CN105007677B - 用于amoled列驱动电路的数模转换电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路，包括：串联的第一电阻串及第二电阻串；连接于第一电阻串的第一单电压选择模块，将数字信号的第1位至第m位转换为第一电压；连接于第二电阻串的第二单电压选择模块，将数字信号的第(m+1)位至第n位转换为第二电压；将第一电压与第二电压相加的加法模块。根据数字信号的第1位至第m位获取第一电压；根据数字信号的第(m+1)位至第n位获取第二电压；将第一电压及第二电压相加，最终得到与数字信号对应的模拟信号。本发明结构简单、开关数量大大减少，进而减小数模转换电路占用的芯片面积小，且电路中所有的参考电平均从全局电阻串中选择，通道间均匀性高。

Description

用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路及方法

技术领域

本发明涉及平面显示技术领域，特别是涉及一种用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路及方法。

背景技术

近年来，AMOLED(Active-matrix organic light-emitting diode，有源矩阵有机发光二极体)显示技术以其高对比度、超轻薄、宽视角、颜色自然、响应速度快等优势，逐渐被认为是取代LCD成为下一代主流显示技术的最有力竞争者。AMOLED显示系统包括OLED发光面板和驱动电路两部分，其中驱动电路，尤其是列驱动电路对AMOLED的显示性能有重要影响。要实现大面阵、高清显示，就必须提高列驱动电路的分辨率和响应速度等性能。

列驱动芯片中决定显示分辨率的是其中的数模转换电路(Digital-to-AnalogConverter,DAC)。最常用于AMOLED列驱动芯片的DAC为电阻串结构DAC，其结构如图1所示，所述电阻串结构DAC 1包括全局电阻串以及n位单电压选择开关阵列，输入信号b₀～b_n-1通过控制n位电压选择开关阵列从全局电阻串中选择对应的参考电压，实现数字信号到模拟信号的转换，这种单级电阻串DAC的优点是结构简单，均匀性好，并且可以通过调整全局电阻串中电阻的大小方便的实现Gamma校正，但是随着精度的提高，其电压选择开关阵列的开关数量呈指数增加，芯片面积也随之增加，不适用于高分辨率的AMOLED显示系统中。

为了减小DAC的面积，人们提出了两级结构的DAC，如图2所示为一种经典两级结构的DAC，所述两级结构DAC 2的第一级DAC21包括全局电阻串和相邻电压选择器211，由输入数字信号的高(n-m)位，即b_m～b_n-1控制，作用是从所述全局电阻串中选择两个相邻的参考电压V_L及V_H；第二级DAC22由电阻串和单电压选择器221组成，第一级DAC21得到的相邻电压V_L及V_H通过两个单位增益缓冲器分别与第二级电阻串的顶部和底部相连接，所述单电压选择器221由输入数字信号的低m位，即b₀～b_m-1控制，作用是从第二级电阻串中选择最终电压，实现数字信号到模拟信号的转换。两级结构DAC与单级电阻串结构DAC相比，其面积有很大程度的降低，但是相比单级电阻串DAC其仍存在一些不足，例如结构复杂，通道间均匀性相对较低等，功耗较大等。

综上所述，传统单级电阻串DAC随着精度提高，面积指数增加，不适用于高分辨率的AMOLED显示系统。与单级电阻串DAC相比，相同精度的两级结构DAC的面积大大降低，但是存在结构复杂、通道间均匀性较低、功耗较大等问题。因此需要进一步优化DAC结构，使其在降低面积的同时尽可能的保持简单、均匀性高及功耗低等优势。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路及方法，用于解决现有技术中单级结构DAC面积大，两级结构DAC结构复杂、通道均匀性低、功耗大等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路，所述数模转换电路至少包括：

全局电阻串，包括串联的第一电阻串及第二电阻串，所述第一电阻串接地，所述第二电阻串连接于一参考电压，所述参考电压大于0；

第一单电压选择模块，连接于所述第一电阻串，接收数字信号的第1位至第m位，并将所述数字信号的第1位至第m位转换为对应的模拟信号，记为第一电压；

第二单电压选择模块，连接于所述第二电阻串，接收所述数字信号的第(m+1)位至第n位，并转换为对应的模拟信号，记为第二电压；

加法模块，连接于所述第一单电压选择模块及所述第二单电压选择模块，将所述第一电压与所述第二电压相加，最终得到与所述数字信号对应的模拟信号。

优选地，所述第一单电压模块中的开关阵列为树形开关阵列、全译码开关阵列、二维寻址开关阵列或三维寻址开关阵列。

优选地，所述第二单电压模块中的开关阵列为树形开关阵列、全译码开关阵列、二维寻址开关阵列或三维寻址开关阵列。

优选地，所述加法模块包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端分别经由第一输入电阻和第二输入电阻连接至所述第一电压和所述第二电压，所述运算放大器的反相输入端经过采样电阻后接地，所述运算放大器的输出端经过反馈电阻后连接到所述运算放大器的反相输入端。

