JP2011135157A - Differential amplifier circuit and liquid crystal display driver - Google Patents

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藤 類 伊
Tetsuro Itakura
倉 哲 朗 板
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馬 雅 之 八
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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a differential amplifier circuit which highly accurately operates in a linear region, and also to provide a liquid crystal display driver using the differential amplifier circuit. <P>SOLUTION: The differential amplifier circuit is equipped with: transistors M1 and M2 each having a gate terminal applied with an input voltage V1; a plurality of differential pairs D1-D4 each having a transistor M3 having a drain terminal connected to a source terminal of the transistor M1, a switch S1 switching as to whether an input voltage V1 should be applied to a gate terminal of the transistor M3, a switch S2 switching as to whether an input voltage V2 should be applied to a gate terminal of the transistor M3, and a transistor M4 having a drain terminal connected to a source terminal of the transistor M2, a gate terminal given an input voltage V3, and a source terminal connected to the source terminal of the transistor M3; and a current source I1 for supplying current to the source terminals of the transistors M3 and M4 of the differential pairs D1-D4. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、差動増幅回路及び液晶ディスプレイドライバに関するものである。   The present invention relates to a differential amplifier circuit and a liquid crystal display driver.

複数の差動対を有し、各差動対の入力端子が2つの入力電圧のいずれかと接続されるように切り替えることで、2つの入力電圧の間の電圧値を増幅回路に与えるDAC(デジタルアナログ変換器)付増幅回路が提案されている(例えば特許文献1参照)。例えば、2つの入力電圧V1、V2(V1<V2とする)が与えられ、増幅回路に電圧値V1+(V2−V1)/2を入力したい場合には、V1とV2の影響が半々になるように、すなわち電圧V1が入力される差動対と電圧V2が入力される差動対が1対1となるように制御する。このような制御を行うことで、2つの入力電圧間の値を補完することができる。   A DAC (digital) that has a plurality of differential pairs and switches the input terminals of each differential pair to be connected to one of the two input voltages, thereby providing a voltage value between the two input voltages to the amplifier circuit. An amplifier circuit with an analog converter has been proposed (see, for example, Patent Document 1). For example, when two input voltages V1 and V2 (V1 <V2) are given and a voltage value V1 + (V2−V1) / 2 is input to the amplifier circuit, the influence of V1 and V2 is halved. That is, the differential pair to which the voltage V1 is input and the differential pair to which the voltage V2 is input are controlled to be 1: 1. By performing such control, the value between the two input voltages can be complemented.

しかし、差動対が飽和領域で動作するため、差動対の非線形性から生じる歪により、差動対の比の通りに2つの入力電圧間の値が補完できず、DAC特性が劣化するという問題があった。特に2つの入力電圧の差分が大きいほど差動対の非線形性の影響は大きくなり、動作精度が低下した。   However, since the differential pair operates in the saturation region, the distortion between the differential pair cannot compensate for the value between the two input voltages as the differential pair ratio, and the DAC characteristics deteriorate. There was a problem. In particular, the greater the difference between the two input voltages, the greater the influence of the non-linearity of the differential pair, and the operation accuracy decreased.

また、この差動対の非線形性の影響を小さくするために非線形性を補正する回路を追加すると、回路面積や消費電流が増加するという問題があった。   Further, if a circuit for correcting the nonlinearity is added to reduce the influence of the nonlinearity of the differential pair, there is a problem that the circuit area and the current consumption increase.

特開2006−197532号公報JP 2006-197532 A

本発明は、線形領域で高精度に動作する差動増幅回路及びこの差動増幅回路を用いた液晶ディスプレイドライバを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a differential amplifier circuit that operates with high accuracy in a linear region, and a liquid crystal display driver using the differential amplifier circuit.

本発明の一態様による差動増幅回路は、第1の入力電圧がゲート端子に与えられ、導電型が同じである第1のトランジスタ及び第2のトランジスタと、前記第1のトランジスタのソース端子にドレイン端子が接続され、前記第1及び第2のトランジスタと同じ導電型である第3のトランジスタ、前記第3のトランジスタのゲート端子に前記第1の入力電圧を与えるか否か切り替える第1のスイッチ、前記第3のトランジスタの前記ゲート端子に第2の入力電圧を与えるか否か切り替える第2のスイッチ、及び前記第2のトランジスタのソース端子にドレイン端子が接続され、ゲート端子に第3の入力電圧が与えられ、ソース端子が前記第3のトランジスタのソース端子と接続され、前記第1乃至第3のトランジスタと同じ導電型である第4のトランジスタをそれぞれ有する複数の差動対と、前記複数の差動対の前記第3のトランジスタのソース端子及び前記第4のトランジスタのソース端子に電流を供給する電流源と、を備えるものである。   In a differential amplifier circuit according to one embodiment of the present invention, a first input voltage is applied to a gate terminal, and the first transistor and the second transistor having the same conductivity type are connected to the source terminal of the first transistor. A third switch having a drain terminal connected and having the same conductivity type as the first and second transistors, and a first switch for switching whether or not to apply the first input voltage to the gate terminal of the third transistor A second switch for switching whether to apply a second input voltage to the gate terminal of the third transistor; a drain terminal connected to the source terminal of the second transistor; and a third input to the gate terminal. A voltage is applied, a source terminal is connected to a source terminal of the third transistor, and a fourth conductivity type is the same as that of the first to third transistors. A plurality of differential pairs each having a transistor, in which and a current source for supplying a current to the source terminal of the source terminal and the fourth transistor of the third transistor of the plurality of differential pairs.

