DE112009001049T5

DE112009001049T5 - Verfahren und Schaltungen für die Erfassung eines Triodenbereichs

Info

Publication number: DE112009001049T5
Application number: DE112009001049T
Authority: DE
Inventors: Hendrik San Jose Santo; Kien Palo Alto Vi; S. Saratoga Dilip
Original assignee: Msilica Inc
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2029-06-27
Also published as: US8378957B2; DE112009001049B4; WO2009135228A2; WO2009135228A3; US20090267652A1; KR20110011642A; CN102067059A; CN102067059B

Abstract

Schaltung zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei die Schaltung umfasst:
einen Detektor, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang des Detektors mit der Source des Transistors verbunden ist und der zweite Eingang des Detektors mit dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle verbunden ist, und
ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist,
wobei der Detektor Parameter aufweist, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an der Source des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird.

Description

Erfindungsfeld
Die vorliegende Erfindung betrifft Konstantstromquellen und insbesondere das Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle wie sie etwa für LED-Ketten für die Hintergrundbeleuchtung von elektronischen Displays und/oder anderen Elektroniksystemen verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Hintergrundbeleuchtungen werden zum Beleuchten von Flüssigkristallanzeigen („LCDs”) verwendet. LCDs mit einer Hintergrundbeleuchtung werden in kleinen Displays für Mobiltelefone und PDAs und auch in großen Displays für Computermonitore und Fernsehgeräte verwendet. Häufig umfasst die Lichtquelle für die Hintergrundbeleuchtung eine oder mehrere Kaltkathoden-Leuchtstofflampen („CCFLs”). Die Lichtquelle für die Hintergrundbeleuchtung kann aber auch eine Glühbirne, ein Elektroluminiszenz-Panel („ELP”) oder eine oder mehrere Heißkathoden-Leuchtstofflampe („HCFLs”) sein.
Die Herstellern von Displays bevorzugen die Nutzung von LEDs als Lichtquelle für eine Hintergrundbeleuchtung, weil CCFLs viele Nachteile mit sich bringen: sie lassen sich bei kalten Temperaturen nicht einfach aktivieren, sie benötigen eine bestimmte Leerlaufzeit für die Aktivierung und sie müssen vorsichtig gehandhabt werden. Außerdem weisen LEDs allgemein ein größeres Verhältnis zwischen dem erzeugten Licht und der verbrauchten Leistung auf als andere Lichtquellen für die Hintergrundbeleuchtung. Displays mit einer LED-Hintergrundbeleuchtung verbrauchen weniger Strom als andere Displays. Eine LED-Hintergrundbeleuchtung wird herkömmlicherweise in kleinen und kostengünstigen LCD-Panels verwendet. Die LED-Hintergrundbeleuchtung setzt sich derzeit aber auch in großen Displays wie etwa für Computer und Fernsehgeräte durch. In großen Displays werden mehrere LEDs benötigt, um eine angemessene Hintergrundbeleuchtung für LCD-Displays vorzusehen.
Schaltungen zum Ansteuern von mehreren LEDs in großen Displays sind gewöhnlich derart angeordnet, dass die LEDs auf mehrere Ketten verteilt sind. 1 zeigt ein beispielhaftes Flachdisplay 10 mit einem Hintergrundbeleuchtungssystem, das drei unabhängige LED-Ketten 1, 2 und 3 aufweist. Die erste LED-Kette 1 umfasst sieben LEDs 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 11, die diskret über das Display 10 verteilt und in einer Reihe angeordnet sind. Die erste Kette 1 wird durch die Ansteuerschaltung 12 gesteuert. Die zweite Kette 2 wird durch die Ansteuerschaltung 13 gesteuert. Und die dritte Kette 3 wird durch die Ansteuerschaltung 14 gesteuert. Die LEDs der LED-Ketten 1, 2 und 3 können durch Drähte, Leiterbahnen oder andere Verbindungselemente miteinander verbunden sein.
