CN102780491A - 具快速自我测试的数字模拟转换电路及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具快速自我测试的数字模拟转换电路，包含一控制单元，用来产生一选择控制信号与一数字数据控制信号；一电压切换模块，其包含一第一测试端，用来接收一第一测试电压信号；一第二测试端，用来接收一第二测试电压信号；以及多个切换开关，其中该电压切换模块根据选择控制信号，分别将该每一切换开关切换至该第一测试端或该第二测试端，以输出相对应的切换选择电压信号；以及一数字模拟转换器，用来根据该数字数据控制信号，自该多个切换选择电压信号中，选择出一输出测试电压信号。

Description

具快速自我测试的数字模拟转换电路及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种数字模拟转换电路及其测试方法，尤其涉及一种具快速自我测试的数字模拟转换电路及其测试方法 

背景技术

数字模拟转换器(Digital to Analog Converter，DAC)是液晶显示装置(LiquidCrystal Display，LCD)的源极驱动电路中一个重要的应用组件。在实际应用上，由于非对称组件、组件本身的缺陷或是存在于组件内的寄生电容的影响，数字模拟转换器常会存在非理想的性质，例如偏移误差或是非线性误差，而导致在转换的过程中发生信号误差，使得相对应的模拟信号无法准确被转换出来，如此一来，源极驱动电路将无法准确驱动相对应像素来实现显示目的。 

因此，在电路芯片制造过程中，制造商都会对源极驱动电路10进行测试，以确保源极驱动电路10对于每一灰阶所输出的电压准位都在规范的偏差值内。请参考图1，图1为现有一源极驱动电路10的示意图。源极驱动电路10包含有包含一移位寄存器102、数据栓锁器104与106、一电位转换器108、一数字模拟转换器110、一灰阶位准产生器112及一输出级114。请参考图2，图2为源极驱动电路10的相关信号的时序波形图。当起始脉波信号STV与时钟信号CLK输入移位寄存器102后，即开始接收数据，数据栓锁器104依据位移缓存器102所循序产生的扫描信号Q1～Qn，将输入数据信号S1～Sn依序储存起来(如图2中的栓锁信号DL11～DL1n所示)。接着，于数据栓锁脉波信号SL的上升缘出现时，原来储存在数据栓锁器104的输入数据信号S1～Sn会被传输至数据栓锁器106(如图2中的栓锁信号DL21～DL2n所示)。接着，通过电位转换器108将输入数据信号S1～Sn转换成高压的输入数据信号S1～Sn。数字模拟转换器110再根据高压的输入数据信号S1～Sn与灰阶位准产生器112所产生的灰阶电压信号，产生相应灰阶的模拟输出信号。于 数据栓锁脉波信号SL的下降缘发生时，输出级114便直接将模拟输出信号Y1～Yn输出，以作为灰阶电压偏差的评估依据。一般来说，在芯片出厂前，必须对于源极驱动电路10所支持的全部灰阶都作过测试，使其相对应的灰阶电压准位都能在规范的偏差值内。然而，由于每一灰阶的测试都需要耗费一段输入时间(自起始脉波信号STV开始时至数据栓锁脉波信号SL结束前)来循序输入数据信号S1～Sn以及测试机台所需要等待的一段设定时间(Settling Time)TS(从模拟输出信号Y1～Yn被输出后，直到信号稳态时)，其中等待稳态的设定时间TS又主宰了整个测试的时间。举例来说，当源极驱动电路10具有m位的输入时，共会提供2^m个灰阶值，则灰阶位准产生器112将提供2^m个灰阶电压值。在电路芯片测试过程中，就需花费至少(2^mxTS)的时间才可测试完所有灰阶的偏差情况。 

另一方面，由于液晶显示装置亦已逐渐被广为使用在低功率的可携式电子产品上，在此情况下，输出级112的直流耗电将因而减小，如此一来，将导致到达稳态的设定时间TS上升而增加更多测试的时间。 

