JP2016063281A - 増幅回路 - Google Patents

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Abstract

【目的】高電流出力及び高速応答が可能な増幅回路を提供することを目的とする。
【構成】第１の差動増幅器（第１の差動対）と、第１の差動増幅器よりも入力容量が小さい第２の差動増幅器（第２の差動対）とを備え、増幅モード設定信号により、第１の差動増幅器（第１の差動対）及び第２の差動増幅器（第２の差動対）を切り替えて、入力信号に対する増幅処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、増幅回路、特に差動増幅器を含む増幅回路に関する。
表示パネルとしての例えば液晶表示パネルを駆動するドライバには、入力映像信号によって表される輝度レベルに対応した電圧値を有する階調電圧を、液晶表示パネルのデータラインに夫々印加する複数のアンプが設けられている。
このようなアンプとして、１つの階調電圧を出力する１つの差動増幅器内に、２系統の入力を夫々受ける２系統の差動対を設けるようにしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。かかる差動増幅器では、入力された２系統の階調電圧の組み合わせ方により、これら２系統の階調電圧の他に、それよりも大（又は小）なる２系統分の階調電圧を出力できるようにしている。
特開２００５−１３０３３２号公報
ところで、近年の液晶表示パネルの高解像度化に伴い、ドライバのアンプには高速応答且つ高電流出力が望まれている。しかしながら、差動増幅器の出力電流を高めるには、差動増幅器を形成する差動段のトランジスタの素子サイズを大きくする必要がある為、その分だけ入力容量が増加して応答速度が低下してしまう。
そこで、本発明は、高電流出力及び高速応答が可能な増幅回路を提供することを目的とする。
本発明に係る増幅回路は、入力ラインを介して供給された入力信号を増幅して得られた信号を出力ラインを介して出力する増幅回路であって、第１の差動増幅器と、前記第１の差動増幅器よりも入力容量が大きい第２の差動増幅器と、高速モードを示す増幅モード設定信号が供給された場合には前記第１の差動増幅器及び前記第２の差動増幅器のうちの前記第１の差動増幅器にて前記入力信号を増幅して得られた信号を前記出力ラインを介して出力させる一方、小オフセットモードを示す前記増幅モード設定信号が供給された場合には前記第２の差動増幅器にて前記入力信号を増幅して得られた信号を前記出力ラインを介して出力させる増幅切替部と、を有する。
また、本発明に係る増幅回路は、入力ラインを介して供給された入力信号を増幅して得られた信号を出力ラインを介して出力する増幅回路であって、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を第１ラインに流す第１トランジスタと、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を第２ラインに流す第２トランジスタとを有する第１の差動対と、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタよりも大なる入力容量を有し、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を前記第１ラインに流す第３トランジスタと、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタよりも大なる入力容量を有し、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を前記第２ラインに流す第４トランジスタとを有する第２の差動対と、前記第１ラインに流れる電流と前記第２ラインに流れる電流との合成電流を生成する電流源と、前記第１ラインの電圧に応じた電流を前記出力ラインに送出する出力トランジスタと、高速モードを示す増幅モード設定信号が供給された場合には前記第１の差動対及び前記第２の差動対のうちの前記第１の差動対の前記第１トランジスタのゲート端子に前記入力信号を供給すると共に前記出力ラインと前記第２トランジスタのゲート端子とを接続する一方、小オフセットモードを示す前記増幅モード設定信号が供給された場合には前記第１の差動対及び前記第２の差動対のうちの前記第２の差動対の前記第３トランジスタのゲート端子に前記入力信号を供給すると共に前記出力ラインと前記第４トランジスタのゲート端子とを接続する増幅切替部と、を有する。
本発明に係る増幅回路は、第１の差動増幅器（第１の差動対）と、第１の差動増幅器よりも入力容量が小さい第２の差動増幅器（第２の差動対）とを備え、増幅モード設定信号により、第１の差動増幅器（第１の差動対）及び第２の差動増幅器（第２の差動対）を切り替えて、入力信号に対する増幅処理を行えるようにしている。これにより、増幅回路の高電流出力及び高速応答化が可能となる。
