JP4963489B2 - Drive device - Google Patents
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本発明は、駆動装置に関し、特に、出力の極性が逆の遷移を行う複数の出力回路により構成される駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, and more particularly, to a drive device including a plurality of output circuits in which output polarity undergoes reverse transition.
一般に、ソースドライバの出力を行う出力回路であるソースアンプとして、オペアンプ回路(Rail to Rail アンプ)が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In general, an operational amplifier circuit (Rail to Rail amplifier) is known as a source amplifier that is an output circuit that outputs a source driver (see, for example, Patent Document 1).
このようなオペアンプ回路の回路構成の例を図7に、当該オペアンプ回路の動作波形の例を図8に示す。オペアンプ回路52は、差動部56、差動増幅部57、出力部58、及び位相補償部59から構成される。差動部56には、入力データ及び出力からのフィードバックが入力され、その電圧差により差動アンプ(差動部56)が動作し、電流を発生する。その電流を差動増幅部57で増幅し、出力部のPチャネルトランジスタ及びNチャネルトランジスタ(Pch/Nch)を駆動して、出力に入力と同じ電位を出力する。位相補償部59は、出力と出力部のPch/Nchのゲート(PG/NG)の間に設置された位相補償用容量C1から成り、負帰還の安定性(位相余裕)を補償する。
An example of the circuit configuration of such an operational amplifier circuit is shown in FIG. 7, and an example of operation waveforms of the operational amplifier circuit is shown in FIG. The operational amplifier circuit 52 includes a differential unit 56, a differential amplification unit 57, an
ソースドライバを駆動装置として使用する液晶ディスプレイは、映像の焼け付きを防止するため、液晶セルの画素電位極性を反転駆動させる必要がある。その方法として、一般に、ドット反転動作やライン反転動作等が用いられる。図9に示すように、ドット反転動作は、ソースドライバの出力端子(out1〜outn)毎に出力の極性を切り替える動作である。図10に反転駆動動作を考慮した駆動装置の概略構成を示す。VH1〜VHn/2が正極性の入力レベル、VL1〜VLn/2が負極性の入力レベルである。正極性、負極性とは、コモン電圧VCOMを基準電圧とした時の極性であり、図11のような曲線を示す。コモン電圧VCOMとの電圧差は、正極側と負極側とで同じになる。信号REVは極性反転信号である。ドット反転動作時(REV=固定)、奇数番号出力(out1、3、・・・、(n−1))と偶数番号出力(out2、4、・・・、n)の極性は反転となる。すなわち、出力out1に正極性が出力される場合、その隣の出力out2には負極性が出力される。ライン反転動作時は、ライン毎に信号REVが反転し、出力out1と出力out2の出力の極性はライン毎に反転される。 In a liquid crystal display using a source driver as a driving device, it is necessary to invert the pixel potential polarity of the liquid crystal cell in order to prevent image burn-in. Generally, dot inversion operation, line inversion operation, or the like is used as the method. As shown in FIG. 9, the dot inversion operation is an operation of switching the output polarity for each output terminal (out1 to outn) of the source driver. FIG. 10 shows a schematic configuration of the driving device in consideration of the inversion driving operation. VH1 to VHn / 2 are positive input levels, and VL1 to VLn / 2 are negative input levels. Positive polarity and negative polarity are polarities when the common voltage VCOM is used as a reference voltage, and show curves as shown in FIG. The voltage difference from the common voltage VCOM is the same on the positive electrode side and the negative electrode side. The signal REV is a polarity inversion signal. During the dot inversion operation (REV = fixed), the polarities of the odd number output (out1, 3,..., (N-1)) and the even number output (out2, 4,..., N) are reversed. That is, when a positive polarity is output to the output out1, a negative polarity is output to the adjacent output out2. During the line inversion operation, the signal REV is inverted for each line, and the polarities of the outputs out1 and out2 are inverted for each line.