发明内容

因此，本发明的主要目的即在于提供具快速自我测试的数字模拟转换电路及其测试方法。 

为达成上述目的，本发明提供一种具快速自我测试的数字模拟转换电路，包含有一控制单元，用来根据一测试起始信号，产生一选择控制信号与一数字数据控制信号；一电压切换模块，耦接于该控制单元，用来根据该选择控制信号，产生多个切换选择电压信号，该电压切换模块包含有一第一测试端，用来接收一第一测试电压信号；一第二测试端，用来接收一第二测试电压信号；以及多个切换开关，其中每一切换开关耦接于该第一测试端与该第二测试端，且该电压切换模块根据该选择控制信号，分别将该每一切换开关切换至该第一测试端或该第二测试端，以输出相对应的切换选择电压信号；以及一数字模拟转换器，耦接于该多个切换开关与该控制单元，用来接收该多个 切换选择电压信号，并根据该数字数据控制信号，自该多个切换选择电压信号中，选择出一输出测试电压信号。 

为达成上述目的，本发明另提供一种数字模拟转换电路的测试方法，包含有根据一测试起始信号，产生一选择控制信号与一数字数据控制信号；根据该选择控制信号，产生多个切换选择电压信号；以及根据该数字数据控制信号，自该多个切换选择电压信号中，选择出一输出测试电压信号。 

附图说明

图1为现有一源极驱动电路的示意图。 

图2为源极驱动电路的相关信号的时序波形图。 

图3为本发明实施例的一源极驱动电路的示意图。 

图4为图3的数字模拟转换电路的示意图。 

图5为数字模拟转换电路于正常操作模式时的示意图。 

图6与图7分别为数字模拟转换电路于测试模式时的示意图。 

图8至图11分别为数字模拟转换电路于测试模式时的一变化实施例示意图。 

图12为本发明实施例一测试流程的示意图。 

其中，附图标记说明如下： 

10、30                      源极驱动电路 

102、302                    移位寄存器 

104、106、304、306          资料栓锁器 

108、308                    电位转换器 

110、320                    数字模拟转换器 

112、312                         灰阶位准产生器 

114、314                         输出级 

310                              数字模拟转换电路 

316                              控制单元 

318                              电压切换模块 

320                              数字模拟转换器 

120                              测试流程 

1200、1202、1204、 

                                 步骤 

1206、1208、1210 

CLK                              时钟信号 

DL11～DL1n、DL21～DL2n           栓锁信号 

E1、E2                           测试端 

IN(0)～IN(2m-1)                  输入端 

OUT                              输出端 

Q1～Qn                           扫描信号 

SC                               数字数据控制信号 

SEL                              选择控制信号 

SL                               数据栓锁脉波信号 

STV                              起始脉波信号 

SV(0)～SV(2m-1)                  切换选择电压信号 

SW(0)～SW(2m-1)                  切换开关 

TEST                    测试起始信号 

TS                      设定时间 

V(0)～V(2m-1)           灰阶电压信号 

VA、VB                  测试电压信号 

VT                      输出测试电压信号 

Y1～Yn                  模拟输出信号 

具体实施方式

请参考图3，图3为本发明实施例的一源极驱动电路30的示意图。如图3所示，源极驱动器30包含有一移位寄存器302、资料栓锁器304与306、一电位转换电路308、一数字模拟转换电路310、一灰阶位准产生器312及一输出级314。数字模拟转换电路310包含有一控制单元316、一电压切换模块318及一数字模拟转换器320。当源极驱动电路30处于一正常操作模式时，位移缓存器302根据一起始脉波信号STV与一时钟信号CLK循序产生扫描信号Q1～Qn。数据栓锁器304根据扫描信号Q1～Qn，来依序储存输入数据信号S1～Sn。数据栓锁器306根据一数据栓锁脉波信号SL，来储存输入数据信号S1～Sn，其中每一输入数据信号为一m位的数据信号。接着，电位转换器308将输入数据信号S1～Sn转换成高压的输入数据信号S1～Sn。数字模拟转换电路310可根据高压的输入数据信号S1～Sn与灰阶位准产生器312所产生的灰阶电压信号V(0)～V(2m-1)，产生相对应灰阶的模拟输出信号Y1～Yn。输出级134用来将模拟输出信号Y1～Yn输出至一液晶面板，以实现该液晶面板的像素显示。当源极驱动电路30处于一测试模式时，数字模拟转换电路310通过控制单元316、电压切换模块318及数字模拟转换器320的协同操作，来进行灰阶电压偏差的测试程序，以确保源极驱动电路30所输出对应于各灰阶的电压准位皆在规范的偏差值内。 