本発明に係る増幅回路１０の構成を示す回路図である。 制御部１が生成する増幅モード設定信号Ｓの一例を示すタイムチャートである。 小オフセットモードでの増幅回路１０の等価回路図である。 高速モードでの増幅回路１０の等価回路図である。 本発明に係る増幅回路の他の実施例としての増幅回路５０の構成を示す回路図である。 増幅回路５０における小オフセットモードでの等価回路図である。 増幅回路５０における高速モードでの等価回路図である。 制御部１が生成する増幅モード設定信号Ｓの他の一例を示すタイムチャートである。 制御部１が生成する増幅モード設定信号Ｓの他の一例を示すタイムチャートである。 増幅回路１０の変形例を示す回路図である。 増幅回路５０の変形例を示す回路図である。 制御部１００が生成する増幅モード設定信号Ｓ及び出力遮断信号ＣＵＴの一例を示すタイムチャートである。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明に係る増幅回路１０の構成の一例を示す回路図である。図１に示すように、増幅回路１０は、制御部１、スイッチ素子２、３、差動増幅器４及び５を含む。
制御部１は、入力信号ＩＮのレベルが増加又は低下を開始した時点、いわゆる遷移開始時点を検出したときに、その遷移開始時点から所定のレベル遷移期間Ｔ１の間だけ論理レベル１となり、その他の期間は論理レベル０となる増幅モード設定信号Ｓを生成する。すなわち、制御部１は、高電力出力モードを示す論理レベル０、又は高速モードを示す論理レベル１を有する増幅モード設定信号Ｓを生成する。制御部１は、かかる増幅モード設定信号Ｓをクロック信号ＣＬＫに同期したタイミングでスイッチ素子２及び３に供給する。
スイッチ素子２は、増幅モード設定信号Ｓが論理レベル０である場合には入力ラインＬＩＮと差動増幅器５の非反転入力端子とを電気的に接続する。一方、増幅モード設定信号Ｓが論理レベル１である場合には、スイッチ素子２は、出力ラインＬＯＴと差動増幅器５の非反転入力端子とを電気的に接続する。
スイッチ素子３は、増幅モード設定信号Ｓが論理レベル０である場合にオン状態となり、差動増幅器５の出力端子に接続されているラインＬＱと出力ラインＬＯＴとを電気的に接続する。一方、増幅モード設定信号Ｓが論理レベル１である場合には、スイッチ素子３は、オフ状態となり、ラインＬＱをハイインピーダンス状態に設定する。
差動増幅器４の非反転入力端子は入力ラインＬＩＮに接続されており、その出力端子は出力ラインＬＯＴに接続されている。更に、差動増幅器４の出力端子と反転入力端子とが電気的に接続されている。かかる構成により、差動増幅器４はボルテージフォロワで動作し、入力ラインＬＩＮを介して供給された入力信号ＩＮを利得１で増幅して得られた電圧を出力ラインＬＯＴに送出する。
差動増幅器５の非反転入力端子は、上記したようにスイッチ素子２に接続されている。更に、差動増幅器５の出力端子と反転入力端子とが電気的に接続されている。かかる構成により、差動増幅器５はボルテージフォロワで動作し、スイッチ素子２を介して供給された電圧を利得１で増幅して得られた電圧をラインＬＱに送出する。
なお、上記した差動増幅器５は、差動増幅器４に比して入力容量が大である。よって、差動増幅器５は、差動増幅器４に比して高電流を出力することが可能である。一方、差動増幅器４は、差動増幅器５よりも入力容量が小である為、差動増幅器５に比して出力電流が低いものの、差動増幅器５よりも高速応答が可能となる。従って、差動増幅器５は、高電流出力型の差動増幅器であり、差動増幅器４は、高速応答型の差動増幅器である。
図１に示す増幅回路１０は、これら差動増幅器４及び５、或いは両者のうちの一方から出力ラインＬＯＴ上に送出された電圧に対応した出力信号ＯＵＴを出力する。
以下に、増幅回路１０の動作について、図２に示すタイムチャートを参照しつつ説明する。
先ず、図２に示すように、入力信号ＩＮがレベルＶ１の状態を維持している間、或いはそのレベル変化が微量な場合は、制御部１は、論理レベル０の増幅モード設定信号Ｓをスイッチ素子２及び３に供給する。かかる論理レベル０の増幅モード設定信号Ｓに応じて、スイッチ素子２は入力信号ＩＮを差動増幅器５の非反転入力端子に供給し、スイッチ素子３は差動増幅器５の出力端子を出力ラインＬＯＴに接続する。これにより、図１に示す増幅回路１０は、等価的に図３（ａ）に示すような接続状態となる（小オフセットモード）。
小オフセットモードでは、図３（ａ）に示すように差動増幅器４及び５が並列に接続される。よって、差動増幅器４及び５の各々は、入力信号ＩＮを増幅して得られた電圧を出力ラインＬＯＴに送出する。これにより、小オフセットモードでは、差動増幅器４及び５の各々から送出された電流を合成した高電流が、出力ラインＬＯＴを介して負荷（図示せぬ）に供給される。なお、小オフセットモードでは、図３（ａ）に示すように差動増幅器４及び５各々の非反転入力端子同士、及び出力端子同士が電気的に接続されるので、オフセット量が低減される。