ソースドライバに用いられるソースアンプには、高スルーレートと位相余裕が要求される。一般に、ソースアンプ回路内にスイッチを設けて、当該スイッチを切り替えることにより、任意の周期に色々な補償キャパシタ(容量)のノード接続を変化させて、スルーレートを向上させる技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、ソースアンプに要求される位相余裕の拡大と高スルーレート化とは、相反する特性であるため、位相余裕の拡大と高スルーレート化を両立するのは困難である。 However, since the increase in the phase margin required for the source amplifier and the increase in the slew rate are contradictory characteristics, it is difficult to achieve both the increase in the phase margin and the increase in the slew rate.
出力の遷移時(H→L、または、L→H)に、位相補償用容量C1を介したカップリングの影響を受けて、出力部58のPch/Nchのゲート電位(PG/NG)が抑え込まれてしまうため、位相補償部59の位相補償用容量C1を大きくすると、位相余裕は大きくなるがスルーレートは遅くなる。特に、反転駆動動作の場合、出力する極性が代わるため、出力の振幅が大きくなる(図11におけるVH63/VL63レベルをライン毎に交互に出力する場合等)。そのため、ソースアンプ内では、位相補償部59の位相補償用容量C1を介したカップリングの影響が大きくなり、スルーレートの遅延を招くこととなる(図8参照)。
At the time of output transition (H → L or L → H), the Pch / Nch gate potential (PG / NG) of the
一方、位相補償部59の位相補償用容量C1を小さくすると、出力の揺れを吸収できなくなるため、スルーレートは速くなるが位相余裕は悪くなる。 On the other hand, if the phase compensation capacitance C1 of the phase compensation unit 59 is reduced, the output fluctuation cannot be absorbed, so that the slew rate is increased but the phase margin is degraded.
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、位相余裕を拡大すると共に、高スルーレート化することができる出力回路を備えた駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a driving device including an output circuit capable of increasing the phase margin and increasing the slew rate.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の駆動装置は、第1の極性の第1の出力信号を出力する第1の出力部と、入力信号と前記第1の出力信号との差動信号を出力する第1の差動部と、前記第1の差動部と並列接続され、前記差動信号を入力する複数の直列接続された第1の容量素子から成る第1の容量部と、前記第1の容量部と並列接続され、前記第1の容量部と第1の出力部との間に設けられた複数の直列接続された第1の位相補償用容量素子から成る第1の位相補償容量部と、を含む第1の出力回路と、前記第1の極性と逆相の第2の出力信号を出力する第2の出力部と、入力信号と前記第2の出力信号との差動信号を出力する第2の差動部と、前記第2の差動部と並列接続され、前記差動信号を入力する複数の直列接続された第2の容量素子から成る第2の容量部と、前記第2の容量部と並列接続され、前記第2の容量部と第2の出力部との間に設けられた複数の直接接続された第2の位相補償用容量素子から成る第2の位相補償容量部と、を含む第2の出力回路と、を備え、前記複数の第1の容量素子の間と前記複数の第2の位相補償用容量素子の間とが接続されると共に、前記複数の第2の容量素子の間と前記複数の第1の位相補償用容量素子の間とが接続される。
In order to achieve the above object, the drive device according to
請求項2に記載の駆動装置は、請求項1に記載の駆動装置において、前記第1の出力回路が、データ入力信号に基づく階調電圧を選択して前記第1の差動部に出力する第1のデコーダを備え、前記第2の出力回路が、データ入力信号に基づく階調電圧を選択して前記第2の差動部に出力する第2のデコーダを備えたものである。
The drive device according to
請求項3に記載の駆動装置は、請求項1または請求項2に記載の駆動装置において、前記第1の差動部及び前記第2の差動部の各々が、差動アンプである。
The drive device according to claim 3 is the drive device according to
請求項4に記載の九度装置は、請求項1から請求項3の何れか1項に記載の駆動装置において、前記第1の出力部が、直列接続された第1のPチャネルトランジスタと第1のNチャネルトランジスタとを含み、前記第1のPチャネルトランジスタのゲートが、前記第1の差動部の第1の出力側に接続され、前記第2の出力部が、直列接続された第2のPチャネルトランジスタと第2のNチャネルトランジスタとを含み、前記第2のPチャネルトランジスタのゲートが、前記第2の差動部の第1の出力側に接続されたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the drive device according to any one of the first to third aspects, the first output section includes a first P-channel transistor and a first P-channel transistor connected in series. A first N-channel transistor, a gate of the first P-channel transistor being connected to a first output side of the first differential section, and a second output section being connected in series. Two P-channel transistors and a second N-channel transistor, and the gate of the second P-channel transistor is connected to the first output side of the second differential section.