优选地，所述第一电阻串包括2^m个阻值相同的电阻，所述第二电阻串包括(2^n-m-1)个阻值相同的电阻，其中，n为所述用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路的精度，m为[1：n-1]区间内的整数，所述第二电阻串中电阻的阻值为所述第一电阻串中电阻阻值的2^m倍。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供上述用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路的数模转换方法，所述数模转换方法至少包括：

所述第一单电压选择模块根据所述数字信号的第1位至第m位从所述第一电阻串上获取第一电压；所述第二单电压选择模块根据所述数字信号的第(m+1)位至第n位从所述第二电阻串上获取第二电压；藉由所述加法模块将所述第一电压及所述第二电压相加，得到与所述数字信号对应的模拟信号。

优选地，所述第一电压的表达式为：

其中，V_H为所述参考电压。

优选地，所述第二电压的表达式为：

其中，V_H为所述参考电压。

如上所述，本发明的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路及方法，具有以下有益效果：

本发明的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路及方法结构简单、开关数量大大减少，进而减小数模转换电路占用的芯片面积小，且电路中所有的参考电平均从全局电阻串中选择，通道间均匀性高。

附图说明

图1显示为现有技术中的电阻串结构DAC示意图。

图2显示为现有技术中的两级结构DAC示意图。

图3显示为本发明的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路示意图。

图4显示为本发明的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路的具体结构示意图。

元件标号说明

1 电阻串结构DAC

2 两级结构DAC

21 第一级DAC

211 相邻电压选择器

22 第二级DAC

221 单电压选择器

3 用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路

31 全局电阻串

311 第一电阻串

312 第二电阻串

32 第一单电压选择模块

33 第二单电压选择模块

34 加法模块

341 运算放大器

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图3～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图3～图4所示，本发明提供一种用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路3，所述数模转换电路至少包括：

全局电阻串31，包括串联的第一电阻串311及第二电阻串312，所述第一电阻串312接地，所述第二电阻串312连接于一参考电压V_H，其中，所述参考电压V_H大于0。

第一单电压选择模块32，连接于所述第一电阻串311，接收数字信号的第1位至第m位，并将所述数字信号的第1位至第m位转换为对应的模拟信号，记为第一电压V_LSB。

第二单电压选择模块33，连接于所述第二电阻串312，接收所述数字信号的第(m+1)位至第n位，并转换为对应的模拟信号，记为第二电压V_MSB。

加法模块34，连接于所述第一单电压选择模块32及所述第二单电压选择模块33，将所述第一电压V_LSB与所述第二电压V_MSB相加，最终得到与所述数字信号对应的模拟信号。

所述用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路3包括两部分，分别为由所述第一电阻串311和所述第一单电压选择模块32构成的精细分压子DAC，受所述数字信号的低m位(即第1位至第m位b₀～b_m-1)控制；以及由所述第二电阻串312和所述第二单电压选择模块33构成的粗略分压子DAC，受所述数字信号的高(n-m)位(即第m位至第n位b_m～b_n-1)控制；所述用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路3的输出是由两个子DAC输出求和得到的。其中，n为所述用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路3精度，m为精细分压子DAC的精度，而(n-m)为粗略分压子DAC的精度，m为[1：n-1]区间内的整数。具体n的大小取决于应用场合，不以本实施例为限，常用的DAC精度有8位、10位。在本实施例中，所述用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路3的精度为10位，即n取10；所述精细分压子DAC的精度为3，即m取3；则所述粗略分压子DAC的精度为7，其中m的可以为[1：9]区间内的任意整数，不以本实施例为限。

具体地，如图3～图4所示，所述全局电阻串31包括多个串联的电阻，被分为2段，分别为所述第一电阻串311及所述第二电阻串312。

所述第一电阻串311的一端连接于所述第二电阻串312，另一端接地GND；所述第一电阻串311中包括2^m个相同阻值的电阻，阻值记为R_LSB，其中m为控制所述第一单电压选择模块32的数字信号的位数，即所述精细分压子DAC的精度。

所述第二电阻串312的一端连接于所述第一电阻串311，另一端连接于所述参考电压V_H，在本实施例中，所述参考电压V_H为大于0V的电压；所述第二电阻串312中包括(2^n-m-1)个阻值相同的电阻，阻值记为R_MSB，其中(n-m)为控制所述第二单电压选择模块33的数字信号的位数，即所述粗略分压子DAC的精度。所述第二电阻串与所述第一电阻串中电阻的阻值满足如下关系：R_MSB＝2^mR_LSB。

