CN106373534A - 一种段码液晶及其偏压生成电路和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种段码液晶及其偏压生成电路和方法，其中，所述偏压生成电路包括：AB类放大器、第一自适应偏置和第二自适应偏置；所述AB类放大器包括放大器AMP1、放大器AMP2和三极管Pd、三极管Nd；第一自适应偏置与放大器AMP1相连，为放大器AMP1提供偏置电压Vsn；第二自适应偏置与放大器AMP2相连，为放大器AMP2提供偏置电压Vsp。

Description

一种段码液晶及其偏压生成电路和方法

技术领域

本发明涉及段码液晶技术领域，尤其涉及一种段码液晶及其偏压生成电路和方法。

背景技术

段码液晶(LCD)，或段式液晶屏，是液晶产品中的一种，液晶行业内，也称之为图案型液晶屏，笔段式液晶屏，单色液晶屏等，用以区别于点阵型液晶屏。相对与点阵液晶的像素排成阵列，段码液晶的像素在排列和外形上很自由。最普遍的就是类似数码管的“8”字段，一个“8”字由7个笔段组成，也就是7个像素。“米”字型“8”字由16个像素组成。当然段式液晶的笔段可以做成任意形状，只要驱动芯片的驱动能力许可。比如公司的logo，其它图案，文字等等。

当前，段码液晶的驱动电路一般采用电荷泵或串联电阻分压实现偏压的生成。电阻分压型结构简单，但是功耗较大，在电池供电的应用场景中一般不采用；电荷泵型优点是功耗很低，但泵压需要较大容值的电容，若集成在芯片内，会占用很大的芯片面积，所以一般将电容外置。因此采用电荷泵方式会增加外围器件，占用段码液晶的驱动芯片的引脚(pin)等资源，这样就会增加整体方案的成本。

图1为现有的一种段码液晶驱动电路中的电荷泵型偏压生成电路的结构示意图，如图1所示，它包括：时钟产生电路、金属一氧化物半导体(MOS)开关电路和片外电容C12、Ca、Cb、Cc组成。芯片内仅有MOS开关电路，输出的3个偏压端分别为：低偏压VL1(等于1/3×VDD)、中偏压VL2(等于1/2×VDD)、高偏压VL3(等于2/3×VDD)，均外接三个电容Ca、Cb、Cc(例如：Ca＝Cb＝Cc＝100nF)，电容Ca接VL1、电容Cb接VL2、电容Cc接VL3；其中C12为泵压电容，一般它的容值最大(例如：C12＝470nF)；外接电容C12与芯片连接端C1、C2连接。这样，该电荷泵型偏压生成电路需要4个外置电容，同时占用5个外接引脚。增加了该段码液晶驱动电路的系统消耗，从而增加了整个方案的成本。

发明内容

为解决现有存在的技术问题，本发明实施例期望提供一种段码液晶及其偏压生成电路和方法，能不增加外围器件以全集成的方式实现偏压的生成，同时保证整个偏压生成电路具有低功耗。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种段码液晶的偏压生成电路，该电路包括：AB类放大器、第一自适应偏置和第二自适应偏置；所述AB类放大器包括放大器AMP1、放大器AMP2和三极管Pd、三极管Nd；其中，

放大器AMP1和放大器AMP2都接收外部偏置电压Vrefx；放大器AMP1的输出端与三极管Pd的基极相连，输出电压Vbp；三极管Pd的发射极接电压电压VCC；三极管Pd的集电极与三极管Nd的集电极相连，共同向外输出偏压信号VLx；

放大器AMP2的输出端与三极管Nd基极相连，输出电压Vbn；三极管Nd的发射极接地VSS；

第一自适应偏置与放大器AMP1相连，为放大器AMP1提供偏置电压Vsn；

第二自适应偏置与放大器AMP2相连，为放大器AMP2提供偏置电压Vsp。

上述方案中，所述第一自适应偏置包括：两个发射极接地VSS的三极管，它们的基极彼此相连，其中一个三极管的集电极向AMP1提供偏置电压Vsn，另一个三极管的集电极和基极同时与三极管Pds的集电极相连；三极管Pds的基极与放大器AMP1的输出端Vbp相连，三极管Pds的发射极与电源电压VCC相连，三极管Pds用于电流镜像。

上述方案中，所述第二自适应偏置包括：两个发射极接电源电压VCC的三极管，它们的基极彼此相连，其中一个三极管的集电极向AMP2提供偏置电压Vsp，另一个三极管的集电极和基极同时与三极管Nds的集电极相连；三极管Nds的基极与放大器AMP2的输出端Vbn相连，三极管Nds的发射极与地VSS相连，三极管Nds用于电流镜像。

