射镜，第一电流反射镜被配置接收预定电流并产生第二电流。第二电流与所述预定电流成正比，并且第一电流等于第二电流与第一电流信号之和。而且，该系统包括第二电流反射镜，第二电流反射镜被配置接收第一电流并产生第三电流。第三电流与第一电流成正比。而且，该系统包括第三电流反射镜，第三电流发射镜被配置接收所述预定电流并产生第四电流。第四电流与所述预定电流成正比。此外，该系统包括电流-电压变换器，所述电流-电压变换器被配置接收第三电流和第四电流并产生输出模拟电压信号。

根据本发明的又一实施例，一种用于处理模拟电压的系统包括电压-电流变换器，所述电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号。电压-电流变换器包括第一晶体管，并且第一晶体管包括第一源极和第一漏极，并且与在第一源极和第一漏极之间流动的第一电流相关联。此外，该系统包括第一电流反射镜，第一电流反射镜被配置接收预定电流并产生第二电流。第二电流与所述预定电流成正比，并且第一电流等于第二电流与第一电流信号之和。而且，该系统包括第二电流反射镜，第二电流反射镜被配置接收第一电流并产生第三电流。第三电流与第一电流成正比。而且，该系统包括电流一电压变换器，所述电流-电压变换器被配置接收第三电流并产生输出模拟电压信号。

根据本发明的又一实施例，一种用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的方法包括：接收输入模拟电压信号，以及将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号。此外，该方法包括：接收第一电流信号和预定电流，处理与第一电流信号和预定电流相关联的信息，以及至少基于与第一电流信号和预定电流相关联的信息来产生第二电流信号。而且，该方法包括：接收第二电流信号，将第二电流信号转换为输出模拟电压信号，接收输出模拟电压信号，以及产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的调光控制信号。所述将输入模拟电压信号转换为第一电流信号、处理与第一电流信号和预定电流相关联的信息、以及将第二电流信号转换为输出模拟电压信号的步骤是通过使用第一电源电压电平和第二电源电压电平而执行的。所述输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间，并且所述输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间。所述输出模拟电压信号等于第二预定常数和输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和。至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平，并且至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。

根据本发明的又一实施例，一种用于处理模拟电压的方法包括：接收输入模拟电压信号，以及将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号。此外，该方法包括：接收预定电流，以及至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第一电流。第一电流与所述预定电流成正比。而且，该方法包括：处理与第一电流和第一电流信号相关联的信息，产生等于第一电流和第一电流信号之和的第二电流，接收第二电流，以及至少基于与第二电流相关联的信息来产生第三电流。第三电流与第二电流成正比。而且，该方法包括至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第四电流，并且第四电流与所述预定电流成正比。此外，该方法包括接收第三电流和第四电流，产生等于第三电流和第四电流之和的第五电流，以及将第五电流转换为输出模拟电压信号。

根据本发明的又一实施例，一种用于处理模拟电压的方法包括：接收输入模拟电压信号，以及将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号。此外，该方法包括：接收预定电流，以及至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第一电流。第一电流与所述预定电流成正比。而且，该方法包括：处理与第一电流和第一电流信号相关联的信息，产生等于第一电流和第一电流信号之和的第二电流，接收第二电流，以及至少基于与第二电流相关联的信息来产生第三电流。第三电流与第二电流成正比。而且该方法包括接收第三电流，以及将第三电流转换为输出模拟电压信号。

通过本发明实现了超过现有技术的许多优点。例如，本发明的一些实施例提供了一种用于通过在电流域内执行电平移位和操纵来处理电压模拟信号的系统与方法。本发明的一些实施例可以提高模拟电平移位和操纵的精度。本发明的某些实施例可以被用于集成模拟电路中的模拟信号处理。例如，本发明被应用于CCFL背光驱动器系统中的调光控制。作为另一示例，调光控制是模拟调光控制。本发明的一些实施例可以被用于其中应用了模拟电压电平移位和处理的许多应用。