ここで、図２に示すように、時点Ｐ１において入力信号ＩＮがレベルＶ１の状態からレベルＶ２の状態に遷移すると、制御部１は、論理レベル１の増幅モード設定信号Ｓをレベル遷移期間Ｔ１の間だけスイッチ素子２及び３に供給する。論理レベル１の増幅モード設定信号Ｓに応じて、スイッチ素子２は出力ラインＬＯＴと差動増幅器５の非反転入力端子とを接続し、スイッチ素子３はオフ状態となり、差動増幅器５の出力端子をハイインピーダンス状態に設定する。これにより、図１に示す増幅回路１０は、等価的に図４に示すような接続状態となる（高速モード）。
高速モードでは、図４に示すように差動増幅器４から出力された出力信号ＯＵＴが差動増幅器５の非反転入力端子に供給されると共に、この差動増幅器５の出力端子がハイインピーダンス状態となる。よって、高速モードでは、差動増幅器４及び５のうちの差動増幅器４だけに入力信号ＩＮが供給され、この差動増幅器４が入力信号ＩＮを増幅して得た電圧が出力信号ＯＵＴとして出力ラインＬＯＴに送出される。この際、差動増幅器４は、差動増幅器５に比して入力容量が小さいので、入力信号ＩＮのレベル遷移に迅速に応答したレベル遷移を有する出力信号ＯＵＴを出力することが可能となる。
尚、高速モードの実施期間であるレベル遷移期間Ｔ１とは、入力信号ＩＮが最小レベル（又は最大レベル）の状態から最小レベル（又は最大レベル）の状態に遷移した際に、その遷移開始時点から差動増幅器４の出力が安定状態に到るまでに掛かる時間に所定のマージン時間を加えた期間である。
かかるレベル遷移期間Ｔ１の経過後、制御部１は、図２に示すように、増幅モード設定信号Ｓを論理レベル１から論理レベル０に切り替える。論理レベル０の増幅モード設定信号Ｓに応じて、スイッチ素子２は入力信号ＩＮを差動増幅器５の非反転入力端子に供給し、スイッチ素子３は差動増幅器５の出力端子を出力ラインＬＯＴに接続する。
これにより、図１に示す増幅回路１０は、入力信号ＩＮを差動増幅器４及び５の双方で増幅し、これら差動増幅器４及び５の各々から出力された電流を合成して得られた高電流を出力ラインＬＯＴを介して負荷に送出する小オフセットモードに遷移する。
この際、小オフセットモードの直前の高速モードでは、差動増幅器５による入力信号ＩＮに対する増幅動作を停止させるものの、この間、差動増幅器４から出力された電圧を差動増幅器５の非反転入力端子に供給してその入力容量を充電しておくようにしている。これにより、高速モードから小オフセットモードへの切替時における差動増幅器５の応答時間が短縮されるのである。
以上のように、図１に示す増幅回路１０は、高速応答型の差動増幅器４と、高電流出力型の差動増幅器５とを備え、入力信号ＩＮにレベル遷移が生じたが故に高速応答が必要となる際には高速応答型の差動増幅器４だけを用いて入力信号ＩＮに対する増幅を行う（高速モード）。これにより、入力信号ＩＮにレベル遷移が生じた時には、差動増幅器４によって、このレベル遷移に迅速に応答させた高速な増幅処理が為される。一方、入力信号ＩＮのレベルが一定又はレベル変化が少なくなった際には、図１に示す増幅回路１０は、差動増幅器４及び５の双方で入力信号ＩＮを増幅して得た電圧を出力するようにしている（小オフセットモード）。これにより、差動増幅器４及び５の各々から出力された電流を合成した高電流を負荷に供給することが可能となる。更に、小オフセットモードでは、差動増幅器４と、差動増幅器５との入力端子同士が接続されるので、オフセット量の低減が図られる。尚、高速モード時には、出力信号を利用して差動増幅器５の入力容量を充電しておくようにしたので、高速モードから小オフセットモードへの切替直後における差動増幅器５の応答時間が短縮される。
よって、図１に示す増幅回路１０によれば、オフセット量を低減させると共に、高電流出力及び高速応答を実現することが可能となる。
尚、図１に示す実施例では、小オフセットモードにおいて、差動増幅器４及び５を図３（ａ）に示すように並列に接続して、両者で入力信号ＩＮを増幅するようにしているが、この際、例えば図３（ｂ）に示すように、入力ラインＬＩＮと差動増幅器４との接続を遮断して、高電流出力型の差動増幅器５だけで入力信号ＩＮを増幅するようにしても良い。すなわち、小オフセットモード時には、差動増幅器４及び５のうちの高電流出力型の差動増幅器５だけで入力信号ＩＮを増幅する一方、高速モード時には高速応答型の差動増幅器４だけで入力信号ＩＮを増幅するのである。
要するに、図１に示す増幅回路１０としては、増幅切替部（２、３）により、第１の差動増幅器（４）と、第１の差動増幅器よりも入力容量が大きい第２の差動増幅器（５）とを、以下のように切り替えて、入力信号に対する増幅を行えるものであれば良いのである。つまり、小オフセットモードを示す増幅モード設定信号（Ｓ）が供給された場合には第２の差動増幅器を用いて増幅を行い、高速モードを示す増幅モード設定信号が供給された場合に第１の差動増幅器に切り替えて増幅を行うのである。