本発明の一態様による液晶ディスプレイドライバは、複数の電圧を出力するデジタルアナログ変換器と、前記複数の電圧のうちいずれか2つを選択する選択スイッチ回路と、前記差動増幅回路を有し、前記選択された2つの電圧が供給され、当該2つの電圧の間の電圧値となる電圧を生成し、液晶ディスプレイパネルに設けられる複数の液晶セルに前記生成した電圧を印加するバッファアンプと、を備えるものである。   A liquid crystal display driver according to an aspect of the present invention includes a digital-to-analog converter that outputs a plurality of voltages, a selection switch circuit that selects any two of the plurality of voltages, and the differential amplifier circuit, A buffer amplifier which is supplied with the selected two voltages, generates a voltage having a voltage value between the two voltages, and applies the generated voltage to a plurality of liquid crystal cells provided in a liquid crystal display panel; It is to be prepared.

本発明によれば、線形領域で高精度に動作することができる。   According to the present invention, it is possible to operate with high accuracy in a linear region.

本発明の第1の実施形態に係る差動増幅回路の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a differential amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係る増幅回路の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the amplifier circuit which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る増幅回路の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the amplifier circuit which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the liquid crystal display device which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 同第4の実施形態に係るカラムドライバの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the column driver which concerns on the 4th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)図1に本発明の第1の実施形態に係る差動増幅回路の概略構成を示す。差動増幅回路は、トランジスタM1、M2、差動対D1〜D4、及び電流源I1を備える。差動対D1はトランジスタM3、M4、スイッチS1、S2を有する。差動対D2〜D4は差動対D1と同様の構成になっている。差動対D1〜D4は並列に設けられている。トランジスタM1〜M4は同じ導電型であり、ここではNMOSトランジスタであるとする。   (First Embodiment) FIG. 1 shows a schematic configuration of a differential amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention. The differential amplifier circuit includes transistors M1 and M2, differential pairs D1 to D4, and a current source I1. The differential pair D1 includes transistors M3 and M4 and switches S1 and S2. The differential pairs D2 to D4 have the same configuration as the differential pair D1. The differential pairs D1 to D4 are provided in parallel. The transistors M1 to M4 are of the same conductivity type, and are assumed here to be NMOS transistors.

トランジスタM1のドレイン端子は出力端子T1に接続され、ソース端子は差動対D1〜D4内のトランジスタM3のドレイン端子に接続される。また、トランジスタM2のドレイン端子は出力端子T2に接続され、ソース端子は差動対D1〜D4内のトランジスタM4のドレイン端子に接続される。トランジスタM1、M2のゲート端子には、入力電圧V1が与えられる。   The drain terminal of the transistor M1 is connected to the output terminal T1, and the source terminal is connected to the drain terminal of the transistor M3 in the differential pair D1 to D4. The drain terminal of the transistor M2 is connected to the output terminal T2, and the source terminal is connected to the drain terminal of the transistor M4 in the differential pairs D1 to D4. An input voltage V1 is applied to the gate terminals of the transistors M1 and M2.

差動対D1〜D4内のトランジスタM3のソース端子及びトランジスタM4のソース端子は共に電流源I1に接続される。電流源I1は、トランジスタM3、M4の共通ソース端子に電流を供給する。トランジスタM3のゲート端子は、スイッチS1を介して入力電圧V1を与えるか、又はスイッチS2を介して入力電圧V2を与えるかを切り替えることができる。トランジスタM4のゲート端子は電圧V3が与えられる。差動対D1〜D4内のスイッチS1、S2のオンオフ制御は図示しない制御部により行われる。   The source terminal of the transistor M3 and the source terminal of the transistor M4 in the differential pair D1 to D4 are both connected to the current source I1. The current source I1 supplies a current to the common source terminal of the transistors M3 and M4. The gate terminal of the transistor M3 can be switched between applying the input voltage V1 via the switch S1 or applying the input voltage V2 via the switch S2. A voltage V3 is applied to the gate terminal of the transistor M4. On / off control of the switches S1 and S2 in the differential pairs D1 to D4 is performed by a control unit (not shown).