根据实施例，可以实现这些优点中的一个或多个。参考详细的说明以及附图，将更全面地理解本发明的这些优点以及各种其它目的、特征和优点。

附图说明

图1是用于处理调光控制的模拟电压的简化示图；

图2是根据本发明实施例用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的简化系统；

图3是根据本发明实施例用于处理模拟电压的简化系统；

图4是根据本发明实施例使用处理模拟电压的系统来产生补偿电流(offset current)的简化系统；

图5是根据本发明实施例用于产生补偿电流并处理模拟电压的简化系统；

图6是根据本发明另一实施例用于处理模拟电压的简化系统；

图7是根据本发明又一实施例用于处理模拟电压的简化系统。

具体实施方式

本发明涉及模拟电压处理。更具体而言，本发明提供了一种用于宽电压量程模拟电压处理的系统与方法。仅仅作为示例，本发明已被应用于对一个或多个冷阴极荧光灯的调光控制。但是应当认识到，本发明具有更广阔的应用范围。

图1是于用于处理调光控制的模拟电压的简化示图。输出信号V_out是

V_out＝V_offset+k×V_in    (等式1)

其中V_in代表输入模拟电压，V_out代表输出模拟电压。V_offset是DC补偿电压，并且k是增益因子。V_out的量程通常被优化以用于CCFL驱动器系统中的信号控制和处理。因此，对于宽量程输入模拟电压来说，V_offset和k需要非常精确，但是这样的精度通常难以实现。

对于模拟电压处理来说，关于CMOS电路设计有许多挑战。例如，通常单个电源被用于CMOS集成电路。高电压电平是V_DD，且低电压电平是地电压。由于这个电源限制，对于从地电压到VDD的宽量程来说，模拟电压处理通常难以实现。此外，输入阻抗常常太高使得某些传统技术不能令人满意地工作，例如基于反相运算放大器的增益配置。而且，增益和模拟电压电平移位所需要的高精度通常使某些传统配置(例如PMOS源极跟随器)不能令人满意。

图2是根据本发明实施例用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的简化系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改形式。系统200包括电压-电流变换器210、电流组合器220、电流-电压变换器230和调光控制器240。虽然上面使用了选定的一组组件来示出系统200，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些组件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的组件中插入其他组件。取决于实施例，组件的安排可以交换，另一些组件可以被替代。这些组件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。

电压-电流变换器210接收输入模拟电压信号212。例如，输入模拟电压信号由V_in表示。输入模拟电压信号212被电压-电流变换器210转换为输入电流信号214。例如，输入电流信号由I_in表示。在另一示例中，输入电流信号214与输入模拟电压信号212成正比。如图2所示，输入电流信号214被电流组合器220接收，电流组合器220还接收补偿电流222。例如，补偿电流222由I_offset表示。在另一示例中，补偿电流222是DC电流。输入电流信号214和补偿电流222被组合以产生输出电流信号224。例如，输出电流信号224由I_out表示。在另一示例中，输出信号224等于输入电流信号214和补偿电流222之和。输出电流信号224被电流-电压变换器230接收并被转换为输出电压信号232。例如，输出电压信号232由V_out表示。在另一示例中，输出电压信号232正比于输出电流信号224。输出电压信号232由调光控制器240接收，调光控制器是一个或多个冷阴极荧光灯(CCFL)的驱动器系统的一部分。例如，调光控制器240使用输出电压信号232来调节一个或多个CCFL的亮度。

如图2所示，根据本发明的一个实施例，提供了一种用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的系统。该系统包括：电压-电流变换器，该电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号；以及电流处理组件，该电流处理组件被配置接收第一电流信号和预定电流，并产生第二电流信号。此外，该系统包括：电流-电压变换器，该电流-电压变换器被配置接收第二电流信号并产生输出模拟电压信号；以及调光控制器，该调光控制器被配置接收输出模拟电压信号并产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的控制信号。电压-电流变换器、电流处理组件和电流-电压变换器被配置为偏置在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间。输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间，并且输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间。输出模拟电压信号等于第二预定常数与输入模拟电压信号之积和第一预定常数的和。至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平，并且至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。

例如，第一电源电压电平和第二电源电压电平中的每个是DC电压电平。第一电源电压电平等于零伏特。在另一示例中，第一预定常数和第二预定常数中的每个不等于零。在又一示例中，电压-电流变换器、电流处理组件和电流-电压变换器耦合到单个电源，并且信号电源被配置提供第一电源电压电平和第二电源电压电平。在又一示例中，第二电流信号等于第一电流信号与预定电流之和。在又一示例中，预定电流是DC电流。在又一示例中，第一电流信号在幅度上正比于输入模拟电压信号。在又一示例中，输出模拟电压信号在幅度上正比于第二电流信号。