また、図１に示す実施例では、高速応答の差動増幅器４、及び高電流出力型の差動増幅器５を用いているが、１つの差動増幅器内に形成される差動対として、高速応答型の差動対、及び高電流出力型の差動対の２系統の差動対を設けた構成を採用しても良い。
図５は、かかる点に鑑みて為された他の実施例としての増幅回路５０の構成を示す回路図である。
増幅回路５０は、差動増幅器の差動段として第１の差動対ＴＧ１と第２の差動対ＴＧ２を備える。第１の差動対ＴＧ１はｎチャネルＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）型のトランジスタＱ１及びＱ２からなる。第２の差動対ＴＧ２はｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱ３及びＱ４からなる。
トランジスタＱ１〜Ｑ４各々のソース端子は、電流源としてのｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱａのドレイン端子に接続されている。トランジスタＱａのゲート端子には差動段駆動用のバイアス電圧Ｖｂｃが印加されており、そのソース端子には接地電圧Ｖｓｓ（例えば０ボルト）が印加されている。
トランジスタＱ１及びＱ３各々のドレイン端子は、ラインＬ１を介してｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱｃのドレイン端子と、ｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱｂのゲート端子と、コンデンサＣ１の一端とに夫々接続されている。コンデンサＣ１の他端には出力ラインＬＯＴが接続されている。出力トランジスタとしての上記トランジスタＱｂのソース端子には電源電圧Ｖｄｄが印加されており、そのドレイン端子は出力ラインＬＯＴに接続されている。
トランジスタＱ２及びＱ４各々のドレイン端子はラインＬ２を介してトランジスタＱｃのゲート端子と、ｐチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱｄのドレイン端子及びゲート端子とに夫々接続されている。トランジスタＱｃ及びＱｄ各々のソース端子には電源電圧Ｖｄｄが印加されている。
差動対ＴＧ１における一方のトランジスタＱ１のゲート端子にはｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱ５のドレイン端子が接続されている。トランジスタＱ５のソース端子は入力ラインＬＩＮに接続されている。差動対ＴＧ１における他方のトランジスタＱ２のゲート端子にはｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱ６のドレイン端子が接続されている。トランジスタＱ６のソース端子は出力ラインＬＯＴに接続されている。
差動対ＴＧ２における一方のトランジスタＱ３のゲート端子にはｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱ７及びＱ８各々のドレイン端子が接続されている。トランジスタＱ７のソース端子は出力ラインＬＯＴに接続されており、トランジスタＱ８のソース端子は入力ラインＬＩＮに接続されている。差動対ＴＧ２における他方のトランジスタＱ４のゲート端子は出力ラインＬＯＴに接続されている。出力ラインＬＯＴには、更にｎチャネルＭＯＳ型のトランジスタＱｅのドレイン端子が接続されている。トランジスタＱｅのゲート端子には出力段駆動用のバイアス電圧Ｖｂｔが印加されており、そのソース端子には接地電圧Ｖｓｓ（例えば０ボルト）が印加されている。
制御部１は、入力信号ＩＮのレベルが増加又は低下を開始した時点、いわゆる遷移開始時点を検出したときに、その遷移開始時点から所定のレベル遷移期間Ｔ１の間だけ論理レベル１となり、その他の期間は論理レベル０となる増幅モード設定信号Ｓを生成する。すなわち、制御部１は、高電力出力モードを示す論理レベル０、又は高速モードを示す論理レベル１を有する増幅モード設定信号Ｓを生成する。制御部１は、かかる増幅モード設定信号Ｓをクロック信号ＣＬＫに同期したタイミングで、トランジスタＱ５〜Ｑ７各々のゲート端子、及びインバータＩＶに供給する。インバータＩＶは、増幅モード設定信号Ｓの論理レベルを反転させた反転増幅モード設定信号をトランジスタＱ８のゲート端子に供給する。