2 zeigt ein beispielhaftes Flachdisplay 20 mit einem Hintergrundbeleuchtungssystem, das drei unabhängige LED-Ketten 21, 22 und 23 umfasst. In dieser Ausführungsform sind die Ketten 21, 22 und 23 vertikal angeordnet. Die drei Ketten 21, 22 und 23 erstrecken sich parallel zueinander. Die erste Kette 21 umfasst sieben LEDs 24, 25, 26, 27, 28, 29 und 31, die in Reihe verbunden sind und durch die Ansteuerschaltung 32 gesteuert werden. Die zweite Kette 22 wird durch die Ansteuerschaltung 33 gesteuert. Und die dritte Kette 23 wird durch die Ansteuerschaltung 34 gesteuert. Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass die LED-Ketten auch horizontal oder in anderer Weise angeordnet sein können.
Eine wichtige Eigenschaft von Displays ist, dass ihre Helligkeit eingestellt werden kann. In LCDs wird die Helligkeit gesteuert, indem die Intensität der Hintergrundbeleuchtung verändert wird. Die Intensität einer LED, d. h. ihre Leuchtstärke, ist von dem durch die LED fließenden Strom abhängig. Das Diagramm von 3 gibt die Leuchtintensität in Abhängigkeit von dem Vorwärtsstrom für eine LED wieder. Wenn der Strom in der LED größer wird, wird die Intensität des durch die LED erzeugten Lichts erhöht.
Konstantstromquellschaltungen werden verwendet, um einen stabilen Strom zum Ansteuern von LEDs zu erzeugen. 4 zeigt eine Schaltung zum Erzeugen eines konstanten Stroms. Eine Konstantstromquelle ist eine Stromquelle, die den Strom auf einer konstanten Höhe hält, unabhängig von Änderungen in der Ansteuerspannung V_DRIVE. Konstantstromquellen werden in verschiedenen Anwendungen verwendet, wobei die hier beschriebene Anwendung einer Konstantstromquelle für LED-Anordnungen lediglich beispielhaft aufzufassen ist. Der Operationsverstärker 40 von 4 weist einen nicht-invertierenden Eingang 41, einen invertierenden Eingang 42 und einen Ausgang 43 auf. Um eine Konstantstromquelle zu bilden, kann der Ausgang des Verstärkers 40 mit dem Gate eines Transistors 44 verbunden werden. Der Transistor 44 ist in 4 als ein Feldeffektransistor (FET) gezeigt, wobei aber auch andere Typen von Transistoren verwendet werden können. Beispiele für derartige Transistoren sind etwa IGBTs, MOS-Bauteile, JFETs und bipolare Bauteile. Der Drain des Transistors ist mit einer Last 45 verbunden, die in 4 eine Anordnung aus LEDs ist. Der invertierende Eingang des Verstärkers 40 ist mit der Source des Transistors 44 verbunden. Die Source des Transistors 44 ist außerdem über einen Erfassungswiderstand R_S mit der Erde verbunden. Wenn eine Bezugsspannung an dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 40 angelegt wird, erhöht der Verstärker die Ausgangsspannung, bis die Spannung an dem invertierenden Eingang der Spannung an dem nicht-invertierenden Eingang entspricht. Wenn die Spannung an dem Ausgang des Verstärkers 40 größer wird, wird die Spannung an dem Gate des Transistors 44 größer. Wenn die Spannung an dem Gate des Transistors 44 größer wird, wird der Strom von dem Drain zu der Source des Transistors 44 größer. Die an dem nicht-invertierenden Eingang 42 angelegte Spannung, dividiert durch den Wert von R_S, entspricht also dem gewünschten konstanten Strom. Große Displays mit einer LED-Hintergrundbeleuchtung verwenden mehrere Konstantstromquellen wie die in 4 gezeigte. Dementsprechend sind in großen Displays mit einer LED-Hintergrundbeleuchtung viele Transistoren 44 vorhanden.