如图2所示，根据本发明的又一实施例，一种用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的方法包括：接收输入模拟电压信号，以及将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号。此外，该方法包括：接收第一电流信号和预定电流，处理与第一电流信号和预定电流相关联的信息，以及至少基于与第一电流信号和预定电流相关联的信息来产生第二电流信号。而且，该方法包括：接收第二电流信号，将第二电流信号转换为输出模拟电压信号，接收输出模拟电压信号，以及产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的调光控制信号。所述将输入模拟电压信号转换为第一电流信号、处理与第一电流信号和预定电流相关联的信息、以及将第二电流信号转换为输出模拟电压信号的步骤是通过使用第一电源电压电平和第二电源电压电平执行。所述输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间，并且所述输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间。所述输出模拟电压信号等于第二预定常数和输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和。至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平，并且至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。

图3是根据本发明实施例用于处理模拟电压的简化系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改形式。系统300包括晶体管301、302、303、304、305、306、307、308、309、310和311、运算放大器320、电阻器330、332和334。虽然上面使用了选定的一组组件来示出系统300，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些组件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的组件中插入其他组件。取决于实施例，组件的安排可以交换，另一些组件可以被替代。这些组件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。

输入模拟电压信号322被运算放大器320接收。例如，V_in代表输入模拟电压信号322。如图3所示，输入模拟电压信号322被至少运算放大器320、电阻管332和晶体管301和302转换为电流信号。例如，流经晶体管301的电流是

$I_1=\frac{V_{\mathrm{in}}}{R_1}+N\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式2)

其中I₁代表流经晶体管301的电流，R₁代表电阻器332的电阻。此外，I_offset代表晶体管310接收到的补偿电流。例如，补偿电流是由参考电压和电阻器产生的。在另一示例中，由晶体管310接收的补偿电流被镜像反射到晶体管309。N是镜式晶体管309和310的电流比。

如图3所示，基于镜式晶体管307和301之间的电流比，流经晶体管301的电流被镜像到晶体管307。此外，补偿电流从晶体管310被镜像到晶体管305。例如，补偿电流从晶体管310被镜像到晶体管311。流经晶体管311的电流与流经晶体管303的电流相同。而且，流经晶体管303的电流被镜像到晶体管305。

流经晶体管305的电流和流经晶体管307的电流两者都被提供给电阻器334。例如，这两个电流之和I_out是：

$I_{\mathrm{out}}=\frac{1}{R_1}{V}_{\mathrm{in}}+M\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式3)

其中I_out代表流经电阻器334的输出电流。此外，M代表电流增益因子。例如，电流增益因子至少依赖于镜式晶体管309和310的电流比和镜式晶体管305和310的电流比。在另一示例中，镜式晶体管305和310的电流比至少依赖于镜式晶体管311和310的电流比和镜式晶体管305和303的电流比。

如图3所示，输出电流I_out被电阻器334转换为输出电压。因此，例如

$V_{\mathrm{out}}=\frac{R_2}{R_1}{V}_{\mathrm{in}}+R_2\×M\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式4)

其中V_out代表节点336处的输出电压，R₂代表电阻器334的电阻。例如，输出电压被调光控制器接收，调光控制器是用于一个或多个冷阴极荧光灯(CCFL)的驱动器系统的一部分。

根据实施例，晶体管302的栅极被连接到晶体管304的栅极和漏极、晶体管311的漏极、晶体管306的栅极以及晶体管308的栅极。如上所述以及这里进一步强调的，这种安排仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变换形式、替代形式和修改形式。

图4是根据本发明实施例使用用于处理模拟电压的系统300来产生补偿电流的简化系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改形式。系统包括晶体管401、402、403、404、405、406、407和408、运算放大器420、电阻器430和432、电容器440以及电流源450。

运算放大器420接收补偿电压422。例如，补偿电压422由V_offset表示。补偿电压被转换为电流，电流被镜像以产生补偿电流I_offset。因此，

$I_{\mathrm{offset}}=A\×\frac{V_{\mathrm{offset}}}{R_{\mathrm{off}}}$ (等式5)

其中A是镜式晶体管407和401的比，R_off是电阻器432的电阻。

例如，补偿电流I_offset由晶体管310接收。将等式4和5组合，可以得到下述表达式：

$V_{\mathrm{out}}=R_2\×A\×M\×\frac{V_{\mathrm{offset}}}{R_{\mathrm{off}}}+\frac{R_2}{R_1}{V}_{\mathrm{in}}$ (等式6)