なお、直列接続とは、PチャネルトランジスタのソースとNチャネルトランジスタのドレインとが接続された状態を示しており、具体的にはCMOS回路が挙げられる。 The serial connection indicates a state in which the source of the P-channel transistor and the drain of the N-channel transistor are connected, and specifically includes a CMOS circuit.
請求項5に記載の駆動装置は、請求項1から請求項4の何れか1項に記載の駆動装置において、前記第1の出力回路が、第1の差動増幅部を前記第1の差動部と前記第1の容量との間に備え、前記第2の出力回路が、第2の差動増幅部を前記第2の差動部と前記第2の容量部との間に備えたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the driving device according to any one of the first to fourth aspects, the first output circuit includes a first differential amplifying unit as the first difference. The second output circuit includes a second differential amplifying unit between the second differential unit and the second capacitor unit. Is.
本発明の駆動装置によれば、位相余裕を拡大すると共に、高スルーレート化することができる、という効果が得られる。 According to the driving device of the present invention, it is possible to increase the phase margin and to increase the slew rate.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本発明の実施の形態に係る駆動装置の概略構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る駆動装置10の概略構成の一例を示す構成図である。
First, a schematic configuration of the drive device according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a schematic configuration of a
本実施の形態の駆動装置10は、n個(nは2の倍数)の出力回路(ドライバセル)121〜12nを備えて構成されている。VH1〜VHn/2は、正極性の入力レベル、VL1〜VLn/2は、負極性の入力レベルである。なお、正極性、負極性とは、コモン電圧VCOMを基準電圧としたときの極性である(図11参照)。信号REVは、極性反転信号である。
The
駆動装置10は、信号REVによりドット反転動作及びライン反転動作するものであり、奇数番号出力(out1、3、・・・、(n−1))と偶数番号出力(out2、4、・・・、n)との出力の極性は逆相になっている(図9(B)参照)。
The
次に、本発明の実施の形態の駆動装置10における出力回路(ドライバセル)121〜12nの概略について説明する。図2は、本実施の形態に係るドライバセル121及びドライバセル122の概略構成の一例を示す構成図である。また、図3は、本実施の形態の差動部161及び162と出力部181及び182の具体的一例を示した構成図である。なお、奇数番号のドライバセル(ドライバセル121、123、・・・、(n−1))同士は略同一の構成であるため、ここではドライバセル121のみを示す。また、偶数番号のドライバセル(ドライバセル122、124、・・・、n)同士は略同一の構成であるため、ここではドライバセル122のみを示す。
Next, an outline of the output circuits (driver cells) 121 to 12n in the
本実施の形態のドライバセル121は、デコーダ141、差動部161、出力部181、2つの位相補償用容量C11、及び2つの容量Ca1を含んで構成されている。また、ドライバセル122は、デコーダ142、差動部162、出力部182、2つの位相補償用容量C12、及び2つの容量Ca2を含んで構成されており、ドライバセル121と略同様の構成をしている。
The
デコーダ141及び142は、ラスタ周期毎にデータ入力信号(図示省略)に基づいて入力される階調電圧のいずれかを選択し、デコーダ出力として出力するものである。
The
差動部161は、入力と出力からのフィードバックとの電圧差により動作し、電流を発生するためのものである。図3に示すように、具体的一例としては、オペアンプ等の差動アンプが挙げられる。
The
出力部181及び182は、図3に示すように、具体的一例としては、PチャネルトランジスタP1、P2及びNチャネルトランジスタN1、N2を含んだCMOS回路で構成される。PチャネルトランジスタP1、P2のゲートはそれぞれ、オペアンプ161、162の第1の出力側151、152に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
位相補償用容量C11及びC12は、負帰還の安定性(位相余裕)を補償するためのものであり、具体的一例としては、コンデンサが挙げられる。 The phase compensation capacitors C11 and C12 are for compensating the stability (phase margin) of negative feedback, and a specific example is a capacitor.