具体地，所述第一单电压选择模块32连接于所述第一电阻串311，接收数字信号的第1位至第m位，即b₀～b_m-1，并将所述数字信号的第1位至第m位转换为对应的模拟信号，记为第一电压V_LSB。所述第一单电压模块32中的开关阵列可以为树形开关阵列、全译码开关阵列、二维寻址开关阵列或三维寻址开关阵列。如图4所示，在本实施例中，采用树形开关阵列作为所述第一单电压模块32，b₀为所述数字信号的第1位(最低位)，控制连接于所述第一电阻串311的一列开关管，依次类推，b_m-1控制连接于所述第一单电压选择模块32输出端A的一列开关管，通过所述数字信号的第1位至第m位b₀～b_m-1及其反信号控制所述第一单电压选择模块32中各开关管的关闭和打开，获取相应电阻上的电压，以此得到对应于所述数字信号的第1位至第m位b₀～b_m-1的模拟信号V_LSB。

具体地，所述第二单电压选择模块33连接于所述第二电阻串312，接收数字信号的第(m+1)位至第n位，即b_m～b_n-1，并将所述数字信号的第(m+1)位至第n位转换为对应的模拟信号，记为第二电压V_MSB。所述第二单电压模块33中的开关阵列可以为树形开关阵列、全译码开关阵列、二维寻址开关阵列或三维寻址开关阵列。如图4所示，在本实施例中，采用树形开关阵列作为所述第二单电压模块33，其中，连接于所述第一电阻串311与所述第二电阻串312之间的开关管与接地的开关管形成二选一关系，b_m为所述数字信号的第(m+1)位，控制连接于所述第二电阻串312的一列开关管，依次类推，b_n-1控制连接于所述第二单电压选择模块33输出端B的一列开关管，通过所述数字信号的第(m+1)位至第n位b_m～b_n-1及其反信号控制所述第二单电压选择模块33中各开关管的关闭和打开，获取相应电阻上的电压，以此得到对应于所述数字信号的第(m+1)位至第n位b_m～b_n-1的模拟信号V_MSB。

具体地，所述加法模块34可采用任意形式的加法电路以实现所述第一电压V_LSB与所述第二电压V_MSB的相加。如图4所示，在本实施例中，所述加法模块34采用运算放大器341实现，所述运算放大器341的同相输入端C经由第一输入电阻R₁连接至所述第一电压V_LSB，所述运算放大器341的同相输入端C还经由第二输入电阻R₂连接至及所述第二电压V_MSB，所述运算放大器341的反相输入端D经过采样电阻Rs后接地，所述运算放大器341的输出端E经过反馈电阻R_f后反馈到所述运算放大器341的反相输入端D，在本实施例中，所述第一输入电阻R₁、所述第二输入电阻R₂、所述采样电阻Rs以及所述反馈电阻R_f的阻值相同，均为R_ADD。在本实施例中，为了简化电路，所述运算放大器341为AMOLED列驱动电路每个通道中的输出缓冲器，所述运算放大器341也可以为存在于DAC中独立的运算放大器，不以本实施例为限。

如图3～图4所示，所述用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路的工作原理如下：

所述第一单电压选择模块32根据所述数字信号的第1位至第m位b₀～b_m-1从所述第一电阻串311上获取第一电压V_LSB。

在本实施例中，所述参考电压V_H为大于0V的电压，则所述第一电压V_LSB的表达式为：

所述第二单电压选择模块33根据所述数字信号的第(m+1)位至第n位b_m～b_n-1从所述第二电阻串312上获取第二电压V_MSB。

在本实施例中，所述参考电压V_H为大于0V的电压，则所述第二电压V_MSB的表达式为：

藉由所述加法模块34将所述第一电压V_LSB及所述第二电压V_MSB相加，最终得到与所述数字信号对应的模拟信号。

分别将所述运算放大器341的同相输入端C点的电压表示为V_C，将所述运算放大器341的反相输入端D点的电压表示为V_D，将所述运算放大器341的输出端E点电压为V_OUT，将流入所述运算放大器341同相输入端和反相输入端的电流分别表示为Ip和In，根据运算放大器的性质，可以得到：

V_C＝V_D (3)；

I_p＝I_n (4)；

进而得到：

最后得出：

V_out＝V_LSB+V_MSB (7)；

即所述加法模块34实现了所述第一电压V_LSB和所述第二电压V_MSB相加的功能，将上式(1)及上式(2)代入上式(7)，得：

由上式(8)可见，发明的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路求值后的输出电压表达式与n位DAC的数学表达式相同，即实现了数模转换。