此外，如果 $\frac{R_2\×A\×M}{R_{\mathrm{off}}}=1$ (等式7A)

且 $\frac{R_2}{R_1}=k$ (等式7B)

V_out＝V_offset+k×V_in    (等式8)

等式8与等式1相同。如上所述，等式7A可以通过调节R₂、R_off、A和/或M来满足。此外，增益因子k是根据等式7B由R₂和R₁确定的。对于等式8，V_offset可以根据本发明实施例由带隙电压参考生成器精确产生。

图5是根据本发明实施例用于产生补偿电流并处理模拟电压的简化系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改形式。系统500包括系统300和400。系统400产生的补偿电流被系统300接收。利用该补偿电流，系统300产生输出电压。输出电压例如被调光控制器接收，调光控制器是用于一个或多个冷阴极荧光灯(CCFL)的驱动器系统的一部分。根据本发明的实施例，系统500是系统200的示例性实现，其包括电压-电流变换器210、电流组合器220和电流-电压变换器230。

系统300和500的某些实施例具有多种优点。例如，即使输入电压等于或接近地电压，系统300和/或500也可以正确运行。在没有晶体管302和309的条件下，当输入电压接近或等于地电压时，流经电阻器332和晶体管301的电流将变得非常小甚至为零。流经晶体管301的非常小或零电流还使晶体管301的跨导非常小或变为零。晶体管301的非常小或零跨导可以使由运算放大器320、晶体管301和302以及电阻器332形成的反馈环不稳定。相反，利用晶体管302和309，如果输入电压变为接近或等于零，则流经电阻器332的电流也变得非常小甚至为零。但是流经晶体管301的电流至少为N×I_offset，如等式2所示。N是镜式晶体管309和310的电流比。N×I_offset确保晶体管301具有足够的跨导来保持反馈环稳定。此外，级联晶体管302提供了电平移位，这确保了晶体管309的足够的漏电压，即使在输入电压变得非常小甚至为零的时候。

图6是根据本发明另一实施例用于处理模拟电压的简化系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改形式。系统600包括晶体管601、602、603、604、607、608、609、610和611、运算放大器620、电阻器630、632和634。虽然上面使用了选定的一组组件来示出系统600，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些组件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的组件中插入其他组件。取决于实施例，组件的安排可以交换，另一些组件可以被替代。这些组件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。

输入模拟电压信号622被运算放大器620接收。例如，Vin代表输入模拟电压信号622。如图6所示，输入模拟电压信号622被至少运算放大器620、电阻器632和晶体管601和602转换为电流信号。例如，流经晶体管601的电流是

$I_1=\frac{V_{\mathrm{in}}}{R_1}+N\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式9)

其中I₁代表流经晶体管601的电流，R₁代表电阻器632的电阻。此外，I_offset代表晶体管610接收到的补偿电流。例如，补偿电流是由系统400产生的。在另一示例中，补偿电流是由参考电压和电阻器产生的。根据实施例，由晶体管610接收的补偿电流被镜像到晶体管609。N是镜式晶体管609和610的电流比。

如图6所示，流经晶体管601的电流基于镜式晶体管607和601的电流比被镜像到晶体管607。流经晶体管607的电流被提供给电阻器634。例如，流经电阻器634的电流I_out是：

$I_{\mathrm{out}}=\frac{1}{R_1}{V}_{\mathrm{in}}+N\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式10)

如图6所示，输出电流I_out被电阻器634转换为输出电压。相应地，

$V_{\mathrm{out}}=\frac{R_2}{R_1}{V}_{\mathrm{in}}+R_2\×N\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式11)

其中V_out代表节点636处的输出电压，R₂代表电阻器634的电阻。例如，输出电压被调光控制器接收，调光控制器是用于一个或多个冷阴极荧光灯(CCFL)的驱动器系统的一部分。

如图6所示，根据本发明的又一实施例，一种用于处理模拟电压的系统包括电压-电流变换器，所述电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号。电压-电流变换器包括第一晶体管，并且第一晶体管包括第一源极和第一漏极，并与在第一源极和第一漏极之间流动的第一电流相关联。此外，该系统包括第一电流反射镜，第一电流反射镜被配置接收预定电流并产生第二电流。第二电流与所述预定电流成正比，并且第一电流等于第二电流与第一电流信号之和。而且，该系统包括第二电流反射镜，第二电流反射镜被配置接收第一电流并产生第三电流。第三电流与第一电流成正比。而且，该系统包括电流-电压变换器，所述电流-电压变换器被配置接收第三电流并产生输出模拟电压信号。