上述方案中，所述偏压生成电路还包括：三极管Pdx、三极管Ndx和开关Sp、开关Sn；其中

三极管Pdx的发射极与电源电压VCC相连，基极与放大器AMP1的输出端Vbp相连，集电极通过开关Sp与三极管Pd的集电极耦接；

三极管Ndx的发射极与地VSS相连，基极与放大器AMP2的输出端Vbn相连，集电极通过开关Sn与三极管Nd的集电极耦接。

本发明实施例还提供一种段码液晶，该段码液晶的驱动电路中包括根据上述方案的任意一种偏压生成电路，该偏压生成电路为液晶单元提供驱动偏压。

本发明实施例还提供一种段码液晶的偏压生成方法，该方法包括：

当液晶单元点亮，即偏压生成电路的负载电容增大时，AB类放大器通过负反馈机制，使三极管Pd流过的电流增大，使负载电容充电；这时电压Vbp减小，使三极管Pds的栅电压减小，流过三极管Pds电流会瞬间增大，增大的电流使电压Vsn降低，使得放大器AMP1偏置电流增大；

当液晶单元熄灭，即偏压生成电路的负载电容减小时，流过三极管Nd的电流增大，使负载电容放电；这时电压Vbn增大，使三极管Nds的电流增大，使电压Vsp升高，放大器AMP2的偏置电流增大。

上述方案中，所述方法还包括：

加入三极管Pdx、三极管Ndx，并分别与三极管Pd、三极管Nd通过开关Sp、开关Sn并联；大部分工作周期内，开关Sp、开关Sn断开，三极管Pdx、三极管Ndx不接入电路；仅在液晶单元偏压变换时，开关Sp、开关Sn闭合，三极管Pdx、三极管Ndx接入电路。

上述方案中，所述仅在液晶单元偏压变换时，开关Sp、开关Sn闭合包括：

在LCD屏幕的行/列(COM/SEG)信号发生跳变的较短周期内，CLK信号为“高”，使开关Sp、开关Sn闭合；在COM/SEG信号稳定时，CLK为“低”，开关Sp、Sn断开。

本发明实施例所提供的段码液晶及其偏压生成电路和方法，通过使用自适应偏置电路+AB类放大器来实现全集成方式的偏压生成电路，具有以下优点：AB类放大器的结构可提高整个偏压生成电路的驱动能力；第一自适应偏置为放大器AMP1、第二自适应偏置为放大器AMP2，提供根据电路负载的变化封闭动态偏置电流，当点亮液晶屏时，负载电容增大，第一和第二自适应偏置提供的偏置电流也会相应增大，提高整个偏压生成电路的压摆率；通过加入三极管Pdx、三极管Ndx，并分别与三极管Pd、三极管Nd并联，可实现动态驱动。即：大部分工作周期内，三极管Pdx、三极管Ndx不接入电路(开关Sp、开关Sn断开)，在液晶单元偏压变换时，三极管Pdx、三极管Ndx接入电路，瞬间提高偏压电路驱动能力。如图5所示，仅在LCD屏幕的行/列(COM/SEG)信号发生跳变的较短周期内，CLK信号为“高”，使开关Sp、开关Sn闭合；在COM/SEG信号稳定时，CLK为“低”，开关Sp、开关Sn断开。从而实现对LCD屏的动态驱动，同时偏压生成电路保持较低的平均功耗。

附图说明

图1为现有的一种段码液晶驱动电路中的电荷泵型偏压生成电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的段码液晶偏压生成电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的段码液晶偏压生成电路中第一自适应偏置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的段码液晶偏压生成电路中第二自适应偏置的结构示意图；

图5为本发明提供的一种段码液晶的偏压生成电路的动态驱动控制时序图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例和技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图2为本发明实施例提供的段码液晶的偏压生成电路的结构示意图，如图2所示，一种段码液晶的偏压生成电路，其特征在于，所述电路包括：AB类放大器101、第一自适应偏置102和第二自适应偏置103；所述AB类放大器101包括放大器AMP1、放大器AMP2和三极管Pd、三极管Nd；其中，

放大器AMP1和放大器AMP2都接收外部偏置电压Vrefx；放大器AMP1的输出端与三极管Pd的基极相连，输出电压Vbp；三极管Pd的发射极接电压电压VCC；三极管Pd的集电极与三极管Nd的集电极相连，共同向外输出偏压信号VLx；