容量Ca1及びCa2は、位相補償用容量C11及びC12によるカップリングの影響を低減させるためのものであり、具体的一例としては、コンデンサが挙げられる。 The capacitors Ca1 and Ca2 are for reducing the influence of coupling by the phase compensation capacitors C11 and C12, and a specific example is a capacitor.
次に本実施の形態のドライバセル121及び122の動作をドライバセル121及び122の具体的一例を用いて詳細に説明する。図4にドライバセル(オペアンプ回路)121及び122の具体的構成の一例を示す。なお、ここでは、デコーダ141及び142は図示を省略している。また、差動部161及び162の後段に、差動増幅部171及び172を備えた構成としている。差動増幅部171及び172は、差動部161及び162で発生した電流を増幅し、出力部181及び182のPチャネルトランジスタP1及びP2、NチャネルトランジスタN1及びN2をそれぞれ駆動して、出力に入力と同じ電位を出力するためのものである。
Next, the operation of the
容量Ca1は、ゲートPG1とオペアンプ回路122の出力out2との間及びゲートNG1とオペアンプ回路122の出力out2との間に備えられている。また、容量Ca2は、ゲートPG2とオペアンプ回路121の出力out1との間及びゲートNG2とオペアンプ回路121の出力out1との間に備えられている。なお、容量Ca1及びCa2は、それぞれ位相補償用容量C11及びC12よりも小さい容量とする。
The capacitor Ca1 is provided between the gate PG1 and the output out2 of the
図4に示した本実施の形態のオペアンプ回路121及び122の動作波形の具体的一例を図5に示す。
FIG. 5 shows a specific example of operation waveforms of the
ドット反転、ライン反転駆動動作の場合、最初のラインでの出力out1が正極とすると、出力out2は負極となる。次のラインでは、出力out1が負極となり、出力out2が正極となる。出力が正極から負極に変わるとき、出力は”H−L”(HレベルからLレベルへ)の遷移となり、出力が負極から正極に変わるとき、出力は”L−H”(LレベルからHレベルへ)の遷移となる。すなわち、出力out1と出力out2とは、常に逆の遷移を行うことになる。 In the case of the dot inversion and line inversion driving operations, if the output out1 in the first line is positive, the output out2 is negative. In the next line, the output out1 is a negative electrode and the output out2 is a positive electrode. When the output changes from positive to negative, the output transitions from “HL” (from H level to L level). When the output changes from negative to positive, the output changes from “LH” (from L level to H level). To). That is, the output out1 and the output out2 always undergo reverse transitions.
オペアンプ回路121では、出力out1が”H−L”に遷移するとき、ゲートNG1には位相補償用容量C11によるカップリングが発生するが、オペアンプ回路122の出力out2は”L−H”の遷移となるので、容量Ca1による逆相のカップリングが発生し、位相補償用容量C11によるゲートNG1へのカップリング量を低減することができる。また、同様に位相補償用容量C11によるゲートPG1へのカップリング量を、容量Ca1により発生する逆相のカップリングにより低減することができる。
In the
一方、オペアンプ回路122では、出力out2が出力out1とは逆に”L−H”に遷移し、ゲートNG2には位相補償用容量C12によるカップリングが発生するが、出力out1は”H−L”の遷移となるので、容量Ca2による逆相のカップリングが発生し、位相補償用容量C12によるゲートNG2へのカップリング量を低減することができる。また、同様に位相補償用容量C12によるゲートPG2へのカップリング量を、容量Ca2により発生する逆相のカップリングにより低減することができる。
On the other hand, in the
また、オペアンプ回路121の出力out1が”L−H”の遷移となる(出力out2が”H−L”の遷移となる)ときも同様に、オペアンプ回路121では、位相補償用容量C11により発生するゲートPG1及びNG1へのカップリング量を容量Ca1により発生する逆相のカップリングにより低減することができ、同様に、オペアンプ回路122では、位相補償用容量C12により発生するゲートPG2及びNG2へのカップリング量を容量Ca2により発生する逆相のカップリングにより低減することができる。
