CN113870788B

CN113870788B - 摆率增强电路、通道放大器及显示装置

Info

Publication number: CN113870788B
Application number: CN202111173474.2A
Authority: CN
Inventors: 李正勋; 施伟
Original assignee: Shenghe Microelectronics Zhaoqing Co ltd
Current assignee: Shenghe Microelectronics Zhaoqing Co ltd
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2021-10-08
Publication date: 2023-03-21
Anticipated expiration: 2041-10-08
Also published as: CN113870788A

Abstract

本申请公开了一种摆率增强电路、通道放大器及显示装置。摆率增强电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；第一开关管的漏极与参考电流端连接，第一开关管的源极与第二开关管的漏极连接，第一开关管的栅极与第三开关管的栅极连接；第二开关管的源极与第四开关管的源极连接，第二开关管的栅极与第四开关管的栅极连接；第三开关管的漏极与输出电流端连接，第三开关管的源极与第四开关管的漏极连接。本申请通过将原有的通道放大器的镜像元件的长度进行划分，并且以共源共栅(串叠式)的形式串接，以增加通道放大器的电流。通过上述方式，可以在不增加通道放大器面积的情况下，有效提高通道放大器的摆率。

Description

摆率增强电路、通道放大器及显示装置

技术领域

本申请涉及驱动显示技术领域，具体涉及一种驱动IC内部的摆率增强电路、通道放大器及显示装置。

背景技术

摆率：Slew Rate，简写为SR，即电压转换速率，其定义是在1微秒或者1纳秒等时间里电压升高的幅度。

目前，随着OLED显示驱动IC产品规格的增加，对具有高分辨率和高帧率特性的IC的需求也越来越大。为了实现这种OLED显示驱动IC，虽然需要多样化的技术，但其中通道放大器的摆率特性很重要。通道放大器通过对显示器的直接充/放电来确定亮度和色彩。如果摆率不好，显示器的亮度会变暗或显示色彩不佳。也就是说，摆率特性直接影响画质。然而，高分辨率的显示器对通道放大器的负载较大，且驱动时间较短。因此，有必要实现通道放大器的电压快速转换。

为了设计具有快速摆率特性的通道放大器，需要把补偿电容设计地小一些。但是，如果补偿电容设计得过小，对通道放大器的稳定性不利，可能会引起振荡，影响画质。

发明内容

鉴于此，本申请实施例提供一种摆率增强电路、通道放大器及显示装置，可以有效提高通道放大器的摆率。

第一方面，本申请提供了一种摆率增强电路，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；

所述第一开关管的漏极与参考电流端连接，所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极连接，所述第一开关管的栅极与所述第三开关管的栅极连接；

所述第二开关管的源极与所述第四开关管的源极连接，所述第二开关管的栅极与所述第四开关管的栅极连接；

所述第三开关管的漏极与输出电流端连接，所述第三开关管的源极与所述第四开关管的漏极连接。

可选地，摆率增强电路还包括第五开关管；

所述第五开关管的栅极用于输入快速摆率使能信号，所述第五开关管的源极与所述第四开关管的源极连接，所述第五开关管的漏极分别与所述第三开关管的源极、所述第四开关管的漏极连接。

可选地，所述第三开关管的有效长度与所述第四开关管的有效长度相同。

可选地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管均为MOS管。

第二方面，本申请实施例提供了一种通道放大器，包括至少一个如第一方面所述的摆率增强电路。

可选地，通道放大器，其特征在于，还包括补偿电容，所述通道放大器的摆率由输入电流和所述补偿电容的大小确定。

第三方面，本申请实施例提供了一种显示装置，包括如第二方面所述的通道放大器。

可选地，所述显示装置为OLED显示屏。

本申请的摆率增强电路，通过将原有的通道放大器的镜像元件的长度进行划分，并且以共源共栅(串叠式)的形式串接，以增加通道放大器的电流。通过上述方式，可以在不增加通道放大器面积的情况下，有效提高通道放大器的摆率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的增加通道放大器的电流的电路示意图；