電圧V1、V2、V3が近い値である場合、差動対D1〜D4内のトランジスタM3及びM4のソース電圧は、トランジスタM3から決定されるソース電圧(電圧V1(又はV2)からトランジスタM3のゲートソース間電圧だけ降下した値)と、トランジスタM4から決定されるソース電圧(電圧V3からトランジスタM4のゲートソース間電圧だけ降下した値)のうち、高い方の電圧が支配的になるように決定される。   When the voltages V1, V2, and V3 are close to each other, the source voltages of the transistors M3 and M4 in the differential pair D1 to D4 are the source voltage determined from the transistor M3 (the voltage V1 (or V2) to the gate of the transistor M3). Of the source voltage determined by the transistor M4 (the value decreased by the gate-source voltage of the transistor M4 from the voltage V3) and the higher voltage is determined to be dominant. The

トランジスタM3、M4のドレイン電圧は、トランジスタM1、M2のソース電圧により決定される。トランジスタM1、M2のソース電圧は、トランジスタM1、M2のゲート電圧である入力電圧V1から、トランジスタM1、M2のゲートソース間電圧だけ降下した値である。   The drain voltages of the transistors M3 and M4 are determined by the source voltages of the transistors M1 and M2. The source voltages of the transistors M1 and M2 are values obtained by dropping the gate-source voltage of the transistors M1 and M2 from the input voltage V1, which is the gate voltage of the transistors M1 and M2.

このような条件下では差動対D1〜D4のトランジスタM3、M4は、ドレインソース間電圧が微小となるため、線形領域で動作する。   Under such conditions, the transistors M3 and M4 of the differential pairs D1 to D4 operate in the linear region because the drain-source voltage is very small.

差動対D1〜D4内のトランジスタM3、M4が線形領域で動作している時に、差動対D1〜D4内のトランジスタM3のゲート端子に与えられる電圧をスイッチS1、S2を用いて入力電圧V1、V2の一方に切り替えることで、出力端子T1、T2からの出力電流I0+、I0−の値を変えることができる。具体的には、トランジスタM3のゲート端子に電圧V1が与えられている差動対の数と、トランジスタM3のゲート端子に電圧V2が与えられている差動対の数との比に応じて、出力電流I0+、I0−は変化する。 When the transistors M3 and M4 in the differential pair D1 to D4 are operating in the linear region, the voltage applied to the gate terminal of the transistor M3 in the differential pair D1 to D4 is input to the input voltage V1 using the switches S1 and S2. , V2 can be switched to change the values of the output currents I 0+ and I 0− from the output terminals T1 and T2. Specifically, depending on the ratio of the number of differential pairs in which the voltage V1 is applied to the gate terminal of the transistor M3 and the number of differential pairs in which the voltage V2 is applied to the gate terminal of the transistor M3, The output currents I 0+ and I 0− change.

入力電圧V1、V2が出力電流I0+、I0−に与える影響を変化させることができるため、この回路は、スイッチS1、S2の制御に応じて入力電圧V1とV2の間の値を離散的に取る電圧値と、電圧V3とを比較するような差動増幅回路として動作する。トランジスタM3、M4は線形領域で動作しており、飽和領域で動作しているトランジスタを使用する場合よりも、線形に動作する入力電圧範囲を大きく取ることできるため、入力電圧V1、V2の電圧差が大きい場合でも、精度良く動作することができる。また、差動対の非線形性を補正する回路を追加する必要がないため、回路面積や消費電流の増加を防止できる。 Since the influence of the input voltages V1 and V2 on the output currents I 0+ and I 0− can be changed, this circuit discretely changes the value between the input voltages V1 and V2 according to the control of the switches S1 and S2. It operates as a differential amplifier circuit that compares the voltage value taken by (1) and the voltage V3. Since the transistors M3 and M4 operate in the linear region and the input voltage range in which the transistors operate linearly can be made larger than in the case of using transistors operating in the saturation region, the voltage difference between the input voltages V1 and V2 Even when is large, it can operate with high accuracy. In addition, since it is not necessary to add a circuit for correcting the nonlinearity of the differential pair, an increase in circuit area and current consumption can be prevented.

入力電圧V1が入力電圧V2より高く、差動対D1〜D4のいくつかのトランジスタM3のゲート端子に電圧V2が与えられている場合、トランジスタM3、M4のソース電圧は、電圧V2からトランジスタM3、M4のゲートソース間電圧だけ降下した電圧となり、トランジスタM3、M4のドレイン電圧は電圧V1からトランジスタM1、M2のゲートソース間電圧だけ降下した電圧となる。   When the input voltage V1 is higher than the input voltage V2 and the voltage V2 is applied to the gate terminals of some transistors M3 of the differential pairs D1 to D4, the source voltages of the transistors M3 and M4 are changed from the voltage V2 to the transistors M3, The voltage drops by the gate-source voltage of M4, and the drain voltages of the transistors M3 and M4 become the voltage dropped by the gate-source voltage of the transistors M1 and M2 from the voltage V1.