尚、差動対ＴＧ１におけるトランジスタＱ１及びＱ２各々の素子サイズは、差動対ＴＧ２におけるトランジスタＱ３及びＱ４各々の素子サイズよりも小さい。よって、トランジスタＱ１及びＱ２の各々は、トランジスタＱ３及びＱ４の各々よりもその入力容量が小であり、それ故、トランジスタＱ３及びＱ４の各々よりも高速応答が可能である。一方、トランジスタＱ３及びＱ４の各々は、トランジスタＱ１及びＱ２の各々よりもその入力容量が大であり、それ故、トランジスタＱ１及びＱ２の各々よりも高い電流を出力することが可能である。
要するに、差動対ＴＧ１はＴＧ２に比して高速応答が可能な高速応答型の差動対であり、差動対ＴＧ２はＴＧ１に比して高い電流出力が可能な高電流出力型の差動対である。
以下に、図５に示す増幅回路５０の動作について説明する。先ず、図２に示すように、入力信号ＩＮがレベルＶ１の状態を維持している間、或いはそのレベル変化が微量な場合は、制御部１は、論理レベル０の増幅モード設定信号ＳをトランジスタＱ５〜Ｑ７各々のゲート端子、及びインバータＩＶに供給する。これにより、トランジスタＱ５〜Ｑ７がオフ状態、トランジスタＱ８がオン状態に設定される。よって、この際、図５に示す増幅回路５０は、図６に示す回路と等価な回路構成となる（小オフセットモード）。
図６に示すように、小オフセットモードでは、差動対ＴＧ１及びＴＧ２のうちのＴＧ２が用いられる。つまり、図５に示す増幅回路５０は、小オフセットモード時には、差動対ＴＧ２における一方のトランジスタＱ３のゲート端子に入力信号ＩＮが供給され、他方のトランジスタＱ４のゲート端子に出力信号ＯＵＴが供給される、ボルテージフォロワ構成となる。 トランジスタＱ３は、入力信号ＩＮに対応した電流Ｉ1をラインＬ１に流し、トランジスタＱ４は、出力信号ＯＵＴに対応した電流Ｉ2をラインＬ２に流す。この際、電流源としてのトランジスタＱａは、バイアス電圧Ｖｂｃに基づき、ラインＬ１に流れる電流Ｉ1と、ラインＬ２に流れる電流Ｉ2とを合成した電流ＩOを生成する。よって、トランジスタＱ３及びＱ４は、ＩO＝Ｉ1＋Ｉ2の関係を満たすように、ラインＬ１及びＬ２に夫々電流Ｉ1及びＩ2を流す。
これにより、ラインＬ１上には、入力信号ＩＮと出力信号ＯＵＴとの差分値に対応したレベルを有する出力電圧駆動信号ＰＧが生成され、これが出力トランジスタとしてのトランジスタＱｂのゲート端子及びコンデンサＣ１の一端に供給される。トランジスタＱｂは、そのゲート端子に供給された出力電圧駆動信号ＰＧに基づく出力電流を出力ラインＬＯＴに送出する。この際、トランジスタＱｅは、バイアス電圧Ｖｂｔに応じたバイアス電流を出力ラインＬＯＴから引き抜く。よって、出力ラインＬＯＴには、トランジスタＱｂが送出した出力電流から、上記バイアス電流を引いた電流値に対応した電圧値を有する出力信号ＯＵＴが生成される。
一方、図２に示すように、時点Ｐ１において入力信号ＩＮがレベルＶ１の状態からレベルＶ２の状態に遷移すると、制御部１は、論理レベル１の増幅モード設定信号Ｓをレベル遷移期間Ｔ１の間だけトランジスタＱ５〜Ｑ７各々のゲート端子、及びインバータＩＶに供給する。これにより、トランジスタＱ５〜Ｑ７がオン状態、トランジスタＱ８がオフ状態に設定される。よって、この際、図５に示す増幅回路５０は、図７に示す回路と等価な回路構成となる（高速モード）。
図７に示すように、高速モードでは、入力信号ＩＮが差動対ＴＧ１及びＴＧ２のうちのＴＧ１のトランジスタＱ１のゲート端子に供給され、出力信号ＯＵＴがＴＧ１のトランジスタＱ２のゲート端子に供給される、ボルテージフォロワ構成となる。更に、高速モードでは、出力信号ＯＵＴが差動対ＴＧ２のトランジスタＱ３及びＱ４各々のゲート端子に供給される。トランジスタＱ１は、入力信号ＩＮに対応した電流Ｉ1をラインＬ１に流し、トランジスタＱ２は、出力信号ＯＵＴに対応した電流Ｉ2をラインＬ２に流す。この際、電流源としてのトランジスタＱａは、バイアス電圧Ｖｂｃに基づいてラインＬ１に流れる電流Ｉ1と、ラインＬ２に流れる電流Ｉ2とを合成した電流ＩOを生成する。よって、差動対ＴＧ１のトランジスタＱ１及びＱ２は、ＩO＝Ｉ1＋Ｉ2の関係を満たすように、ラインＬ１及びＬ２に夫々電流Ｉ1及びＩ2を流す。
これにより、ラインＬ１上には、入力信号ＩＮと出力信号ＯＵＴとの差分値に対応したレベルを有する出力電圧駆動信号ＰＧが生成され、これが出力トランジスタとしてのトランジスタＱｂのゲート端子及びコンデンサＣ１の一端に供給される。トランジスタＱｂは、そのゲート端子に供給された出力電圧駆動信号ＰＧに基づく出力電流を出力ラインＬＯＴに送出する。この際、トランジスタＱｅは、バイアス電圧Ｖｂｔに応じたバイアス電流を出力ラインＬＯＴから引き抜く。よって、出力ラインＬＯＴには、トランジスタＱｂが送出した出力電流から、上記バイアス電流を引いた電流値に対応した電圧値を有する出力信号ＯＵＴが生成される。