请参考图4，图4为图3的数字模拟转换电路310的示意图。在数字模拟 转换电路310中，控制单元316用来根据一测试起始信号TEST，产生一选择控制信号SEL与一数字数据控制信号SC，其中数字数据控制信号SC为一m位的数据信号。如图4所示，电压切换模块318包含有测试端E1、E2及切换开关SW(0)～SW(2m-1)，其中测试端E1用来接收一测试电压信号VA，测试端E2用来接收一测试电压信号VB。其中测试电压信号VA与测试电压信号VB可分别为任意不同的电压信号。每一切换开关耦接于测试端E1、测试端E2与灰阶位准产生器312。电压切换模块318可根据选择控制信号SEL，分别将每一切换开关切换连结至测试端E1、测试端E2或灰阶位准产生器312，以输出相对应的切换选择电压信号，也就是说，电压切换模块318可根据选择控制信号SEL，选择每一切换开关的连结，以产生切换选择电压信号SV(0)～SV(2m-1)。举例来说，当源极驱动电路30处于正常操作模式时，电压切换模块318会控制各切换开关切换连结至灰阶位准产生器312，以分别接收灰阶电压信号V(0)～V(2m-1)。当源极驱动电路30处于测试模式时，电压切换模块318会控制各切换开关切换连结至测试端E1或测试端E2，以输出相对应的切换选择电压信号。 

数字模拟转换器320包含有输入端IN(0)～IN(2m-1)与一输出端OUT，输入端IN(0)～IN(2m-1)分别耦接于切换开关SW(0)～SW(2m-1)，以接收相对应的切换选择电压信号。于正常操作模式时，数字模拟转换器320根据电位转换器308所产生的输入数据信号S1～Sn，将输入端IN(0)～IN(2m-1)的其中的一连结至输出端OUT，以通过输出端OUT输出相对应的模拟输出信号至输出级314。 

于测试模式时，数字模拟转换器320可根据数字数据控制信号SC，将输入端IN(0)～IN(2m-1)的其中之一连结至输出端OUT，以通过输出端OUT输出一输出测试电压信号VT。举例来说，于测试模式时，本发明可经由控制单元316的安排，循序将电压切换模块318中的各切换开关连结至同一电压端点(例如测试端E1)，同时通过数字模拟转换器320循序将相对应的输入端切换至输出端OUT，如此一来，通过观测输出端OUT的测试电压信号VT的电压准位的变化情况，即可评估各灰阶的电压准位的偏差状况而能达到快 速检测的结果。 

详细来说，若源极驱动电路30处于正常操作模式时(假设测试起始信号TEST为低电位(TEST＝Lo))，请参考图5，图5为数字模拟转换电路310于正常操作模式时的示意图。控制单元316会根据测试起始信号TEST，产生相对应的选择控制信号SEL至电压切换模块318。在此情况下，电压切换模块318会控制各切换开关切换连结至灰阶位准产生器312，以分别接收灰阶电压信号V(0)～V(2m-1)。数字模拟转换器320会根据电位转换器308所产生的输入数据信号S1～Sn，将输入端IN(1)～IN(2m-1)的其中之一连结至输出端OUT，以通过输出端OUT输出相对应的模拟输出信号。换言之，当源极驱动电路30处于正常操作模式时，数字模拟转换器320会进行原来的数字模拟转换操作。 