従って、トランジスタM3、M4のドレインソース間電圧はV1−V2となり、この電圧値がトランジスタM3、M4のドレインソース飽和電圧を超えた場合、トランジスタM3、M4は飽和領域で動作する。そのため、線形に動作する入力電圧範囲が減少し、電圧V1とV2の電圧差を大きくできなくなる。   Therefore, the drain-source voltage of the transistors M3 and M4 is V1-V2, and when this voltage value exceeds the drain-source saturation voltage of the transistors M3 and M4, the transistors M3 and M4 operate in the saturation region. Therefore, the input voltage range that operates linearly decreases, and the voltage difference between the voltages V1 and V2 cannot be increased.

一方、入力電圧V1が入力電圧V2より低い場合は、上記のようなトランジスタM3、M4のドレインソース間電圧がドレインソース飽和電圧を超える状況は発生しない。線形に動作する入力電圧範囲を拡大できるため、電圧V1とV2の電圧差が大きい場合も、精度良く動作することができる。従って、差動対D1〜D4内のトランジスタM3、M4をより確実に線形領域で動作させることが可能となるため、入力電圧V1は、入力電圧V2より低い電圧とすることが好ましい。   On the other hand, when the input voltage V1 is lower than the input voltage V2, the situation where the drain-source voltage of the transistors M3 and M4 described above exceeds the drain-source saturation voltage does not occur. Since the input voltage range which operates linearly can be expanded, even when the voltage difference between the voltages V1 and V2 is large, the operation can be performed with high accuracy. Therefore, the transistors M3 and M4 in the differential pair D1 to D4 can be more reliably operated in the linear region. Therefore, it is preferable that the input voltage V1 is lower than the input voltage V2.

上記実施形態では、トランジスタM1〜M4がNMOSトランジスタの場合を例に説明を行ったが、トランジスタM1〜M4をPMOSトランジスタにしてもよい。その場合、トランジスタM1、M2のゲート端子には、入力電圧V1、V2のうち、高電圧の方が与えられる。   In the above embodiment, the case where the transistors M1 to M4 are NMOS transistors has been described as an example. However, the transistors M1 to M4 may be PMOS transistors. In that case, the higher voltage of the input voltages V1 and V2 is applied to the gate terminals of the transistors M1 and M2.

上記実施形態では差動対が4つ設けられた構成について説明したが、差動対は複数あれば良く、入力電圧V1、V2と、生成したい電圧値に基づいて差動対の数が決定される。   In the above embodiment, a configuration in which four differential pairs are provided has been described. However, a plurality of differential pairs may be used, and the number of differential pairs is determined based on the input voltages V1 and V2 and the voltage value to be generated. The

(第2の実施形態)図2に本発明の第2の実施形態に係る増幅回路の概略構成を示す。この増幅回路は、図1に示す上記第1の実施形態に係る差動増幅回路を入力段として使用し、トランジスタM5、M6からなるアクティブロード(能動負荷)と、トランジスタM7及び電流源I2からなる出力段によりA級出力段を有する。   (Second Embodiment) FIG. 2 shows a schematic configuration of an amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention. The amplifier circuit uses the differential amplifier circuit according to the first embodiment shown in FIG. 1 as an input stage, and includes an active load (active load) including transistors M5 and M6, a transistor M7, and a current source I2. The output stage has a class A output stage.

入力段として使用される差動増幅回路は、2つの差動対D1、D2を有する。図2におけるトランジスタM31、M32が、図1におけるトランジスタM3に対応する。同様に、図2におけるトランジスタM41、M42が、図1におけるトランジスタM4に対応し、図2におけるスイッチS11、S21が図1におけるスイッチS1に対応し、図2におけるスイッチS21、S22が図1におけるスイッチS2に対応する。   The differential amplifier circuit used as the input stage has two differential pairs D1 and D2. The transistors M31 and M32 in FIG. 2 correspond to the transistor M3 in FIG. Similarly, the transistors M41 and M42 in FIG. 2 correspond to the transistor M4 in FIG. 1, the switches S11 and S21 in FIG. 2 correspond to the switch S1 in FIG. 1, and the switches S21 and S22 in FIG. Corresponds to S2.

トランジスタM5のドレイン端子はトランジスタM1のドレイン端子及びトランジスタM7のゲート端子に接続される。トランジスタM6のドレイン端子は、トランジスタM2のドレイン端子、トランジスタM5及びM6のゲート端子に接続される。トランジスタM7のソース端子はトランジスタM5及びM6のソース端子に接続され、ドレイン端子は増幅回路の出力端子T0、電流源I2、トランジスタM41及びM42のゲート端子に接続される。   The drain terminal of the transistor M5 is connected to the drain terminal of the transistor M1 and the gate terminal of the transistor M7. The drain terminal of the transistor M6 is connected to the drain terminal of the transistor M2 and the gate terminals of the transistors M5 and M6. The source terminal of the transistor M7 is connected to the source terminals of the transistors M5 and M6, and the drain terminal is connected to the output terminal T0 of the amplifier circuit, the current source I2, and the gate terminals of the transistors M41 and M42.