例如，电压-电流变换器包括第二晶体管，并且第二晶体管包括第二源极和第二漏极。第一源极与第一漏极之一和第二源极与第二漏极之一被连接在第一节点。在另一示例中，第一晶体管和第二晶体管在第一节点处被连接到第一电流反射镜。在又一示例中，系统还包括调光控制器，调光控制器被配置接收输出模拟电压信号并产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的控制信号。

在又一示例中，电压-电流变换器、第一电流反射镜、第二电流反射镜和电流-电压变换器被配置为偏置在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间。输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间，并且输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间。输出模拟电压信号等于第二预定常数和输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和。至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平，并且至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。在又一示例中，第一电源电压电平等于零伏特。在又一示例中，电压-电流变换器、第一电流反射镜、第二电流反射镜、第三电流反射镜和电流-电压变换器耦合到单个电源，并且信号电源被配置提供第一电源电压电平和第二电源电压电平。在又一示例中，输出模拟电压信号正比于第三电流。

如图6所示，根据本发明的又一实施例，一种用于处理模拟电压的方法包括：接收输入模拟电压信号，以及将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号。此外，该方法包括：接收预定电流，以及至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第一电流。第一电流与所述预定电流成正比。而且，该方法包括：处理与第一电流和第一电流信号相关联的信息，产生等于第一电流和第一电流信号之和的第二电流，接收第二电流，以及至少基于与第二电流相关联的信息来产生第三电流。第三电流与第二电流成正比。而且该方法包括接收第三电流，以及将第三电流转换为输出模拟电压信号。

图7是根据本发明又一实施例用于处理模拟电压的简化系统。该示图仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变化、替换和修改形式。系统700包括晶体管701、702、703、704、705、706、707、708、709、710和711、运算放大器720、电阻器730、732和734。虽然上面使用了选定的一组组件来示出系统700，但是可以有许多替代物、修改形式和变化形式。例如，一些组件可以被扩展和/或被合并。可以在上面提到的组件中插入其他组件。取决于实施例，组件的安排可以交换，另一些组件可以被替代。这些组件的进一步细节可在本说明书中找到，下面会更具体地描述。

输入模拟电压信号722被运算放大器720接收。例如，V_in代表输入模拟电压信号722。如图7所示，输入模拟电压信号722被至少运算放大器720、电阻器732和晶体管701与702转换为电流信号。例如，流经晶体管701的电流是

$I_1=\frac{V_{\mathrm{in}}}{R_1}+N\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式12)

其中I₁代表流经晶体管701的电流，R₁代表电阻器732的电阻。此外，I_offset代表由晶体管710接收的补偿电流。例如，补偿电流是由系统400产生的。在另一示例中，补偿电流是由参考电压和电阻器产生的。根据实施例，由晶体管710接收的补偿电流被镜像到晶体管709。N是镜式晶体管709和710的电流比。

如图7所示，流经晶体管701的电流基于镜式晶体管707和701的电流比被镜像到晶体管707。此外，补偿电流从晶体管710被镜像到晶体管705。例如，补偿电流从晶体管710被镜像到晶体管711。流经晶体管711的电流与流经晶体管703的电流相同。而且，流经晶体管703的电流被镜像到晶体管705。

流经晶体管705的电流和流经晶体管707的电流两者都被提供给电阻器734。例如，这两个电流之和I_out是：

$I_{\mathrm{out}}=\frac{1}{R_1}{V}_{\mathrm{in}}+M\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式13)

其中I_out代表流经电阻器734的输出电流。此外，M代表电流增益因子。例如，电流增益因子至少依赖于镜式晶体管709和710的电流比和镜式晶体管705和710的电流比。在另一示例中，镜式晶体管705和710的电流比至少依赖于镜式晶体管711与710的电流比和镜式晶体管705与703的电流比。

如图7所示，输出电流I_out被电阻器734转换为输出电压。因此，例如

$V_{\mathrm{out}}=\frac{R_2}{R_1}{V}_{\mathrm{in}}+R_2\×M\×I_{\mathrm{offset}}$ (等式14)

其中V_out代表节点736处的输出电压，R₂代表电阻器734的电阻。例如，输出电压被调光控制器接收，调光控制器是用于一个或多个冷阴极荧光灯(CCFL)的驱动器系统的一部分。