若源极驱动电路30处于测试模式时(假设测试起始信号TEST为高电位(TEST＝Hi))，控制单元316会根据测试起始信号TEST，产生相对应的选择控制信号SEL至电压切换模块318，使每一切换开关切换至测试端E1或测试端E2。举例来说，如图6所示，于测试期间T1，电压切换模块318会根据选择控制信号SEL，将切换开关SW(0)切换连结至测试端E1，并使切换开关SW(1)～SW(2m-1)切换连结至测试端E2。在此情况下，切换开关SW(0)会输出测试电压信号VA至输入端IN(0)，切换开关SW(1)～SW(2m-1)会分别输出测试电压信号VB至输入端IN(1)～IN(2m-1)。数字模拟转换器320会根据数字数据控制信号SC，将输入端IN(0)连结至输出端OUT(数字模拟转换器320导通路径PATH(0))，并经由输出端OUT输出相对应的输出测试电压信号VT。在此情况下通过判断输出测试电压信号VT的电压准位将可判断原本用来输出灰阶电压信号V(0)的路径PATH(0)是否已发生电压偏移现象。例如，当输出测试电压信号VT的电压准位等于测试电压信号VA的电压准位或是两者之间具有很小的差距时，表示用来输出相对应灰阶电压信号的信号路径运作正常并未发生电压偏移现象，同理，当输出测试电压信号VT的电压准位不等于测试电压信号VA的电压准位或是两者之间具有一定的差距时，表示用来输出相对应灰阶电压信号的信号路径已发生电压偏移现象。接着，如 图7所示，于测试期间T2，电压切换模块318会根据选择控制信号SEL，将切换开关SW(1)切换连结至测试端E1，并使切换开关SW(0)、SW(2)～SW(2m-1)切换连结至测试端E2。在此情况下，切换开关SW(1)会输出测试电压信号VA至输入端IN(1)。数字模拟转换器320会根据数字数据控制信号SC，将输入端IN(1)连结至输出端OUT(数字模拟转换器320导通路径PATH(1))，并经由输出端OUT输出相对应的输出测试电压信号VT。同样地，经由判断输出测试电压信号VT的电压准位是否等于测试电压信号VA的电压准位，将可以判断原本用来输出灰阶电压信号V(1)的路径PATH(1)是否存在电压偏移现象。同理，依此类推，将切换开关SW(3)～SW(2m-1)依序切换连结至测试端E1。如此一来，由于每一测试期间，数字模拟转换器320所导通的路径皆用来传输测试电压信号VA，因此，只需通过观察测试电压信号VT的电压准位变化，即可快速检测数字模拟转换器320转换出各灰阶电压准位时的偏差状况。 

此外，关于前述判断输出测试电压信号VT的电压准位的操作，可由一判断单元(未绘示于图中)来实现，举例来说，该判断单元可整合于源极驱动器30中或是整合于一测试机台中，如此一来，在电路芯片制造过程中，通过该判断单元侦测并判断输出测试电压信号VT的电压准位及其变化情况后，将可据以检测出灰阶电压准位的偏差情况。 

请参考图8至图11，图8至图11分别为数字模拟转换电路310于测试模式时的一变化实施例示意图。在图8中，本发明利用一全开信号SAE让数据栓锁器304同时存取数字数据控制信号SC，以循序开启数字模拟转换器320的每一导通路径，使其输出测试电压信号VT皆等于测试电压信号VA。在图9中，本发明将数字数据控制信号SC，置于在数据栓锁器304的输出路径，以循序开启数字模拟转换器320的每一导通路径，使其输出测试电压信号VT皆等于测试电压信号VA。在图10与图11中，本发明分别将数字数据控制信号SC，置于在数据栓锁器306的输出路径上与电位转换电路308的输出路径上，并循序开启数字模拟转换器320的每一导通路径，使其输出测试电压信号VT皆等于测试电压信号VA。 