如上所述，本发明的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路及方法，具有以下有益效果：

本发明的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路及方法与现有技术相比，最大的优势在于结构简单、开关数量大大减少，以10-bit DAC为例，对应n＝10，若将10-bit DAC分成7bit和3bit，即对应m＝3，则本发明所需的开关数目为268，传统10-bit单级电阻串DAC所需要的开关数目为2046，且对于常用的两级结构DAC，若也将其分为第一级为7bit第二级为3bit，那么仅仅第一级所需的开关数目就达到508，可见本发明的面积比目前常用结构的DAC极大地减小了DAC的面积。同时，本发明的电路中所有的参考电平均从全局电阻串中选择，使得其用于AMOLED列驱动电路时，通道间的均匀性得到保持。

综上所述，本发明提供一种用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路，所述数模转换电路至少包括：全局电阻串，包括串联的第一电阻串及第二电阻串，所述第一电阻串接地，所述第二电阻串连接于一参考电压，所述参考电压大于0；第一单电压选择模块，连接于所述第一电阻串，接收数字信号的第1位至第m位，并将所述数字信号的第1位至第m位转换为对应的模拟信号，记为第一电压；第二单电压选择模块，连接于所述第二电阻串，接收所述数字信号的第(m+1)位至第n位，并转换为对应的模拟信号，记为第二电压；加法模块，连接于所述第一单电压选择模块及所述第二单电压选择模块，将所述第一电压与所述第二电压相加，最终得到与所述数字信号对应的模拟信号。所述第一单电压选择模块根据所述数字信号的第1位至第m位从所述第一电阻串上获取第一电压；所述第二单电压选择模块根据所述数字信号的第(m+1)位至第n位从所述第二电阻串上获取第二电压；藉由所述加法模块将所述第一电压及所述第二电压相加，最终得到与所述数字信号对应的模拟信号。本发明的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路及方法结构简单、开关数量大大减少，进而减小数模转换电路占用的芯片面积小，且电路中所有的参考电平均从全局电阻串中选择，通道间均匀性高。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路，其特征在于，所述数模转换电路至少包括：

全局电阻串，包括串联的第一电阻串及第二电阻串，所述第一电阻串接地，所述第二电阻串连接于一参考电压，所述参考电压大于0；

第一单电压选择模块，连接于所述第一电阻串，接收数字信号的第1位至第m位，并将所述数字信号的第1位至第m位转换为对应的模拟信号，记为第一电压；

第二单电压选择模块，连接于所述第二电阻串，接收所述数字信号的第(m+1)位至第n位，并转换为对应的模拟信号，记为第二电压；

加法模块，连接于所述第一单电压选择模块及所述第二单电压选择模块，将所述第一电压与所述第二电压相加，最终得到与所述数字信号对应的模拟信号。

2.根据权利要求1所述的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路，其特征在于：所述第一单电压模块中的开关阵列为树形开关阵列、全译码开关阵列、二维寻址开关阵列或三维寻址开关阵列。

3.根据权利要求1所述的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路，其特征在于：所述第二单电压模块中的开关阵列为树形开关阵列、全译码开关阵列、二维寻址开关阵列或三维寻址开关阵列。

4.根据权利要求1所述的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路，其特征在于：所述加法模块包括运算放大器，所述运算放大器的同相输入端分别经由第一输入电阻和第二输入电阻连接至所述第一电压和所述第二电压，所述运算放大器的反相输入端经过采样电阻后接地，所述运算放大器的输出端经过反馈电阻后连接到所述运算放大器的反相输入端。

5.根据权利要求1所述的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路，其特征在于：所述第一电阻串包括2^m个阻值相同的电阻，所述第二电阻串包括(2^n-m-1)个阻值相同的电阻，其中，n为所述用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路的精度，m为[1：n-1]区间内的整数，所述第二电阻串中电阻的阻值为所述第一电阻串中电阻阻值的2^m倍。

6.一种如权利要求1～5任意一项所述的用于AMOLED列驱动电路的数模转换电路的数模转换方法，其特征在于，所述数模转换方法包括：

所述第一单电压选择模块根据所述数字信号的第1位至第m位从所述第一电阻串上获取第一电压；所述第二单电压选择模块根据所述数字信号的第(m+1)位至第n位从所述第二电阻串上获取第二电压；藉由所述加法模块将所述第一电压及所述第二电压相加，得到与所述数字信号对应的模拟信号。

7.根据权利要求6所述的数模转换方法，其特征在于：所述第一电压为：

其中，V_H为所述参考电压，b₀～b_m-1为第1位至第m位数字信号。

8.根据权利要求6所述的数模转换方法，其特征在于：所述第二电压为：

其中，V_H为所述参考电压，b_n～b_n-1为第(m+1)位至第n位数字信号。