Damit ein Display mit einer LED-Hintergrundbeleuchtung mit einer bestimmten Helligkeit betrieben wird, muss der Drain-Strom des Transistors 44 auf einer gesetzten Höhe gehalten werden, nämlich bei dem Sollstrom. Der Sollstrom kann ein fixer Wert sein oder kann sich in Abhängigkeit von den Helligkeitseinstellungen des Displays ändern.
5 zeigt eine typische Beziehung zwischen dem Drain-Strom und der Gate-Spannung für einen beispielhaften Transistor. Weil wenig oder gar kein Strom in den invertierenden Eingang des Verstärkers 40 fließt, geht der erhöhte Strom durch den Erfassungswiderstand R_S hindurch. Wenn der Strom über den Erfassungswiderstand R_S größer wird, wird der Spannungsabfall über den Erfassungswiderstand gemäß dem Ohmschen Gesetz ebenfalls größer: Spannungsabfall (V) = Strom (I)·Widerstand (R). Dieser Prozess fährt fort, bis die Spannung an dem invertierenden Eingang des Verstärkers 40 gleich der Spannung an dem nicht-invertierenden Eingang ist. Wenn jedoch die Spannung an dem invertierenden Eingang größer als diejenige an dem nicht-invertierenden Eingang ist, wird die Spannung an dem Ausgang des Verstärkers 40 kleiner. Deshalb hält die Schaltung von 4 die Spannung an dem invertierenden Eingang und auf der Source-Seite des Transistors 44 gleich der an dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 40 angelegten Spannung unabhängig von den Änderungen in der Ansteuerspannung V_DRIVE.
Wenn jedoch die Ansteuerspannung V_DRIVE zu stark abfällt, veranlasst der niedrige Wert V_DRIVE, dass der Transistor in dem Triodenbereich betrieben wird und die Regelung verliert. In dem Triodenbereich des Betriebs verhält sich der Transistor als ein Widerstand und ist der Drain-Source-Strom weitgehend abhängig von der Drain-Source-Spannung und nicht von der Gate-Source-Spannung. Die Transkonduktanz g_m der Transistors ergibt sich aus der folgenden Gleichung:
wobei I_DS der Drain-Source-Strom des Transistors ist und V_GS die Gate-Source-Spannung des Transistors ist. In dem Sättigungsbereich ergibt sich der Drain-Source-Strom I_DS aus der folgenden Gleichung: I_DS = K(V_GS – V_tr) wobei V_tr die Schwellwertspannung des Transistors ist und K eine mit dem Transistor assoziierte Konstante ist. In dem Triodenbereich ergibt sich der Drain-Source-Strom I_DS aus der folgenden Gleichung: I_DS = K'(2V_GSV_DS – V_trV_DS – V 2 / DS) wobei V_DS die Drain-Source-Spannung des Transistors ist und K' eine mit dem Transistor assoziierte Konstante ist. Wie die vorstehenden Gleichungen zeigen, ist der Drain-Source-Strom proportional zu dem Quadrat der Gate-Source-Spannung in dem Sättigungsbereich und proportional zu der Gate-Source-Spannung der ersten Ordnung in dem Triodenbereich. Weiterhin ist die Transkonduktanz des Transistors proportional zu der Gate-Source-Spannung der ersten Ordnung in dem Sättigungsbereich. Aber in dem Triodenbereich ist die Transkonduktanz konstant relativ zu der Gate-Source-Spannung und proportional zu der Drain-Source-Spannung.
6 zeigt eine beispielhafte Beziehung zwischen dem Drain-Source-Strom und der Drain-Source-Spannung in einem Transistor für verschiedene Gate-Source-Spannungen V_GS1, V_GS2, V_GS3, V_GS4. In dem Bereich rechts von der Triodenübergangsspannung 61, 62, 63, 64 variiert der Drain-Source-Strom nicht wesentlich, wenn Änderungen in der Drain-Source-Spannung auftreten. Dieser Bereich wird als der Sättigungsbereich des Transistors bezeichnet. In dem Bereich links von der Triodenübergangsspannung 61, 62, 63, 64 variiert der Drain-Source-Strom wesentlich, wenn Änderungen in der Drain-Source-Spannung auftreten. Dieser Bereich wird als der Triodenbereich bezeichnet.