根据实施例，晶体管702的栅极被连接到晶体管702的漏极以及晶体管708的栅极。此外，晶体管704的栅极与漏极两者被连接到晶体管706的栅极。晶体管706的漏极和晶体管708的漏极被连接到节点736。如上所述以及这里进一步强调的，这种安排仅仅是示例，其不应当不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到许多变换形式、替代形式和修改形式。

如图3和/或图7所示，根据本发明的另一实施例，一种处理模拟电压的系统包括电压-电流变换器，所述电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号。电压-电流变换器包括第一晶体管，并且第一晶体管包括第一源极和第一漏极，并与在第一源极和第一漏极之间流动的第一电流相关联。此外，该系统包括第一电流反射镜，第一电流反射镜被配置接收预定电流并产生第二电流。第二电流与所述预定电流成正比，并且第一电流等于第二电流与第一电流信号之和。而且，该系统包括第二电流反射镜，第二电流反射镜被配置接收第一电流并产生第三电流。第三电流与第一电流成正比。而且，该系统包括第三电流反射镜，第三电流发射镜被配置接收所述预定电流并产生第四电流。第四电流与所述预定电流成正比。此外，该系统包括电流-电压变换器，所述电流-电压变换器被配置接收第三电流和第四电流并产生输出模拟电压信号。

例如，电压-电流变换器包括第二晶体管，并且第二晶体管包括第二源极和第二漏极。第一源极与第一漏极之一和第二源极与第二漏极之一被连接在第一节点。在另一示例中，第一晶体管和第二晶体管在第一节点处被连接到第一电流反射镜。在又一示例中，第三电流反射镜包括第四电流反射镜和第五电流反射镜。第四电流反射镜被配置接收所述预定电流并产生第五电流，并且第五电流与预定电流成正比。第五电流反射镜被配置接收第五电流并产生第四电流，并且第四电流正比于第五电流。在又一示例中，系统还包括调光控制器，调光控制器被配置接收输出模拟电压信号并产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的控制信号。

在又一示例中，电压-电流变换器、第一电流反射镜、第二电流反射镜、第三电流反射镜和电流-电压变换器被配置为偏置在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间。输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间，并且输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间。输出模拟电压信号等于第二预定常数和输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和。至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平，并且至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。在又一示例中，第一电源电压电平和第二电源电压电平中的每个是DC电压电平。第一电源电压电平等于零伏特。在又一示例中，第一预定常数和第二预定常数中的每个不等于零。在又一示例中，电压-电流变换器、第一电流反射镜、第二电流反射镜、第三电流反射镜和电流-电压变换器耦合到单个电源，并且信号电源被配置提供第一电源电压电平和第二电源电压电平。在又一示例中，输出模拟电压信号正比于第三电流和第四电流之和。在又一示例中，预定电流是DC电流。在又一示例中，第一电流信号在幅度上正比于输入模拟电压信号。

如图3和/或图7所示，根据本发明的又一实施例，一种用于处理模拟电压的方法包括：接收输入模拟电压信号，以及将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号。此外，该方法包括：接收预定电流，以及至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第一电流。第一电流与所述预定电流成正比。而且，该方法包括：处理与第一电流和第一电流信号相关联的信息，产生等于第一电流和第一电流信号之和的第二电流，接收第二电流，以及至少基于与第二电流相关联的信息来产生第三电流。第三电流与第二电流成正比。而且，该方法包括至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第四电流，并且第四电流与所述预定电流成正比。此外，该方法包括接收第三电流和第四电流，产生等于第三电流和第四电流之和的第五电流，以及将第五电流转换为输出模拟电压信号。

本发明具有多种优点，本发明的一些实施例提供了一种用于通过在电流域内执行电平移位和操纵来处理电压模拟信号的系统与方法。本发明的一些实施例可以提高模拟电平移位和操纵的精度。本发明的某些实施例可以被用于集成模拟电路中的模拟信号处理。例如，本发明被应用于CCFL背光驱动器系统中的调光控制。作为另一示例，调光控制是模拟调光控制。本发明的一些实施例可以被用于其中应用了模拟电压电平移位和处理的许多应用。

虽然已经描述了本发明的具体实施例，但是本领域的技术人员将理解，存在与所描述的实施例等同的其他实施例。因此，本发明不应被理解为仅限于具体示出的实施例。本发明仅由权利要求的范围限定。