图2是本申请一实施例的摆率增强电路的电路示意图；

图3是本申请一实施例的与FSR_EN信号相应的电流变化示意图；

图4是本申请一实施例的MNA2、MNB2和MNB2C的布线长度；

图5是现有的通道放大器的电路示意图；

图6是本申请一实施例的通道放大器的电路示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图，对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

摆率：Slew Rate，简写为SR，即电压转换速率，其定义是在1微秒或者1纳秒等时间里电压升高或降低的幅度。

为了设计具有快速摆率特性的通道放大器，需要把补偿电容设计地小一些。但是，如果补偿电容设计得过小，对通道放大器的稳定性不利，可能会引起振荡，影响画质。增加通道放大器的电流时，位于驱动IC一侧的通道放大器由于偏置线负载会存在延迟。因此，提高摆率的效果并不好。

另外，如图1所示，是现有的增加通道放大器的电流的电路示意图。增加IOUT电流(输出电流)的方法是采用增加通道放大器的镜像元件MNA2的宽度，MNA1导通时，IOUT电流＝2*IREF；MNA1关断时，IOUT电流＝IREF。但是，如果采用这种方式，则必须增加镜像元件MNA2的宽度，这可能会增加通道放大器的面积，对驱动IC的价格竞争产生不利影响。

基于上述，本申请提供了一种摆率增强电路、通道放大器及显示装置，通过将原有的通道放大器的镜像元件的长度进行划分，并且以共源共栅(串叠式)的形式串接，以增加通道放大器的电流。通过上述方式，可以在不增加通道放大器面积的情况下，有效提高通道放大器的摆率。

第一方面，本申请一实施例提供了一种摆率增强电路，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；

第一开关管的漏极与参考电流端连接，第一开关管的源极与第二开关管的漏极连接，第一开关管的栅极与第三开关管的栅极连接；

第二开关管的源极与第四开关管的源极连接，第二开关管的栅极与第四开关管的栅极连接；

第三开关管的漏极与输出电流端连接，第三开关管的源极与第四开关管的漏极连接。

图2是本申请一实施例的摆率增强电路的电路示意图。如图2所示，第一开关管为MNB1C，第二开关管为MNB1，第三开关管为MNB2C，第四开关管为MNB2。第一开关管MNB1C的漏极与参考电流端IREF连接，第一开关管MNB1C的源极与第二开关管MNB1的漏极连接，第一开关管MNB1C的栅极与第三开关管MNB2C的栅极连接，第二开关管MNB1的源极与第四开关管MNB2的源极连接，第二开关管MNB1的栅极与第四开关管的栅极MNB2连接，第三开关管MNB2C的漏极与输出电流端IOUT连接，第三开关管MNB2C的源极与第四开关管MNB2的漏极连接。

与图1现有的增加通道放大器的电流的结构相比，图2中将原有的通道放大器的镜像元件MNA2的长度划分成MNB2和MNB2C(图1中MNA2的长度为10um，划分成图2中长度为5um的MNB2和MNB2C)，并且以共源共栅(串叠式)的形式串接，通过控制与通道放大器相邻的使能信号以增加通道放大器的电流，即FSR_EN信号＝OFF(低电平)时，IOUT＝IREF；FSR_EN信号＝ON(高电平)时，IOUT＝2*IREF，电流增加了2倍，但是长度并没有增加(仍然是10um)。因此，本申请可以在不增加通道放大器面积的情况下，有效提高通道放大器的摆率。具体的过程将在下面的实施例中详细描述。

在一些实施例中，如图2所示，摆率增强电路还包括第五开关管Q5。第五开关管Q5的栅极用于输入快速摆率使能信号FSR_EN(FSR指Fast Slew Rate，快速摆率)，第五开关管Q5的源极与第四开关管MNB2的源极连接，第五开关管Q5的漏极分别与第三开关管MNB2C的源极、第四开关管MNB2的漏极连接。通过控制FSR_EN信号，可以增加通道放大器的镜像电流(镜像元件MNB2和MNB2C上的电流)，提高通道放大器的摆率。