Ein Betrieb in dem Triodenbereich kann vermieden werden, indem eine Konstantstromquelle mit einem ausreichenden Overhead verwendet wird, sodass der typische Drain-Source-Strom des Transistors wesentlich fluktuieren kann, ohne in den Triodenbereich einzutreten. Weil jedoch die in einem Transistor verlorene Leistung gleich dem Produkt aus dem Drain-Source-Strom I_DS und der Drain-Source-Spannung V_DS ist, führt dieses Verfahren zu einem höheren Leistungsverlust über den Transistor, sodass unter Umständen ein Transistor mit einer größeren Montagefläche erforderlich ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltungen und Verfahren zum Erfassen des Betriebs eines Transistors in dem Triodenbereich. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schaltung zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle einen Detektor, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang des Detektors mit der Source des Transistors verbunden ist und der zweite Eingang des Detektors mit dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle verbunden ist. Die Schaltung umfasst weiterhin ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist. Der Detektor weist Parameter auf, die derart gewählt sind, dass wenn die Spannung an der Source des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Schaltung zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei die Schaltung einen Detektor umfasst, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist. Der erste Eingang des Detektors ist mit dem Gate des Transistors verbunden. Die Schaltung umfasst weiterhin eine Programmierspannungsquelle, die mit dem zweiten Eingang des Detektors verbunden ist, und ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist. Der Detektor weist Parameter auf, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird.
Eine andere Ausführungsform umfasst eine Schaltung zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei die Schaltung einen Detektor umfasst, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist. Der erste Eingang des Detektors ist mit dem Gate des Transistors verbunden. Die Schaltung umfasst weiterhin eine Programmierspannungsquelle, die mit dem zweiten Eingang des Detektors verbunden ist, wobei die Spannung an der Programmierspannungsquelle relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird. Die Schaltung umfasst weiterhin ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist. Der Detektor weist Parameter auf, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle hergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung gibt weiterhin ein Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle an, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an der Source des Transistors; Erfassen der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle; Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom; Bestimmen, ob die Spannung an der Source des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt; und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Die vorliegende Erfindung gibt weiterhin ein Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle an, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an dem Gate des Transistors; Erfassen der Spannung an einer Programmierspannungsquelle; Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom; Bestimmen, ob die Spannung an dem Gate des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt; und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an dem Gate des Transistors; Herstellen der Spannung einer Programmierspannungsquelle relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom; Erfassen der Spannung an der Programmierspannungsquelle; Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle; Bestimmen, ob die Spannung an dem Gate des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt; und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Aufgabe und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, in denen durchgehend gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um einander entsprechende Teile anzugeben.
1 zeigt ein beispielhaftes Display mit LED-Ketten.
2 zeigt ein anderes beispielhaftes Display mit LED-Ketten.
3 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Strom und der Leuchtintensität einer LED zeigt.
4 zeigt eine Technik aus dem Stand der Technik zu Vorsehen einer Konstantstromquelle.
5 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Gate-Spannung und dem Source-Strom in einem Transistor zeigt.
6 zeigt die Beziehung zwischen dem Drain-Source-Strom und der Drain-Source-Spannung für einen beispielhaften Transistor.
7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Verfahren und die Schaltungen der vorliegenden Erfindung dienen zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors. Die hier beschriebenen Konstantstromquellen können in LED-Ketten für die Hintergrundbeleuchtung von elektronischen Displays oder zum Ansteuern einer beliebigen elektronischen Last verwendet werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltung zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei die Schaltung umfasst: einen Detektor, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang des Detektors mit der Source des Transistors verbunden ist und der zweite Eingang des Detektors mit dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle verbunden ist; und ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist. Der Detektor weist Parameter auf, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an der Source des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird.