このような構成にすることで、図2に示す増幅回路は、2つの入力端子を持つボルテージフォロワ構成となる。通常のA級出力段を用いた増幅回路を有するボルテージフォロワ構成は、入力電圧に対し、出力電圧がほぼ等しくなる。本実施形態に係る増幅回路は、差動対D1、D2内のスイッチS11、S21、S12、S22の接続条件に応じて、以下のような出力電圧V0を得ることできる。   With such a configuration, the amplifier circuit illustrated in FIG. 2 has a voltage follower configuration having two input terminals. In a voltage follower configuration having an amplifier circuit using a normal class A output stage, the output voltage is substantially equal to the input voltage. The amplifier circuit according to the present embodiment can obtain the following output voltage V0 according to the connection conditions of the switches S11, S21, S12, and S22 in the differential pair D1 and D2.

まず、差動対D1、D2内のトランジスタM31、M32のゲート端子の両方共に、電圧V1又はV2の一方が与えられる場合(スイッチS11及びS12がオン、又はスイッチS21及びS22がオンの場合)について考える。   First, a case where one of the voltages V1 and V2 is applied to both of the gate terminals of the transistors M31 and M32 in the differential pair D1 and D2 (when the switches S11 and S12 are on or the switches S21 and S22 are on). Think.

この場合、差動対D1と差動対D2の入力端子の接続条件は等しくなるため、入力端子が1つである通常のボルテージフォロワに近い構成となる。従って、スイッチS11及びS12がオンの時は、出力電圧V0は電圧V1とほぼ等しくなり、スイッチS21及びS22がオンの時は、出力電圧V0は電圧V2とほぼ等しくなる。   In this case, since the connection conditions of the input terminals of the differential pair D1 and the differential pair D2 are equal, the configuration is close to that of a normal voltage follower having one input terminal. Therefore, when the switches S11 and S12 are on, the output voltage V0 is substantially equal to the voltage V1, and when the switches S21 and S22 are on, the output voltage V0 is substantially equal to the voltage V2.

次に、トランジスタM31、M32のゲート端子のいずれか一方に電圧V1が与えられ、他方に電圧V2が与えられる場合(スイッチS11及びS22がオン、又はスイッチS12及びS21がオンの場合)について考える。   Next, consider the case where the voltage V1 is applied to one of the gate terminals of the transistors M31 and M32 and the voltage V2 is applied to the other (when the switches S11 and S22 are on or the switches S12 and S21 are on).

この場合、増幅回路が理想的なボルテージフォロワとして動作していると、出力電圧V0は、差動対D1、D2の出力電流I0+、I0−が等しくなる(I0+=I0−)点で安定する。この時の出力電圧V0に与える入力電圧V1、V2の影響を求める。トランジスタM1、M2は共にゲート電圧(V1)が等しく、ドレイン電流(I0+、I0−)も等しい。従って、トランジスタM1、M2のソース電圧Vd+、Vd−も等しくなる。 In this case, when the amplifier circuit operates as an ideal voltage follower, the output current V 0 of the differential pair D1 and D2 becomes equal to the output current I 0+ and I 0− (I 0+ = I 0− ). It stabilizes at. The influence of the input voltages V1 and V2 on the output voltage V0 at this time is obtained. The transistors M1 and M2 have the same gate voltage (V1) and the same drain current (I 0+ , I 0− ). Accordingly, the source voltages V d + and V d− of the transistors M1 and M2 are also equal.

トランジスタM31、M41、M32、M42に流れる電流をそれぞれI31、I41、I32、I42とすると以下の数式1、数式2が得られる。

Figure 2011135157
Figure 2011135157
When the currents flowing through the transistors M31, M41, M32, and M42 are I 31 , I 41 , I 32 , and I 42 , respectively, the following formulas 1 and 2 are obtained.
Figure 2011135157
Figure 2011135157

31、I41、I32、I42は、線形領域で動作しているトランジスタM31、M41、M32、M42のドレイン電流である。トランジスタM31、M41、M32、M42のソース電圧をVs、閾値電圧をVthn、電圧電流変換利得をβとすると、以下の数式3が得られる。

Figure 2011135157
I 31 , I 41 , I 32 , and I 42 are drain currents of the transistors M31, M41, M32, and M42 operating in the linear region. When the source voltage of the transistors M31, M41, M32, and M42 is Vs, the threshold voltage is V thn , and the voltage-current conversion gain is β, the following Equation 3 is obtained.
Figure 2011135157

数式3をV0について求めると、以下の数式4が得られる。

Figure 2011135157
When Equation 3 is obtained for V0, the following Equation 4 is obtained.
Figure 2011135157

つまり、増幅回路は、電圧V1とV2の中間値の電圧を出力することができる。   That is, the amplifier circuit can output a voltage having an intermediate value between the voltages V1 and V2.