放大器AMP2的输出端与三极管Nd基极相连，输出电压Vbn；三极管Nd的发射极接地VSS；

第一自适应偏置102与放大器AMP1相连，为放大器AMP1提供偏置电压Vsn；

第二自适应偏置103与放大器AMP2相连，为放大器AMP2提供偏置电压Vsp。

这里，放大器AMP1和放大器AMP2可以是普通密勒两级的放大器。

通过为AB类放大器101添加第一自适应偏置102和第二自适应偏置103，使得原来的AB类放大器具有内部动态驱动的能力，从而可以为液晶单元生成偏压。每个液晶单元可以等效为一个电容负载，如图2所示，以电容Cx代表利用本发明提供的偏压生成电路驱动的液晶单元，即该偏压生成电路的负载。实际应用中，所述偏压生成电路可能同时接入一个或一个以上的液晶单元，即负载可以看成一个电容，或者多个电容并联。

上述偏压生成电路中，如图3所示，第一自适应偏置102包括：两个发射极接地VSS的三极管，它们的基极彼此相连，其中一个三极管的集电极向AMP1提供偏置电压Vsn，另一个三极管的集电极和基极同时与三极管Pds的集电极相连；三极管Pds的基极与放大器AMP1的输出端Vbp相连，三极管Pds的发射极与电源电压VCC相连，三极管Pds用于电流镜像。

上述偏压生成电路中，如图4所示，所述第二自适应偏置包括：两个发射极接电源电压VCC的三极管，它们的基极彼此相连，其中一个三极管的集电极向AMP2提供偏置电压Vsp，另一个三极管的集电极和基极同时与三极管Nds的集电极相连；三极管Nds的基极与放大器AMP2的输出端Vbn相连，三极管Nds的发射极与地VSS相连，三极管Nds用于电流镜像。

上述偏压生成电路中，如图2所示，所述偏压生成电路还可以包括：三极管Pdx、三极管Ndx和开关Sp、开关Sn；其中

三极管Pdx的发射极与电源电压VCC相连，基极与放大器AMP1的输出端Vbp相连，集电极通过开关Sp与三极管Pd的集电极耦接；

三极管Ndx的发射极与地VSS相连，基极与放大器AMP2的输出端Vbn相连，集电极通过开关Sn与三极管Nd的集电极耦接。

上述偏压生成电路具有以下优点：

AB类放大器的结构可提高整个偏压生成电路的驱动能力；

图2中负载电容Cx增大(等效并联电容个数增多)时，图2所显示的AB类放大器101通过负反馈机制，将使三极管Pd或三极管Pdx流过的电流增大(三极管Pd或三极管Pdx的栅电压Vbp减小)，对负载电容Cx充电，以保证输出电压稳定不变。这时，电压Vbp减小，会使图3中三极管Pds的栅电压减小，流过三极管Pds电流会瞬间增大，增大的电流使电压Vsn降低，使得放大器AMP1偏置电流增大，从而最终提高整个偏压生成电路的压摆率；

同理，当图2中负载电容Cx减小(等效并联电容个数减少)时，流过三极管Nd或三极管Ndx的电流增大，以使电容Cx可以通过AB类放大器101快速放电。这样会使图4中三极管Nds管的电压Vbn增大，也就使得三极管Nds的电流增大，这部分电流的增大会使电压Vsp升高，而使放大器AMP2的偏置电流增大，加速了负载电容Cx的放电，提高了整个偏压生成电路的压摆率；

通过加入三极管Pdx、三极管Ndx，并分别与三极管Pd、三极管Nd并联，可实现动态驱动。即：大部分工作周期内，三极管Pdx、三极管Ndx不接入电路(开关Sp、开关Sn断开)，在液晶单元偏压变换时，三极管Pdx、三极管Ndx接入电路，瞬间提高偏压电路驱动能力。如图5所示，仅在LCD屏幕的行/列(COM/SEG)信号发生跳变的较短周期内，CLK信号为“高”，使开关Sp、开关Sn闭合；在COM/SEG信号稳定时，CLK为“低”，开关Sp、开关Sn断开。从而实现对LCD屏的动态驱动，同时偏压生成电路保持较低的平均功耗。

本发明还提供一种段码液晶，该段码液晶的驱动电路中包括上述任意一种偏压生成电路，该偏压生成电路为液晶单元提供驱动偏压。

本发明还提供一种段码液晶的偏压生成方法，该方法包括：

当液晶单元点亮，即偏压生成电路的负载电容增大时，AB类放大器通过负反馈机制，使三极管Pd流过的电流增大，使负载电容充电；这时电压Vbp减小，使三极管Pds的栅电压减小，流过三极管Pds电流会瞬间增大，增大的电流使电压Vsn降低，使得放大器AMP1偏置电流增大；

当液晶单元熄灭，即偏压生成电路的负载电容减小时，流过三极管Nd的电流增大，使负载电容放电；这时电压Vbn增大，使三极管Nds的电流增大，使电压Vsp升高，放大器AMP2的偏置电流增大。