Claims (33)

1.一种用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的系统，该系统包括： 

电压-电流变换器，所述电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号； 

电流处理组件，所述电流处理组件被配置接收第一电流信号和预定电流，并产生第二电流信号； 

电流-电压变换器，所述电流-电压变换器被配置接收第二电流信号并产生输出模拟电压信号； 

调光控制器，所述调光控制器被配置接收所述输出模拟电压信号，并产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的控制信号； 

其中： 

所述电压-电流变换器、电流处理组件和电流-电压变换器被配置为偏置在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间； 

所述输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间； 

所述输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间； 

所述输出模拟电压信号等于第二预定常数和所述输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和； 

至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平； 

至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。 

2.如权利要求1所述的系统，其中第一电源电压电平和第二电源电压电平中的每个是直流电压电平。 

3.如权利要求2所述的系统，其中第一电源电压电平等于零伏特。 

4.如权利要求1所述的系统，其中第一预定常数和第二预定常数中的每个不等于零。 

5.如权利要求1所述的系统，其中所述电压-电流变换器、电流处理组件和电流-电压变换器耦合到单个电源，所述单个电源被配置提供第一电源电压电平和第二电源电压电平。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述第二电流信号等于第一电流信号与所述预定电流之和。

7.如权利要求1所述的系统，其中所述预定电流是直流电流。

8.如权利要求1所述的系统，其中第一电流信号在幅度上与所述输入模拟电压信号成正比。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述输出模拟电压信号在幅度上与第二电流信号成正比。

10.一种处理模拟电压的系统，该系统包括：

电压-电流变换器，所述电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号，所述电压-电流变换器包括第一晶体管，第一晶体管包括第一源极和第一漏极，并且与在第一源极和第一漏极之间流动的第一电流相关联；

第一电流反射镜，第一电流反射镜被配置接收预定电流并产生第二电流，第二电流与所述预定电流成正比，第一电流等于第二电流与第一电流信号之和；

第二电流反射镜，第二电流反射镜被配置接收第一电流并产生第三电流，第三电流与第一电流成正比；

第三电流反射镜，第三电流反射镜被配置接收所述预定电流并产生第四电流，第四电流与所述预定电流成正比；

电流-电压变换器，所述电流-电压变换器被配置接收第三电流和第四电流并产生输出模拟电压信号。

11.如权利要求10所述的系统，其中：

所述电压-电流变换器包括第二晶体管；

第二晶体管包括第二源极和第二漏极；

第一源极与第一漏极之一和第二源极与第二漏极之一在第一节点处被连接。 

12.如权利要求11所述的系统，其中第一晶体管和第二晶体管在第一节点处被连接到第一电流反射镜。 

13.如权利要求10所述的系统，其中： 

第三电流反射镜包括第四电流反射镜和第五电流反射镜； 

第四电流反射镜被配置接收所述预定电流并产生第五电流，第五电流与所述预定电流成正比； 

第五电流反射镜被配置接收第五电流并产生第四电流，第四电流正比于第五电流。 

14.如权利要求10所述的系统，还包括： 

调光控制器，所述调光控制器被配置接收所述输出模拟电压信号并产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的控制信号。 

15.如权利要求10所述的系统，其中： 

所述电压-电流变换器、第一电流反射镜、第二电流反射镜、第三电流反射镜和电流-电压变换器被配置为偏置在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间； 

所述输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间； 

所述输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间； 

所述输出模拟电压信号等于第二预定常数和所述输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和； 

至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平； 

至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。 

16.如权利要求15所述的系统，其中第一电源电压电平和第二电源电压电平中的每个是直流电压电平。 

17.如权利要求16所述的系统，其中第一电源电压电平等于零伏特。 

18.如权利要求15所述的系统，其中第一预定常数和第二预定常数 中的每个不等于零。 

19.如权利要求15所述的系统，其中所述电压-电流变换器、第一电流反射镜、第二电流反射镜、第三电流反射镜和电流-电压变换器耦合到单个电源，所述单个电源被配置提供第一电源电压电平和第二电源电压电平。 

20.如权利要求10所述的系统，其中所述输出模拟电压信号正比于第三电流和第四电流之和。 

21.如权利要求10所述的系统，其中所述预定电流是直流电流。 

22.如权利要求10所述的系统，其中第一电流信号在幅度上正比于所述输入模拟电压信号。 

23.一种用于处理模拟电压的系统，该系统包括： 

电压-电流变换器，所述电压-电流变换器被配置接收输入模拟电压信号并产生第一电流信号，所述电压-电流变换器包括第一晶体管，第一晶体管包括第一源极和第一漏极，并与在第一源极和第一漏极之间流动的第一电流相关联； 