このように、上記第1の実施形態に係る差動増幅回路を入力段として用いた増幅回路をボルテージフォロワ構成とすると、複数ある差動対内部のスイッチの状態に応じて、2つの入力電圧V1、V2のうちいずれか一方の電圧に等しい出力電圧を出力する状態と、2つの入力電圧V1、V2の中間値の電圧を出力する状態に切り替えることができる。   As described above, when the amplifier circuit using the differential amplifier circuit according to the first embodiment as an input stage has a voltage follower configuration, the two input voltages V1 are set according to the state of the switches in the plurality of differential pairs. , V2 can be switched between a state in which an output voltage equal to one of the voltages is output and a state in which an intermediate voltage between the two input voltages V1 and V2 is output.

トランジスタM31、M41、M32、M42は線形領域で動作しており、飽和領域で動作しているトランジスタを使用する場合よりも、線形に動作する入力電圧範囲を大きく取ることできるため、入力電圧V1、V2の電圧差が大きい場合でも精度良く動作することができる。また、差動対の非線形性を補正する回路を追加する必要がないため、回路面積や消費電流の増加を防止できる。   Since the transistors M31, M41, M32, and M42 operate in the linear region, and an input voltage range that operates linearly can be made larger than when a transistor that operates in the saturation region is used, the input voltage V1, Even when the voltage difference of V2 is large, it can operate with high accuracy. In addition, since it is not necessary to add a circuit for correcting the nonlinearity of the differential pair, an increase in circuit area and current consumption can be prevented.

上記第2の実施形態では、差動対を2つ設ける構成について説明したが、差動対を3つ以上設けてもよい。例えば、差動対を3つ設けた場合、2つの入力電圧間の1/3、2/3の電圧(V1+(V2−V1)/3、V1+2(V2−V1)/3)を出力することも可能となる。差動対の数に応じて、2つの入力電圧間の間で出力する電圧のレベルを変化させることができる。   In the second embodiment, the configuration in which two differential pairs are provided has been described, but three or more differential pairs may be provided. For example, when three differential pairs are provided, the voltage of 1/3 and 2/3 between the two input voltages (V1 + (V2−V1) / 3, V1 + 2 (V2−V1) / 3) is output. Is also possible. Depending on the number of differential pairs, the level of the output voltage between the two input voltages can be changed.

(第3の実施形態)図3に本発明の第3の実施形態に係る増幅回路の概略構成を示す。この増幅回路は、図2に示す上記第2の実施形態に係る増幅回路に位相補償容量Ccをさらに設けた構成となっている。容量Ccは、出力端子T0と、トランジスタM1のソース端子との間に設けられる。   (Third Embodiment) FIG. 3 shows a schematic configuration of an amplifier circuit according to a third embodiment of the present invention. This amplifier circuit has a configuration in which a phase compensation capacitor Cc is further provided in the amplifier circuit according to the second embodiment shown in FIG. The capacitor Cc is provided between the output terminal T0 and the source terminal of the transistor M1.

トランジスタM1のゲート端子には入力電圧V1が与えられているため、トランジスタM1のソース電圧は電圧V1の変化に追従して変化する。また、増幅回路はボルテージフォロワ構成であるため、出力電圧V0は2つの入力電圧V1、V2に追従して変化する。   Since the input voltage V1 is applied to the gate terminal of the transistor M1, the source voltage of the transistor M1 changes following the change of the voltage V1. Further, since the amplifier circuit has a voltage follower configuration, the output voltage V0 changes following the two input voltages V1 and V2.

大信号で入力電圧V1、V2が変化する場合は、位相補償容量Ccの両端の端子の電圧が同位相で変化することになるため、通常のミラー容量による位相補償方法よりも、位相補償容量Ccの駆動に必要な電流を減少させることができる。   When the input voltages V1 and V2 change due to a large signal, the voltage at the terminals at both ends of the phase compensation capacitor Cc changes in the same phase. Therefore, the phase compensation capacitor Cc is more effective than the phase compensation method using a normal mirror capacitor. The current required for driving can be reduced.

(第4の実施形態)図4に本発明の第4の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す。液晶表示装置は、液晶ディスプレイパネル100、液晶ディスプレイパネル100を駆動するロウドライバ200及びカラムドライバ300を備える。液晶ディスプレイパネル100には、画素毎に、赤、緑、青の各色に対応したセル110がマトリクス状に設けられている。   (Fourth Embodiment) FIG. 4 shows a schematic configuration of a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention. The liquid crystal display device includes a liquid crystal display panel 100, a row driver 200 that drives the liquid crystal display panel 100, and a column driver 300. In the liquid crystal display panel 100, cells 110 corresponding to red, green, and blue colors are provided in a matrix for each pixel.