Wenn hier gesagt wird, dass ein Wert A relativ zu einem Wert B hergestellt wird, bedeutet dies, dass der Wert A eine Funktion des Werts B ist. Die Funktionsbeziehung zwischen A und B kann mathematisch oder unter Bezugnahme auf eine theoretische oder empirische Beziehung hergestellt werden.
7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt, umfasst die Schaltung 70 zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors einen Detektor 71 und ein Flag 72. Das Flag 72 kann durch Informationsbits, die in einem Speicher gespeichert sind, gebildet werden oder ein Signal sein. Zum Beispiel kann das durch den Detektor 71 gesetzte Flag 72 eine Spannungseinstellung an dem Ausgang des Detektors 71 sein. Der Detektor 71 weist einen ersten Eingang 73 auf, der mit der Source des Transistors 79 verbunden ist. Der Detektor 71 weist weiterhin einen zweiten Eingang 74 auf, der mit dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle 75 verbunden ist. Der Sollwertanschluss der Konstantstromquelle ist der Eingang der Konstantstromquelle, an dem das Signal mit der gewünschten Betriebseinstellung der Konstantstromquelle angelegt wird. Wenn eine Konstantstromquelle 75 wie in 7 gezeigt verwendet wird, um eine Anordnung von LEDs anzusteuern, kann eine Spannung V_DIMMING auf der Basis der gewünschten Intensität der LEDs an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle 75 angelegt werden. Wie hier gezeigt, ist hier unter einer Verbindung jeweils eine direkte oder indirekte Reihenverbindung über Drähte, Leiterbahnen oder andere Verbindungselemente zu verstehen. Die miteinander verbundenen Elemente können Signale voneinander empfangen. Während der Transistor 79 in dem Sättigungsbereich betrieben wird, ist die Beziehung zwischen der Spannung an der Source des Transistors 79 und der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle 75 konstant.
Wenn der Transistor 79 in den Triodenbereich eintritt, verändert sich die Beziehung zwischen der Spannung an der Source des Transistors 79 und dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle 75. Der Detektor 71 erfasst die Änderung und setzt ein Flag 72, wenn er die Änderung erfasst. Der Detektor 71 der vorliegenden Erfindung erfasst die Änderung, indem er die Spannung an der Source des Transistors 79 mit einer Bezugsbedingung vergleicht, die relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle 75 und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird. Die Bezugsbedingung kann ein konstanter Versatz sein, sodass der Detektor 71 das Flag 72 setzt, wenn die Spannung an der Source des Transistors kleiner als die Summe aus der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und einer Konstante ist. Die Konstante kann positiv oder negativ sein. Die Bezugsbedingung kann eine Funktion der Spannung an dem Sollwertanschluss sein. Zum Beispiel kann der Detektor 71 das Flag setzen, wenn die Spannung an der Source des Transistors kleiner als die Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle multipliziert mit einer Konstante ist. Die Konstante kann positiv oder negativ sein. In der vorliegenden Erfindung wird die Bezugsbedingung relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors 79 bei dem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt. Der gewählte Drain-Source-Strom kann der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors 79 sein. Der Detektor 71 kann den aktuellen Drain-Stource-Strom des Transistors bestimmen, weil der aktuelle Drain-Source-Strom gleich der Spannung an der Source des Transistors 79 dividiert durch den Widerstand des Erfassungssensors R_S ist. Der gewählte Drain-Source-Strom kann auch das für den Drain-Source-Strom des Transistors spezifizierte Maximum sein. Das spezifizierte Maximum des Stroms ist der maximale Strom, bei dem der Transistor 79 in der Konstantstromquelle 75 betrieben werden kann. Die Triodenübergangsspannung für den gewählten Drain-Source-Strom kann aus dem Verhältnis des Drain-Source-Stroms zu der Drain-Source-Spannung des Transistors 79 wie etwa demjenigen von 6 bestimmt werden.