以上のように、図５に示す増幅回路５０は、差動増幅器の差動段として、高速応答型の差動対ＴＧ１と、高電流出力型の差動対ＴＧ２とを備える。増幅回路５０では、入力信号ＩＮにレベル遷移が生じたが故に高速応答が必要となる際には、差動対ＴＧ１及びＴＧ２のうちの高速応答型のＴＧ１を用いて増幅処理を行う（高速モード）。一方、入力信号ＩＮのレベルが一定又はレベル変化が少なくなった際には、増幅回路５０は、差動対ＴＧ１及びＴＧ２のうちの高電流出力型のＴＧ２を用いて増幅処理を行う（小オフセットモード）。尚、高速モード時には、出力信号を利用して差動対ＴＧ２のトランジスタＱ３及びＱ４各々の入力容量を充電しておくようにしたので、高速モードから小オフセットモードへの切替直後における差動対ＴＧ２の応答時間が短縮される。更に、小オフセットモードでは、差動対ＴＧ１を為すトランジスタ（Ｑ１、Ｑ２）よりも入力容量が大きいトランジスタ（Ｑ３、Ｑ４）から為る差動対ＴＧ２を用いているので、オフセット量が小さい。
よって、図５に示す増幅回路５０によれば、オフセット量を低減させると共に、高電流出力及び高速応答を実現することが可能となる。
要するに、増幅回路５０は、第１及び第２の差動対（ＴＧ１、ＴＧ２）を含む差動段と、これら差動対に接続されている第１及び第２ライン（Ｌ１、Ｌ２）に流れる電流の合成電流を生成する電流源（Ｑａ）と、第１ラインの電圧に応じた電流を出力ライン（ＬＯＴ）に送出する出力トランジスタ（Ｑｂ）と、を含む差動増幅器である。この際、第１の差動対（ＴＧ１）は、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を第１ライン（Ｌ１）に流す第１トランジスタ（Ｑ１）と、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を第２ライン（Ｌ２）に流す第２トランジスタ（Ｑ２）とを有する。第２の差動対（ＴＧ２）は、上記第１及び第２トランジスタよりも大なる入力容量を有し、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を上記第１ラインに流す第３トランジスタ（Ｑ３）と、第１及び第２トランジスタよりも大なる入力容量を有し、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を上記第２ラインに流す第４トランジスタ（Ｑ４）とを有する。そして、増幅切替部（Ｑ５〜Ｑ８、ＩＶ）が、増幅モード設定信号（Ｓ）に基づき、第１及び第２の差動対のうちの一方を選択的に用いる為に、以下のような接続切替を行う。すなわち、高速モードを示す増幅モード設定信号（論理レベル１）が供給された場合には、増幅切替部は、第１及び第２の差動対のうちの第１の差動対の第１トランジスタのゲート端子に入力信号を供給すると共に出力ラインと第２トランジスタのゲート端子とを接続する。一方、小オフセットモードを示す増幅モード設定信号（論理レベル０）が供給された場合には、増幅切替部は、第１及び第２の差動対のうちの第２の差動対の第３トランジスタのゲート端子に入力信号を供給すると共に出力ラインと第４トランジスタのゲート端子とを接続するのである。
尚、上記実施例において、制御部１は、入力信号ＩＮにおけるレベルの遷移開始時点を起点として、高速モード及び小オフセットモードの切り替えを行うようにしているが、この切替を、入力信号ＩＮに拘わらず、周期的に実行するようにしても良い。
例えば図８に示すように、制御部１は、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりエッジ部毎に、論理レベルを反転させた増幅モード設定信号Ｓを生成するようにしても良い。これにより、クロック信号ＣＬＫの立ち上がりエッジ部毎に、小オフセットモードから高速モードへの切り替え、又は高速モードから小オフセットモードへの切り替えを交互に周期的に実行するのである。
また、例えば図９に示すように、制御部１は、タイマによって計時した計時時間が「Ｎ」（Ｎは２以上の整数）に到る度に、そのタイマの計時時間を０に初期化すると共に、論理レベルが反転する増幅モード設定信号Ｓを生成するようにしても良い。これにより、時間「Ｎ」毎に、小オフセットモードから高速モードへの切り替え、又は高速モードから小オフセットモードへの切り替えを交互に周期的に実行するのである。
また、図１又は図５に示す増幅回路を負荷に接続するにあたり、この負荷が例えば液晶表示パネルのような容量性負荷である場合には、増幅回路内に、容量性負荷との電気的な接続を一時的に遮断するスイッチを設けるようにしても良い。
例えば、図１に示す増幅回路１０に対しては図１０に示すように、その出力ラインＬＯＴに出力スイッチＳＷの一端を接続し、出力スイッチＳＷの他端に負荷を接続する。また、図５に示す増幅回路５０に対しては、図１１に示すように、出力ラインＬＯＴに出力スイッチＳＷの一端を接続し、出力スイッチＳＷの他端に負荷を接続する。尚、図１０及び図１１に示す増幅回路では、上記した制御部１に代えて制御部１００を用いる。