カラムドライバ300は、抵抗ストリングD/A変換器310、選択スイッチ回路320、及びバッファアンプ330を有する。バッファアンプ330は、液晶ディスプレイパネル100内のセル110の各列に対応するように複数設けられている。抵抗ストリングD/A変換器310の出力が、選択スイッチ回路320を介してバッファアンプ330でバッファされ、セル110に供給される。   The column driver 300 includes a resistor string D / A converter 310, a selection switch circuit 320, and a buffer amplifier 330. A plurality of buffer amplifiers 330 are provided so as to correspond to each column of cells 110 in the liquid crystal display panel 100. The output of the resistor string D / A converter 310 is buffered by the buffer amplifier 330 via the selection switch circuit 320 and supplied to the cell 110.

ロウドライバ200は、バッファアンプ330からの出力電圧をセル110の電極に印加するか否かを、スイッチSWのオンオフにより制御する。   The row driver 200 controls whether the output voltage from the buffer amplifier 330 is applied to the electrode of the cell 110 by turning on / off the switch SW.

図5にカラムドライバ300の一部の拡大図を示す。バッファアンプ330には、図2に示す上記第2の実施形態に係る増幅回路、又は図3に示す上記第3の実施形態に係る増幅回路を適用する。   FIG. 5 shows an enlarged view of a part of the column driver 300. As the buffer amplifier 330, the amplifier circuit according to the second embodiment shown in FIG. 2 or the amplifier circuit according to the third embodiment shown in FIG. 3 is applied.

スイッチのオンオフを制御するA+1ビットのデータ(DATA[A:0])の下位Bビットがバッファアンプ330に与えられ、上位A−Bビットが選択スイッチ回路320に与えられる(A、Bは共に正の整数)。選択スイッチ回路320は、上位A−Bビットの値に基づいて、抵抗ストリングD/A変換器310から出力される複数の電圧のうちいずれか2つの電圧をバッファアンプ330に与える。バッファアンプ330は、下位Bビットの値に応じて出力電圧が調整される。例えば、下位Bビットの値に基づいて、図2、図3におけるスイッチS11、S21、S12、S22のオンオフが制御される。   The lower B bits of the A + 1 bit data (DATA [A: 0]) for controlling on / off of the switch are given to the buffer amplifier 330, and the upper A-B bits are given to the selection switch circuit 320 (both A and B are positive). Integer). The selection switch circuit 320 applies any two voltages among the plurality of voltages output from the resistor string D / A converter 310 to the buffer amplifier 330 based on the value of the upper A-B bit. The buffer amplifier 330 adjusts the output voltage according to the value of the lower B bits. For example, on / off of the switches S11, S21, S12, and S22 in FIGS. 2 and 3 is controlled based on the value of the lower B bits.

抵抗ストリングD/A変換器310から、選択スイッチ回路320を介して、バッファアンプ330へ2つの入力電圧を与えると、バッファアンプ330は上記第1、第2の実施形態で説明したように、2つの入力電圧の間の値を出力することができる。バッファとして動作している増幅回路(バッファアンプ330)は、デジタルアナログ変換機能の一部を持つことができる。そのため、本来のD/A変換器310のビット数を削減することができ、カラムドライバ300の面積を低減することができる。   When two input voltages are supplied from the resistor string D / A converter 310 to the buffer amplifier 330 via the selection switch circuit 320, the buffer amplifier 330 has 2 as described in the first and second embodiments. A value between two input voltages can be output. The amplifier circuit (buffer amplifier 330) operating as a buffer can have a part of the digital-analog conversion function. Therefore, the number of bits of the original D / A converter 310 can be reduced, and the area of the column driver 300 can be reduced.

また、バッファアンプ330内の差動対を構成するトランジスタ(図1〜図3参照)は線形領域で動作しているため、バッファアンプの2つの入力電圧の電圧差が大きい場合でも精度良く動作することができる。また、差動対の非線形性を補正する回路を追加する必要がないため、回路面積や消費電流の増加を防止できる。   In addition, since the transistors (see FIGS. 1 to 3) constituting the differential pair in the buffer amplifier 330 operate in a linear region, they operate with high accuracy even when the voltage difference between the two input voltages of the buffer amplifier is large. be able to. In addition, since it is not necessary to add a circuit for correcting the nonlinearity of the differential pair, an increase in circuit area and current consumption can be prevented.