Wie in 8 gezeigt, umfasst eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Schaltung 80 zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors 89 in einer Konstantstromquelle 85, wobei die Schaltung einen Detektor 81 umfasst, der einen ersten Eingang 83, einen zweiten Eingang 84 und einen Ausgang 87 aufweist, wobei der erste Eingang 83 des Detektors mit dem Gate des Transistors verbunden ist. Die Schaltung 80 umfasst weiterhin eine Programmierspannungsquelle V_PROG, die mit dem zweiten Eingang 84 des Detektors verbunden ist, und ein Flag 82, das mit dem Ausgang 87 des Detektors 81 verbunden ist. Der Detektor 81 weist Parameter auf, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang 87 des Detektors 81 das Flag 82 setzt. Die Bezugsbedingung wird relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle V_PROG und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt.
Die Bezugsbedingung kann die Programmierspannungsquelle plus eine Konstante oder die Programmierspannungsquelle multipliziert mit einer Konstante sein. Der gewählte Drain-Source-Strom kann der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors, das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors oder ein anderer Wert sein, der aus dem Verhältnis des Drain-Source-Stroms zu der Drain-Source-Spannung des Transistors bestimmt wird.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst wie in 8 gezeigt eine Schaltung 80 zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors 89 in einer Konstantstromquelle 85 einen Detektor 81, der einen ersten Eingang 83, einen zweiten Eingang 84 und einen Ausgang 87 aufweist, wobei der erste Eingang 83 des Detektors 81 mit dem Gate des Transistors 89 verbunden ist. Die Schaltung 80 umfasst weiterhin eine Programmierspannungsquelle V_PROG, die mit dem zweiten Eingang 84 des Detektors 81 verbunden ist, wobei die Spannung an der Programmierspannungsquelle V_PROG relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors 89 bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird. Die Schaltung 80 umfasst weiterhin ein Flag 82, das mit dem Ausgang 87 des Detektors 81 verbunden ist. Der Detektor 81 weist Parameter auf, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors 89 eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang 87 des Detektors das Flag 82 setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmspannungsquelle V_PROG hergestellt wird.
Die Bezugsbedingung kann die Programmierspannungsquelle plus eine Konstante oder die Programmierspannungsquelle multipliziert mit einer Konstante umfassen. Der gewählte Drain-Source-Strom kann der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors, das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors oder ein anderer Wert sein, der aus dem Verhältnis des Drain-Source-Stroms zu der Drain-Source-Spannung des Transistors bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an der Source des Transistors; Erfassen der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle; Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom; Bestimmen, ob die Spannung an der Source des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt; und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können weiterhin das Bestimmen umfassen, ob die Spannung an der Source des Transistors von der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle um mehr als eine Konstante abweicht. Unter einer Abweichung ist hier die Größe der Differenz zu verstehen. Das Bestimmen, ob die Größe einer negativen Zahl größer als ein Wert ist, kann das Bestimmen umfassen, ob die Zahl kleiner als ein Wert ist.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können weiterhin das Bestimmen umfassen, ob die Spannung an der Source des Transistors von der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle um mehr als die Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle multipliziert mit einer Konstante abweicht.
Der gewählte Drain-Source-Strom in den Verfahren der vorliegenden Erfindung kann der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors, das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors oder ein anderer Wert sein, der aus dem Verhältnis des Drain-Source-Stroms zu der Drain-Source-Spannung des Transistors bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an dem Gate des Transistors; Erfassen der Spannung an einer Programmierspannungsquelle; Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom; Bestimmen, ob die Spannung an dem Gate des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt; und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Das vorstehend beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung kann weiterhin das Bestimmen umfassen, ob die Spannung an dem Gate des Transistors von der Spannung an der Programmspannungsquelle um mehr als eine Konstante abweicht.
Das vorstehend beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung kann weiterhin das Bestimmen umfassen, ob die Spannung an der Source des Transistors von der Spannung an der Programmierspannungsquelle um mehr als die Spannung an der Programmierspannungsquelle multipliziert mit einer Konstante abweicht.