制御部１００は、図１２に示すように、制御部１と同様に増幅モード設定信号Ｓを生成する。更に、制御部１００は、図１２に示すように、増幅モード設定信号Ｓによるモード切り替え時に所定の切替待機期間ＴＷの間だけ出力スイッチＳＷをオフ状態に設定し、その他の期間ではオン状態に設定する出力遮断信号ＣＵＴを生成し、これを出力スイッチＳＷに供給する。尚、切替待機期間ＴＷとは、増幅モード設定信号Ｓによってモードの切り替えが開始されてから、切り替え後のモードにおいて出力信号ＯＵＴが安定するまでに費やされる時間に、所定のマージン期間を加えた期間である。
よって、図１０又は図１１に示す構成によれば、モード切替時において出力信号ＯＵＴのレベルが瞬間的に低下するものの、この間（ＴＷ）、容量性負荷と増幅回路との電気的接続が遮断されるので、出力信号ＯＵＴの低下の影響が負荷側に反映されることは無い。尚、この負荷が容量性負荷である為、増幅回路との電気的接続が遮断されていても、負荷側ではその直前の電圧が維持されている。
従って、図１０又は図１１に示す増幅回路を、液晶表示パネル等の容量性表示パネルに階調電圧を供給するドライバの出力アンプとして用いれば、そのモード切替時における画像歪みを回避した良好な画像を表示させることが可能となる。
１、１００ 制御部
２、３ スイッチ素子
４、５ 差動増幅器
１０、５０ 増幅回路
ＳＷ 出力スイッチ
ＴＧ１、ＴＧ２ 差動対

Claims (14)

  1. 入力ラインを介して供給された入力信号を増幅して得られた信号を出力ラインを介して出力する増幅回路であって、
    第１の差動増幅器と、
    前記第１の差動増幅器よりも入力容量が大きい第２の差動増幅器と、
    高速モードを示す増幅モード設定信号が供給された場合には前記第１の差動増幅器及び前記第２の差動増幅器のうちの前記第１の差動増幅器にて前記入力信号を増幅して得られた信号を前記出力ラインを介して出力させる一方、小オフセットモードを示す前記増幅モード設定信号が供給された場合には前記第２の差動増幅器にて前記入力信号を増幅して得られた信号を前記出力ラインを介して出力させる増幅切替部と、を有することを特徴とする増幅回路。
  2. 前記入力信号のレベルが増加又は低下を開始する遷移開始時点から前記入力信号のレベルが一定となるまでの期間だけ前記高速モードを示す前記増幅モード設定信号を生成し、その他の期間では前記小オフセットモードを示す前記増幅モード設定信号を生成する制御部を、含むことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
  3. 前記入力ラインは前記第１の差動増幅器の入力端子に接続されており、前記出力ラインは前記第１の差動増幅器の出力端子に接続されており、
    前記増幅切替部は、前記増幅モード設定信号が前記小オフセットモードを示す場合には前記入力ラインを前記第２の差動増幅器の入力端子に接続すると共に前記第２の差動増幅器の出力端子と前記出力ラインとを接続する一方、前記増幅モード設定信号が前記高速モードを示す場合には前記出力ラインと前記第２の差動増幅器の前記入力端子とを接続すると共に前記出力ラインと前記第２の差動増幅器の前記出力端子との接続を遮断することを特徴とする請求項１又は２記載の増幅回路。
  4. 前記増幅切替部は、前記増幅モード設定信号が前記小オフセットモードを示す場合には前記入力ラインを前記第２の差動増幅器の前記入力端子に接続する一方、前記増幅モード設定信号が前記高速モードを示す場合には前記出力ラインを前記第２の差動増幅器の前記入力端子に接続する第１スイッチと、
    前記増幅モード設定信号が前記小オフセットモードを示す場合には前記出力ラインを前記第２の差動増幅器の前記出力端子に接続する一方、前記増幅モード設定信号が前記高速モードを示す場合には前記出力ラインと前記第２の差動増幅器の前記出力端子との接続を遮断する第２スイッチと、を有することを特徴とする請求項３記載の増幅回路。
  5. 前記出力ラインと負荷とを接続する出力スイッチを含み、
    前記出力スイッチは、前記増幅モード設定信号が前記小オフセットモードを示す状態から前記高速モードを示す状態、又は前記高速モードを示す状態から前記小オフセットモードを示す状態への遷移時点から所定の切替待機期間の間だけ前記出力ラインと負荷との接続を遮断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の増幅回路。
  6. クロック信号のエッジ部毎に、前記高速モードを示す状態から前記小オフセットモードを示す状態、又は前記小オフセットモードを示す状態から前記高速モードを示す状態に交互に切り替わる前記増幅モード設定信号を生成する制御部を、含むことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