このように、液晶ディスプレイパネル100を駆動するカラムドライバ300に上記実施形態に係る差動増幅回路を適用することで、カラムドライバ300の回路面積や消費電流の増加を抑制し、かつDAC特性の劣化を防止できる。   In this way, by applying the differential amplifier circuit according to the above embodiment to the column driver 300 that drives the liquid crystal display panel 100, an increase in the circuit area and current consumption of the column driver 300 is suppressed, and the DAC characteristics are deteriorated. Can be prevented.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

D1〜D4 差動対
M1〜M7 トランジスタ
S1、S2 スイッチ
I1、I2 電流源
100 液晶ディスプレイパネル
200 ロウドライバ
300 カラムドライバ
D1 to D4 Differential pair M1 to M7 Transistors S1, S2 Switches I1, I2 Current source 100 Liquid crystal display panel 200 Row driver 300 Column driver

Claims (5)

第1の入力電圧がゲート端子に与えられ、導電型が同じである第1のトランジスタ及び第2のトランジスタと、
前記第1のトランジスタのソース端子にドレイン端子が接続され、前記第1及び第2のトランジスタと同じ導電型である第3のトランジスタ、前記第3のトランジスタのゲート端子に前記第1の入力電圧を与えるか否か切り替える第1のスイッチ、前記第3のトランジスタの前記ゲート端子に第2の入力電圧を与えるか否か切り替える第2のスイッチ、及び前記第2のトランジスタのソース端子にドレイン端子が接続され、ゲート端子に第3の入力電圧が与えられ、ソース端子が前記第3のトランジスタのソース端子と接続され、前記第1乃至第3のトランジスタと同じ導電型である第4のトランジスタをそれぞれ有する複数の差動対と、
前記複数の差動対の前記第3のトランジスタのソース端子及び前記第4のトランジスタのソース端子に電流を供給する電流源と、
を備える差動増幅回路。
A first transistor and a second transistor having a first input voltage applied to a gate terminal and having the same conductivity type;
A drain terminal is connected to a source terminal of the first transistor, a third transistor having the same conductivity type as the first and second transistors, and a first input voltage applied to a gate terminal of the third transistor. A drain switch connected to a first switch for switching whether to apply, a second switch for switching whether to apply a second input voltage to the gate terminal of the third transistor, and a source terminal of the second transistor And a third input voltage is applied to the gate terminal, a source terminal is connected to a source terminal of the third transistor, and a fourth transistor having the same conductivity type as the first to third transistors is provided. Multiple differential pairs;
A current source for supplying current to a source terminal of the third transistor and a source terminal of the fourth transistor of the plurality of differential pairs;
A differential amplifier circuit comprising:
前記第1及び第2のトランジスタがNMOSトランジスタである場合、前記第1の入力電圧は前記第2の入力電圧より低く、前記第1及び第2のトランジスタがPMOSトランジスタである場合、前記第1の入力電圧は前記第2の入力電圧より高いことを特徴とする請求項1に記載の差動増幅回路。   When the first and second transistors are NMOS transistors, the first input voltage is lower than the second input voltage, and when the first and second transistors are PMOS transistors, The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein an input voltage is higher than the second input voltage. 前記第1及び第2のトランジスタのドレイン端子に接続されたアクティブロードトランジスタと、
前記第1のトランジスタのドレイン端子に接続され、出力端子を有する出力段と、
をさらに備え、
前記第4のトランジスタの前記ゲート端子が前記出力端子に接続されたボルテージフォロワ構成であることを特徴とする請求項1又は2に記載の差動増幅回路。
An active load transistor connected to the drain terminals of the first and second transistors;
An output stage connected to the drain terminal of the first transistor and having an output terminal;
Further comprising
3. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein the fourth transistor has a voltage follower configuration in which the gate terminal of the fourth transistor is connected to the output terminal.
前記出力端子と前記第1のトランジスタの前記ソース端子との間に設けられた位相補償容量をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の差動増幅回路。   The differential amplifier circuit according to claim 3, further comprising a phase compensation capacitor provided between the output terminal and the source terminal of the first transistor. 複数の電圧を出力するデジタルアナログ変換器と、
前記複数の電圧のうちいずれか2つを選択する選択スイッチ回路と、
請求項1乃至4のいずれかに記載の差動増幅回路を有し、前記選択された2つの電圧が供給され、当該2つの電圧の間の電圧値となる電圧を生成し、液晶ディスプレイパネルに設けられる複数の液晶セルに前記生成した電圧を印加するバッファアンプと、
を備える液晶ディスプレイドライバ。
A digital-to-analog converter that outputs multiple voltages;
A selection switch circuit for selecting any two of the plurality of voltages;
5. The differential amplifier circuit according to claim 1, wherein the selected two voltages are supplied, a voltage having a voltage value between the two voltages is generated, and the liquid crystal display panel is provided. A buffer amplifier for applying the generated voltage to a plurality of liquid crystal cells provided;
LCD driver with
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