上述方案中，所述方法还包括：

加入三极管Pdx、三极管Ndx，并分别与三极管Pd、三极管Nd通过开关Sp、开关Sn并联；大部分工作周期内，开关Sp、开关Sn断开，三极管Pdx、三极管Ndx不接入电路；仅在液晶单元偏压变换时，开关Sp、开关Sn闭合，三极管Pdx、三极管Ndx接入电路。

上述方案中，所述仅在液晶单元偏压变换时，开关Sp、开关Sn闭合包括：

在LCD屏幕的行/列(COM/SEG)信号发生跳变的较短周期内，CLK信号为“高”，使开关Sp、开关Sn闭合；在COM/SEG信号稳定时，CLK为“低”，开关Sp、Sn断开。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种段码液晶的偏压生成电路，其特征在于，所述电路包括：AB类放大器、第一自适应偏置和第二自适应偏置；所述AB类放大器包括放大器AMP1、放大器AMP2和三极管Pd、三极管Nd；其中，

放大器AMP1和放大器AMP2都接收外部偏置电压Vrefx；放大器AMP1的输出端与三极管Pd的基极相连，输出电压Vbp；三极管Pd的发射极接电压电压VCC；三极管Pd的集电极与三极管Nd的集电极相连，共同向外输出偏压信号VLx；

放大器AMP2的输出端与三极管Nd基极相连，输出电压Vbn；三极管Nd的发射极接地VSS；

第一自适应偏置与放大器AMP1相连，为放大器AMP1提供偏置电压Vsn；

第二自适应偏置与放大器AMP2相连，为放大器AMP2提供偏置电压Vsp。

2.根据权利要求1所述的偏压生成电路，其特征在于，所述第一自适应偏置包括：两个发射极接地VSS的三极管，它们的基极彼此相连，其中一个三极管的集电极向AMP1提供偏置电压Vsn，另一个三极管的集电极和基极同时与三极管Pds的集电极相连；三极管Pds的基极与放大器AMP1的输出端Vbp相连，三极管Pds的发射极与电源电压VCC相连，三极管Pds用于电流镜像。

3.根据权利要求1或2所述的偏压生成电路，其特征在于，所述第二自适应偏置包括：两个发射极接电源电压VCC的三极管，它们的基极彼此相连，其中一个三极管的集电极向AMP2提供偏置电压Vsp，另一个三极管的集电极和基极同时与三极管Nds的集电极相连；三极管Nds的基极与放大器AMP2的输出端Vbn相连，三极管Nds的发射极与地VSS相连，三极管Nds用于电流镜像。

4.根据权利要求1所述的偏压生成电路，其特征在于，所述偏压生成电路还包括：三极管Pdx、三极管Ndx和开关Sp、开关Sn；其中

三极管Pdx的发射极与电源电压VCC相连，基极与放大器AMP1的输出端Vbp相连，集电极通过开关Sp与三极管Pd的集电极耦接；

三极管Ndx的发射极与地VSS相连，基极与放大器AMP2的输出端Vbn相连，集电极通过开关Sn与三极管Nd的集电极耦接。

5.一种段码液晶，其特征在于，该段码液晶的驱动电路中包括根据权利要求1至4任一项所述的偏压生成电路，该偏压生成电路为液晶单元提供驱动偏压。

6.一种段码液晶的偏压生成方法，其特征在于，所述方法包括：

当液晶单元点亮，即偏压生成电路的负载电容增大时，AB类放大器通过负反馈机制，使三极管Pd流过的电流增大，使负载电容充电；这时电压Vbp减小，使三极管Pds的栅电压减小，流过三极管Pds电流会瞬间增大，增大的电流使电压Vsn降低，使得放大器AMP1偏置电流增大；

当液晶单元熄灭，即偏压生成电路的负载电容减小时，流过三极管Nd的电流增大，使负载电容放电；这时电压Vbn增大，使三极管Nds的电流增大，使电压Vsp升高，放大器AMP2的偏置电流增大。

7.根据权利要求6的，偏压生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

加入三极管Pdx、三极管Ndx，并分别与三极管Pd、三极管Nd通过开关Sp、开关Sn并联；大部分工作周期内，开关Sp、开关Sn断开，三极管Pdx、三极管Ndx不接入电路；仅在液晶单元偏压变换时，开关Sp、开关Sn闭合，三极管Pdx、三极管Ndx接入电路。

8.根据权利要求7所述的偏压生成方法，其特征在于，所述仅在液晶单元偏压变换时，开关Sp、开关Sn闭合包括：

在LCD屏幕的行/列(COM/SEG)信号发生跳变的较短周期内，CLK信号为“高”，使开关Sp、开关Sn闭合；在COM/SEG信号稳定时，CLK为“低”，开关Sp、Sn断开。