Der gewählte Drain-Source-Strom des vorstehend beschriebenen Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors, das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors oder ein anderer Wert sein, der aus dem Verhältnis des Drain-Source-Stroms zu der Drain-Source-Spannung des Transistors bestimmt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an dem Gate des Transistors; Herstellen der Spannung einer Programmierspannungsquelle relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom; Erfassen der Spannung an der Programmierspannungsquelle; Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle; Bestimmen, ob die Spannung an dem Gate des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt; und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Das vorstehend beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung kann weiterhin das Bestimmen umfassen, ob die Spannung an dem Gate des Transistors von der Spannung an der Programmierspannungsquelle um mehr als eine Konstante abweicht.
Das vorstehend beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung kann weiterhin das Bestimmen umfassen, ob die Spannung an der Source des Transistors von der Spannung an der Programmspannungsquelle um mehr als die Spannung an der Programmspannungsquelle multipliziert mit einer Konstante abweicht.
Der gewählte Drain-Source-Strom des vorstehend beschriebenen Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors, das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors oder ein anderer Wert sein, der aus dem Verhältnis des Drain-Source-Stroms zu der Drain-Source-Spannung des Transistors bestimmt wird.
Dem Fachmann sollte deutlich sein, dass die hier beschriebenen Techniken, Aufbauten und Verfahren lediglich beispielhaft für die vorliegende Erfindung sind. Die vorliegende Erfindung kann auch durch verschiedene andere Ausführungsformen realisiert werden, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.
Zusammenfassung
Verfahren und Schaltungen für die Erfassung eines Triodenbereichs
Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltungen und Verfahren zum Erfassen des Betriebs eines Transistors in dem Triodenbereich, wobei es sich um eine Schaltung für einen Transistor in einer Konstantstromquelle handeln kann. Die Schaltung umfasst einen Detektor, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgangs aufweist. Der erste Eingang des Detektors ist mit der Source des Transistors verbunden, und der zweite Eingang des Detektors ist mit dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle verbunden. Die Schaltung umfasst weiterhin ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist. Der Detektor weist Parameter auf, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an der Source des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt. Die Bezugsbedingung wird relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt.

Claims

Schaltung zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei die Schaltung umfasst: einen Detektor, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang des Detektors mit der Source des Transistors verbunden ist und der zweite Eingang des Detektors mit dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle verbunden ist, und ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist, wobei der Detektor Parameter aufweist, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an der Source des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wenn die Spannung an der Source des Transistors kleiner als die Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle plus eine Konstante ist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wenn die Spannung an der Source des Transistors kleiner als die Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle multipliziert mit einer Konstante ist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei der gewählte Drain-Source-Strom der aktuelle Drain-Source-STrom des Transistors ist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei der gewählte Drain-Source-Strom das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors ist.
Flüssigkristalldisplay, das die Schaltung nach Anspruch 1 enthält.
Schaltung zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei die Schaltung umfasst: einen Detektor, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang des Detektors mit dem Gate des Transistors verbunden ist, eine Programmierspannungsquelle, die mit dem zweiten Eingang des Detektors verbunden ist, und ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist, wobei der Detektor Parameter aufweist, die derart gewählt sind, dass, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt wird.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors von der Spannung an der Programmierspannungsquelle um mehr als eine Konstante abweicht.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors von der Spannung an der Programmierspannungsquelle um mehr als die Spannung an der Programmierspannungsquelle multipliziert mit einer Konstante abweicht.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei der gewählte Drain-Source-Strom der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors ist.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei der gewählte Drain-Source-Strom das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors ist.
Flüssigkristallanzeige, die die Schaltung von Anspruch 7 umfasst.