Similarly, when the output out1 of the
このように、出力の遷移時に発生する位相補償用容量C1による出力部181のPチャネルトランジスタP1のゲートPG1及びNチャネルトランジスタN1のゲートNG1へのカップリング量を低減することができ、同様に、位相補償用容量C2による出力部182のPチャネルトランジスタP2のゲートPG2及びNチャネルトランジスタN2のゲートNG2へのカップリング量を低減することができる。
Thus, the amount of coupling to the gate PG1 of the P-channel transistor P1 and the gate NG1 of the N-channel transistor N1 of the
従って、出力out1及びout2がフル振幅した場合は、オペアンプ回路121では、容量が”C11−Ca1”の位相補償容量を付加したときと同じ程度になり、ゲートPG1及びNG1のゲート電位の抑え込みが小さくなるため、スルーレートが速くなる。また、同様に、オペアンプ回路122では、容量が”C12−Ca2”の位相補償容量を付加したときと同じ程度になり、ゲートPG2及びNG2のゲート電位の抑え込みが小さくなるため、スルーレートが速くなる。
Therefore, when the outputs out1 and out2 have full amplitude, the
図6に、本実施の形態のオペアンプ回路121のゲートPG1、NG1の電位及び出力out1の動作波形と、図7に示した従来のオペアンプ回路50のゲートPG1、NG1の電位及び出力out1の動作波形との比較を示す。図6に示したように、本実施の形態のオペアンプ回路121の方がゲートPG1及びNG1の電位が大きく(Y>y)、ゲート電位の抑え込みが小さくなっており、スルーレート(出力が最大値となるまでの時間)が高速に(X<x)なっていることがわかる。
6 shows the operation waveforms of the gates PG1 and NG1 and the output out1 of the
また、オペアンプ回路121では、位相補償用容量C11と容量Ca1が並列に接続されているため、位相余裕は、合成容量である”C11+Ca1”の位相補償容量を付加したときと同じ程度になり、位相補償容量が大きくなるため、位相余裕が大きくなる。また、同様に、オペアンプ回路122では、位相補償用容量C12と容量Ca2が並列に接続されているため、位相余裕は、合成容量である”C12+Ca2”の位相補償容量を付加したときと同じ程度になり、位相補償容量が大きくなるため、位相余裕が大きくなる。
In the
なお、具体的一例として、容量C11及びC12が350fF、容量Ca1及びCa2が87.5fFの場合、従来のオペアンプ回路50(図7参照)では、位相余裕が、11.0degであったものが、本実施の形態のオペアンプ回路121及び122では、12.5degに、拡大される。
As a specific example, when the capacitors C11 and C12 are 350 fF and the capacitors Ca1 and Ca2 are 87.5 fF, the conventional operational amplifier circuit 50 (see FIG. 7) has a phase margin of 11.0 deg. In the
なお、本実施の形態では、出力の極性の異なるオペアンプ回路121及び122同士を組み合わせた(接続した)場合について詳細に説明したが、その他の奇数番号のオペアンプ回路121、123、・・・、(n−1)と偶数番号のオペアンプ回路121、123、・・・、(n−1)とを組み合わせた場合においても同様である。
In the present embodiment, the case where the
また、本実施の形態では、ドット反転、ライン反転駆動を行うソースドライバのソースアンプで使用されるオペアンプ回路について記述しているが、これに限らず、出力が逆の遷移を行う複数のオペアンプ回路により構成される駆動装置であれば同様に容量Caを付加して、出力の極性が異なるオペアンプ同士を接続することにより適用することができる。 In this embodiment, an operational amplifier circuit used in a source amplifier of a source driver that performs dot inversion and line inversion driving is described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of operational amplifier circuits in which output transitions are reversed. In the same manner, the driving device can be applied by adding a capacitor Ca and connecting operational amplifiers having different output polarities.