在一些实施例中，第一开关管MNB1C、第二开关管MNB1、第三开关管MNB2C、第四开关管MNB2和第五开关管Q5均为MOS管。也可以是其它类型的开关元件，本实施例对此不做具体限定。

图3是本申请一实施例的与FSR_EN信号相应的电流变化示意图。INPUT为输入电压，OUTPUT1为图2所示的本申请的摆率增强电路的输出电压，OUTPUT2为图1所示的现有电路的输出电压。如图3所示，在period1区间，快速摆率使能信号FSR_EN为高电平，输出电流IOUT＝2*IREF，从最上面的波形可以看出，在相同输入电压INPUT下，使用本申请的摆率增强电路，输出电压OUTPUT1明显比现有电路的输出电压OUTPUT2升高或降低的快。即，本申请的摆率增强电路可以有效提高摆率。在period2区间，快速摆率使能信号FSR_EN为低电平，输出电流IOUT＝IREF。

即，本申请实施例在通道输入电压发生变化的特定区间(period1区间)内，通过划分以减小镜像元件长度，来增加通道放大器的电流，进而提高通道放大器的摆率。

图4是本申请一实施例的MNA2、MNB2和MNB2C的布线长度。图4中，(a)表示图1中现有电路的MNA2的宽度和长度，(b)表示图2中的MNB2和MNB2C的宽度和长度，MNB2和MNB2C的有效长度相同，均为L/2。从图4中可以看出，(a)和(b)具有相同的有效长度，都为L。即不增加通道放大器的面积，就可以增加通道放大器的电流。

第二方面，本申请一实施例提供了一种通道放大器，包括至少一个如第一方面所述的摆率增强电路。

图5是现有的通道放大器的电路示意图。图6是本申请一实施例的通道放大器的电路示意图。图6中，AVDD和VSSA表示模拟电路电源，VBP是VB的工程文件，AMP IN为功放输入，AMP OUT为功放输出。

在一些实施例中，通道放大器还包括补偿电容，通道放大器的摆率由输入电流和补偿电容的大小确定。

通常，通道放大器的摆率由流经输入端的Ib1电流和补偿电容CC的大小决定。以下等式是确定通道放大器的摆率的公式：

Slew Rate＝Ib1/CC

其中，Slew Rate为摆率，CC为补偿电容的大小。为了使通道放大器作为运放(运算放大器)正常工作，Ib2电流必须大于或等于Ib1(Ib2>＝Ib1)，因此，Ib2电流必须随着Ib1电流的大小，都得到控制。

第三方面，本申请一实施例提供了一种显示装置，包括如第二方面所述的通道放大器。

在一些实施例中，显示装置可以为LED显示屏、OLED显示屏等。本实施例对此不做具体限定。以OLED显示屏为例，OLED显示驱动IC中包含如第二方面所述的通道放大器，由于提高了通道放大器的摆率，可以有效改善OLED显示屏的屏显效果。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD－ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本申请，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本申请包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本说明书的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。

即，以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

在本申请中，“在一些实施例中”一词是用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“在一些实施例中”的任何一个实施例不一定被解释为比其它实施例更加优选或更加具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，本申请给出了以上描述。在以上描述中，为了解释的目的而列出了各个细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实施例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

Claims

1.一种摆率增强电路，其特征在于，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；

所述第三开关管的漏极与输出电流端连接，所述第三开关管的源极与所述第四开关管的漏极连接；

所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和第四开关管的布线长度相同，所述第一开关管和所述第二开关管各自的布线长度基于第一镜像元件的长度平分而来，所述第三开关管和所述第四开关管各自的布线长度基于第二镜像元件的长度平分而来；

还包括第五开关管；

2.根据权利要求1所述的摆率增强电路，其特征在于，所述第三开关管的有效长度与所述第四开关管的有效长度相同。

3.根据权利要求1所述的摆率增强电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第五开关管均为MOS管。

4.一种通道放大器，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至3中任一项所述的摆率增强电路。

5.根据权利要求4所述的通道放大器，其特征在于，还包括补偿电容，所述通道放大器的摆率由输入电流和所述补偿电容的大小确定。

6.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求4或5所述的通道放大器。

7.根据权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为OLED显示屏。