数字模拟转换电路310的操作可归纳为一测试流程120，如图12所示。测试流程120包含有下列步骤： 

步骤1200：开始。 

步骤1202：根据测试起始信号STV，产生选择控制信号SEL与数字数据控制信号SC。 

步骤1204：根据选择控制信号SEL，产生切换选择电压信号SV(0)～SV(2m-1) 

步骤1206：根据数字数据控制信号SC，自切换选择电压信号SV(0)～SV(2m-1)中，选择出输出测试电压信号VT。 

步骤1208：判断输出测试电压信号VT的电压准位 

步骤1210：结束。 

测试流程120的细节可参考前述说明，在此不赘述。 

综上所述，本发明通过具有自我测试功能的模拟至数字转换器，来检测输出各灰阶电压准位时的偏差状况，相较于现有技术，本发明不需冗长的输出稳定等待时间，因此能有效缩短测试时间，达到快速检测的结果。 

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。 

Claims (11)

1.一种具快速自我测试的数字模拟转换电路，包含有：

一控制单元，用来根据一测试起始信号，产生一选择控制信号与一数字数据控制信号；

一电压切换模块，耦接于该控制单元，用来根据该选择控制信号，产生多个切换选择电压信号，包含有：

一第一测试端，用来接收一第一测试电压信号；

一第二测试端，用来接收一第二测试电压信号；以及

多个切换开关，其中每一切换开关耦接于该第一测试端与该第二测试端，且该电压切换模块根据该选择控制信号，分别将该每一切换开关切换至该第一测试端或该第二测试端，以输出相对应的切换选择电压信号；以及

一数字模拟转换器，耦接于该多个切换开关与该控制单元，用来接收该多个切换选择电压信号，并根据该数字数据控制信号，自该多个切换选择电压信号中，选择出一输出测试电压信号。

2.如权利要求1所述的数字模拟转换电路，其特征在于，该电压切换模块根据该选择控制信号，将该多个切换开关中的一第一切换开关连结至该第一测试端。

3.如权利要求2所述的数字模拟转换电路，其特征在于，该数字模拟转换器包含有：

多个输入端，分别耦接于该多个切换开关，用来接收该多个切换选择电压信号；以及

一输出端，其中该数字模拟转换器根据该数字数据控制信号，将该多个输入端中的对应于该第一切换开关的一输入端连结至该输出端，以通过该输出端输出该输出测试电压信号。

4.如权利要求2所述的数字模拟转换电路，其特征在于，该电压切换模块根据该选择控制信号，循序将该多个切换开关连结至该第一测试端。

5.如权利要求4所述的数字模拟转换电路，其特征在于，该电压切换模块根据该选择控制信号每隔一测试期间循序将该多个切换开关连结至该第一测试端。

6.如权利要求1所述的数字模拟转换电路，其特征在于，该数字模拟转换电路另包含一判断单元，耦接于该数字模拟转换器，用来判断该输出测试电压信号的电压准位。

7.如权利要求1所述的数字模拟转换电路，其特征在于，该数字模拟转换电路另包含一灰阶位准产生器，耦接于该电压切换模块的该多个切换开关，用来产生多个灰阶电压信号，以分别传送至相对应的切换开关。

8.一种数字模拟转换电路的测试方法，包含有：

根据一测试起始信号，产生一选择控制信号与一数字数据控制信号；

根据该选择控制信号，产生多个切换选择电压信号；以及

根据该数字数据控制信号，自该多个切换选择电压信号中，选择出一输出测试电压信号。

9.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于，根据该选择控制信号，产生多个切换选择电压信号的步骤包含有根据该选择控制信号，切换选择输出对应于一第一测试电压信号的一第一切换选择电压信号。

10.如权利要求9所述的测试方法，其特征在于，根据该数字数据控制信号，自该多个切换选择电压信号中，选择出该输出测试电压信号的步骤包含有根据该数字数据控制信号，自该多个切换选择电压信号中选择出该第一切换选择电压信号，作为该输出测试电压信号。

11.如权利要求8所述的测试方法，其特征在于，该测试方法另包含：判断该输出测试电压信号的电压准位。

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