以上説明したように、本実施の形態のオペアンプ回路12m(m=1〜n)によれば、容量Camを、位相補償用容量C1mと並行かつ、出力部18mのゲートPGm及びNGmと出力の極性の異なるオペアンプ回路12mとの間に設けたため、出力の遷移時に発生する位相補償用容量C1mによる出力部18mのPチャネルトランジスタPmのゲートPGm及びNチャネルトランジスタNmのゲートNGmへのカップリング量を低減することができ、ゲート電位の抑え込みを小さくすることができるので、スルーレートを高速化することができる。 As described above, according to the operational amplifier circuit 12m (m = 1 to n) of the present embodiment, the capacitance Cam is parallel to the phase compensation capacitance C1m, and the polarity of the output of the gates PGm and NGm of the output unit 18m. Since the phase compensation capacitor C1m generated at the time of output transition, the amount of coupling to the gate PGm of the P-channel transistor Pm and the gate NGm of the N-channel transistor Nm is reduced. Since the suppression of the gate potential can be reduced, the slew rate can be increased.
また、位相補償容量は、合成容量である”C1n+Can”の位相補償容量を付加したときと同じ程度になるため、位相余裕を拡大することができる。 Further, since the phase compensation capacity becomes the same level as when the phase compensation capacity of “C1n + Can” which is the combined capacity is added, the phase margin can be expanded.
従って、本実施の形態の駆動装置10に備えられるオペアンプ回路12mでは、位相余裕を拡大すると共に、高スルーレート化することができる。
Therefore, in the operational amplifier circuit 12m provided in the driving
10 駆動装置
12m(m=1〜n) オペアンプ回路(出力回路、ドライバセル)
14m デコーダ
16m 差動部
17m 差動増幅部
18m 出力部
C1m 位相補償用容量
Cam 容量
Pm Pチャネルトランジスタ
Nm Nチャネルトランジスタ
10 Driving device 12m (m = 1 to n) Operational amplifier circuit (output circuit, driver cell)
14 m Decoder 16 m Differential unit 17 m Differential amplification unit 18 m Output unit C 1 m Phase compensation capacitance Cam capacitance Pm P channel transistor Nm N channel transistor
Claims (5)
前記第1の極性と逆相の第2の出力信号を出力する第2の出力部と、入力信号と前記第2の出力信号との差動信号を出力する第2の差動部と、前記第2の差動部と並列接続され、前記差動信号を入力する複数の直列接続された第2の容量素子から成る第2の容量部と、前記第2の容量部と並列接続され、前記第2の容量部と第2の出力部との間に設けられた複数の直接接続された第2の位相補償用容量素子から成る第2の位相補償容量部と、を含む第2の出力回路と、
を備え、
前記複数の第1の容量素子の間と前記複数の第2の位相補償用容量素子の間とが接続されると共に、前記複数の第2の容量素子の間と前記複数の第1の位相補償用容量素子の間とが接続される、駆動装置。 A first output unit that outputs a first output signal having a first polarity; a first differential unit that outputs a differential signal between an input signal and the first output signal; and the first difference. A first capacitor unit including a plurality of first capacitor elements connected in parallel to the moving unit and receiving the differential signal; and a first capacitor unit connected in parallel to the first capacitor unit; A first phase compensation capacitor unit including a plurality of first phase compensation capacitor elements connected in series provided between the first output unit and the first output unit; and
A second output unit that outputs a second output signal having a phase opposite to that of the first polarity; a second differential unit that outputs a differential signal between an input signal and the second output signal; A second capacitor unit connected in parallel with a second differential unit and configured by a plurality of second capacitor elements connected in series to input the differential signal; and connected in parallel with the second capacitor unit; A second phase compensation capacitor unit including a plurality of directly connected second phase compensation capacitor elements provided between the second capacitor unit and the second output unit. When,
With
The plurality of first capacitance elements and the plurality of second phase compensation capacitance elements are connected, and between the plurality of second capacitance elements, and the plurality of first phase compensations. A drive device connected between the capacitive elements.
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