  7. タイマによって計時された所定期間毎に、前記高速モードを示す状態から前記小オフセットモードを示す状態、又は前記小オフセットモードを示す状態から前記高速モードを示す状態に交互に切り替わる前記増幅モード設定信号を生成する制御部を、含むことを特徴とする請求項１記載の増幅回路。
  8. 入力ラインを介して供給された入力信号を増幅して得られた信号を出力ラインを介して出力する増幅回路であって、
    ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を第１ラインに流す第１トランジスタと、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を第２ラインに流す第２トランジスタとを有する第１の差動対と、
    前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタよりも大なる入力容量を有し、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を前記第１ラインに流す第３トランジスタと、前記第１トランジスタ及び前記第２トランジスタよりも大なる入力容量を有し、ゲート端子に供給された信号レベルに対応した電流を前記第２ラインに流す第４トランジスタとを有する第２の差動対と、
    前記第１ラインに流れる電流と前記第２ラインに流れる電流との合成電流を生成する電流源と、
    前記第１ラインの電圧に応じた電流を前記出力ラインに送出する出力トランジスタと、
    高速モードを示す増幅モード設定信号が供給された場合には前記第１の差動対及び前記第２の差動対のうちの前記第１の差動対の前記第１トランジスタのゲート端子に前記入力信号を供給すると共に前記出力ラインと前記第２トランジスタのゲート端子とを接続する一方、小オフセットモードを示す前記増幅モード設定信号が供給された場合には前記第１の差動対及び前記第２の差動対のうちの前記第２の差動対の前記第３トランジスタのゲート端子に前記入力信号を供給すると共に前記出力ラインと前記第４トランジスタのゲート端子とを接続する増幅切替部と、を有することを特徴とする増幅回路。
  9. 前記入力信号のレベルが増加又は低下を開始する遷移開始時点から前記入力信号のレベルが一定となるまでの期間だけ前記高速モードを示す前記増幅モード設定信号を生成し、その他の期間では前記小オフセットモードを示す前記増幅モード設定信号を生成する制御部を、含むことを特徴とする請求項８記載の増幅回路。
  10. 前記増幅切替部は、前記増幅モード設定信号が前記高速モードを示す場合には前記出力ラインと前記第２の差動対の前記第３トランジスタ及び前記第４トランジスタ各々のゲート端子とを接続することを特徴とする請求項８又は９記載の増幅回路。
  11. 前記増幅切替部は、前記増幅モード設定信号が前記高速モードを示す場合にオン状態となって前記入力ラインと前記第１トランジスタのゲート端子とを接続する第５トランジスタと、
    前記増幅モード設定信号が前記高速モードを示す場合にオン状態となって前記出力ラインと前記第２トランジスタのゲート端子とを接続する第６トランジスタと、
    前記増幅モード設定信号が前記高速モードを示す場合にオン状態となって前記出力ラインと前記第３トランジスタのゲート端子とを接続する第７トランジスタと、
    前記増幅モード設定信号が前記小オフセットモードを示す場合にオン状態となって前記入力ラインと前記第３トランジスタのゲート端子とを接続する第８トランジスタと、を有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１に記載の増幅回路。
  12. 前記出力ラインと負荷とを接続する出力スイッチを含み、
    前記出力スイッチは、前記増幅モード設定信号が前記小オフセットモードを示す状態から前記高速モードを示す状態、又は前記高速モードを示す状態から前記小オフセットモードを示す状態への遷移時点から所定の切替待機期間の間だけ前記出力ラインと負荷との接続を遮断することを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１に記載の増幅回路。
  13. クロック信号のエッジ部毎に、前記高速モードを示す状態から前記小オフセットモードを示す状態、又は前記小オフセットモードを示す状態から前記高速モードを示す状態に交互に切り替わる前記増幅モード設定信号を生成する制御部を、含むことを特徴とする請求項８記載の増幅回路。
  14. タイマによって計時された所定期間毎に、前記高速モードを示す状態から前記小オフセットモードを示す状態、又は前記小オフセットモードを示す状態から前記高速モードを示す状態に交互に切り替わる前記増幅モード設定信号を生成する制御部を、含むことを特徴とする請求項８記載の増幅回路。
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