第一电流反射镜，第一电流反射镜被配置接收预定电流并产生第二电流，第二电流与所述预定电流成正比，第一电流等于第二电流与第一电流信号之和； 

第二电流反射镜，第二电流反射镜被配置接收第一电流并产生第三电流，第三电流与第一电流成正比； 

电流-电压变换器，所述电流-电压变换器被配置接收第三电流并产生输出模拟电压信号。 

24.如权利要求23所述的系统，其中： 

所述电压-电流变换器包括第二晶体管； 

第二晶体管包括第二源极和第二漏极； 

第一源极与第一漏极之一和第二源极与第二漏极之一在第一节点处被连接。 

25.如权利要求24所述的系统，其中第一晶体管和第二晶体管在第一节点处被连接到第一电流反射镜。 

26.如权利要求23所述的系统，还包括： 

调光控制器，所述调光控制器被配置接收所述输出模拟电压信号并产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的控制信号。 

27.如权利要求23所述的系统，其中： 

所述电压-电流变换器、第一电流反射镜、第二电流反射镜和电流-电压变换器被配置为偏置在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间； 

所述输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间； 

所述输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间； 

所述输出模拟电压信号等于第二预定常数和输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和； 

至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平； 

至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。 

28.如权利要求23所述的系统，其中第一电源电压电平等于零伏特。 

29.如权利要求23所述的系统，其中所述电压-电流变换器、第一电流反射镜、第二电流反射镜、第三电流反射镜和电流-电压变换器耦合到单个电源，所述单个电源被配置为提供第一电源电压电平和第二电源电压电平。 

30.如权利要求23所述的系统，其中所述输出模拟电压信号正比于第三电流。 

31.一种用于处理冷阴极荧光灯的模拟电压的方法，该方法包括： 

接收输入模拟电压信号； 

将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号； 

接收第一电流信号和预定电流； 

处理与第一电流信号和所述预定电流相关联的信息； 

至少基于与第一电流信号和所述预定电流相关联的信息来产生第二电 流信号； 

接收第二电流信号； 

将第二电流信号转换为输出模拟电压信号； 

接收所述输出模拟电压信号； 

产生用于至少驱动冷阴极荧光灯的调光控制信号； 

其中： 

所述将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号、处理与第一电流信号和所述预定电流相关联的信息、以及将第二电流信号转换为输出模拟电压信号的步骤是通过使用第一电源电压电平和第二电源电压电平而执行的； 

所述输入模拟电压在第一电源电压电平和第二电源电压电平之间； 

所述输出模拟电压信号在第一输出电压电平和第二输出电压电平之间； 

所述输出模拟电压信号等于第二预定常数和所述输入模拟电压信号之积与第一预定常数的和； 

至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第一输出电压电平对应于第一电源电压电平； 

至少基于与第一预定常数和第二预定常数相关联的信息，第二输出电压电平对应于第二电源电压电平。 

32.一种用于处理模拟电压的方法，该方法包括： 

接收输入模拟电压信号； 

将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号； 

接收预定电流； 

至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第一电流，第一电流与所述预定电流成正比； 

处理与第一电流和第一电流信号相关联的信息； 

产生等于第一电流和第一电流信号之和的第二电流； 

接收第二电流； 

至少基于与第二电流相关联的信息来产生第三电流，第三电流与第二电流成正比； 

至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第四电流，第四电流与所述预定电流成正比； 

接收第三电流和第四电流； 

产生等于第三电流和第四电流之和的第五电流； 

将第五电流转换为输出模拟电压信号。 

33.一种用于处理模拟电压的方法，该方法包括： 

接收输入模拟电压信号； 

将所述输入模拟电压信号转换为第一电流信号； 

接收预定电流； 

至少基于与所述预定电流相关联的信息来产生第一电流，第一电流与所述预定电流成正比； 

处理与第一电流和第一电流信号相关联的信息； 

产生等于第一电流和第一电流信号之和的第二电流； 

接收第二电流； 

至少基于与第二电流相关联的信息来产生第三电流，第三电流与第二电流成正比； 

接收第三电流； 

将第三电流转换为输出模拟电压信号。 

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