Schaltung zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei die Schaltung umfasst: einen Detektor, der einen ersten Eingang, einen zweiten Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der erste Eingang des Detektors mit dem Gate des Transistors verbunden ist, eine Programmierspannungsquelle, die mit dem zweiten Eingang des Detektors verbunden ist, wobei die Spannung an der Programmspannungsquelle relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom hergestellt ist, und ein Flag, das mit dem Ausgang des Detektors verbunden ist, wobei der Detektor Parameter aufweist, die derart gewählt, sind, dass, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors eine Bezugsbedingung erfüllt, der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wobei die Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle hergestellt wird.
Schaltung nach Anspruch 13, wobei der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors um mehr als eine Konstante von der Spannung an der Programmierspannungsquelle abweicht.
Schaltung nach Anspruch 13, wobei der Ausgang des Detektors das Flag setzt, wenn die Spannung an dem Gate des Transistors um mehr als die Spannung an der Programmierspannungsquelle multipliziert mit einer Konstante von der Spannung an der Programmierspannungsquelle abweicht.
Schaltung nach Anspruch 13, wobei der gewählte Drain-Source-Strom der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors ist.
Schaltung nach Anspruch 13, wobei der gewählte Drain-Source-Strom das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors ist.
Flüssigkristallanzeige, die die Schaltung nach Anspruch 13 enthält.
Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an der Source des Transistors, Erfassen der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle, Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom, Bestimmen, ob die Spannung an der Source des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt, und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 19, das weiterhin das Bestimmen umfasst, ob die Spannung an der Source des Transistors um mehr als eine Konstante von der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle abweicht.
Verfahren nach Anspruch 19, das weiterhin das Bestimmen umfasst, ob die Spannung an der Source des Transistors um mehr als die Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle multipliziert mit einer Konstante von der Spannung an dem Sollwertanschluss der Konstantstromquelle abweicht.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der gewählte Drain-Source-Strom der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors ist.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei der gewählte Drain-Source-Strom das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors ist.
Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an dem Gate des Transistors, Erfassen der Spannung an einer Programmierspannungsquelle, Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle und relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom, Bestimmen, ob die Spannung an dem Gate des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt, und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 24, das weiterhin das Bestimmen umfasst, ob die Spannung an dem Gate des Transistors um mehr als eine Konstante von der Spannung an der Programmierspannungsquelle abweicht.
Verfahren nach Anspruch 24, das weiterhin das Bestimmen umfasst, ob die Spannung an der Source des Transistors um mehr als die Spannung an der Programmierspannungsquelle multipliziert mit einer Konstante von der Spannung an der Programmierspannungsquelle abweicht.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der gewählte Drain-Source-Strom der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors ist.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der gewählte Drain-Source-Strom das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors ist.
Verfahren zum Erfassen des Betriebs in dem Triodenbereich eines Transistors in einer Konstantstromquelle, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen der Spannung an dem Gate des Transistors, Herstellen der Spannung einer Programmierspannungsquelle relativ zu der Triodenübergangsspannung des Transistors bei einem gewählten Drain-Source-Strom, Erfassen der Spannung an der Programmierspannungsquelle, Herstellen einer Bezugsbedingung relativ zu der Spannung an der Programmierspannungsquelle, Bestimmen, ob die Spannung an dem Gate des Transistors die Bezugsbedingung erfüllt, und Setzen eines Flags, wenn die Bezugsbedingung erfüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 29, das weiterhin das Bestimmen umfasst, ob die Spannung an dem Gate des Transistors um mehr als eine Konstante von der Spannung an der Programmspannungsquelle abweicht.
Verfahren nach Anspruch 29, das weiterhin das Bestimmen umfasst, ob die Spannung an der Source des Transistors um mehr als die Spannung na der Programmierspannungsquelle multipliziert mit einer Konstante von der Spannung an der Programmierspannungsquelle abweicht.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei der gewählte Drain-Source-Strom der aktuelle Drain-Source-Strom des Transistors ist.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei der gewählte Drain-Source-Strom das spezifizierte Maximum des Drain-Source-Stroms des Transistors ist.