JPH06214527A - 出力回路 - Google Patents

出力回路

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JPH06214527A
JPH06214527A JP545493A JP545493A JPH06214527A JP H06214527 A JPH06214527 A JP H06214527A JP 545493 A JP545493 A JP 545493A JP 545493 A JP545493 A JP 545493A JP H06214527 A JPH06214527 A JP H06214527A
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JP
Japan
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output
differential amplifier
transistor
voltage
circuit
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Application number
JP545493A
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English (en)
Inventor
Atsushi Tanaka
淳志 田中
Yoshinori Ogawa
嘉規 小川
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 差動増幅器2aの出力をレベル変換回路3a
でレベル変換して出力バッファ4aを駆動する。 【効果】 小型、低消費電流で双方向出力が可能な出力
回路を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶等の表示素子駆動
用の出力回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に示すように、従来この種の出力回
路1bは、差動増幅器2b、および出力バッファ4bか
らなり、出力バッファ4bは、ゲートに差動増幅器2b
の出力が接続されたトランジスタN7と、定電流トラン
ジスタN6を負荷とするソースフォロワで構成されてい
る。また、差動増幅器2bは、入力トランジスタN1、
N2、および定電流トランジスタN3、およびカレント
ミラートランジスタP1、P2により構成される。
【0003】通常、液晶表示素子等の駆動には、差動増
幅器の反転入力と駆動出力OUTが互いに接続され、ボ
ルテージフォロワとして用いられ、非反転入力の入力電
圧に追随して出力電圧が得られるようになっている。
【0004】また、特開平3−48283では、図4に
示すように、入力信号レベルの立ち下がりを検出し、出
力レベルを引き下げる手段を備えた出力回路1cが紹介
されている。すなわち、図4に示す出力回路1cは、差
動増幅器2cと、立ち下がり検出回路5c、及び出力バ
ッファ4cから成る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示すような上記従来の出力回路では、負荷を駆動する出
力電流の制御が出力バッファのソースフォロワトランジ
スタで行われるため、制御される出力電流は流出(また
は流入)の一方向であり他方向は出力バッファを構成す
る負荷である定電流トランジスタに流れる電流で決まっ
ており、この電流容量を大きくすると出力バッファの貫
通電流が増加するため、出力回路としての消費電流が大
きくなってしまい、逆に消費電流を抑えると、電流容量
が小さくなり出力回路の負荷駆動能力が低下してしまう
という問題点があった。
【0006】また、図4に示すような特開平3−482
83の出力回路では、入力信号レベルの立ち下がりを検
出して、一定の期間出力バッファの定電流トランジスタ
N6の電流容量を大きくすることにより、不要な電流の
消費を抑え低消費電流化を図っているが、出力レベルを
引き下げる動作を行う期間が、入力信号レベルの立ち下
がり検出回路の時定数で決まるため、出力回路の負荷の
大きさや状態によって時定数の最適化を図る必要があっ
た。
【0007】本発明は、上記の問題点を解決し、低消費
電流で、負荷の状態によらず常に最適な双方向の出力電
流制御が可能な、表示素子駆動用の高性能出力回路を提
供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】差動増幅器と、レベル変
換回路、および出力バッファからなり、レベル変換回路
は、MOSトランジスタとそのドレインに接続された負
荷とからなる2段の増幅段で構成され、出力バッファは
2個のMOSトランジスタで構成され、出力バッファの
一方のトランジスタのゲートには差動増幅器の出力が接
続され、他方のトランジスタのゲートには差動増幅器の
出力がレベル変換回路を通して接続される構成とした。
【0009】また、差動増幅器と、レベル変換回路、お
よび出力バッファからなり、レベル変換回路は、差動増
幅器の出力がゲートに接続されたMOSトランジスタと
そのドレインに接続された負荷とからなる2個の独立し
た増幅段で構成され、出力バッファは2個のMOSトラ
ンジスタで構成され、出力バッファのそれぞれのトラン
ジスタのゲートには差動増幅器の出力がレベル変換回路
を通して接続される構成とした。
【0010】
【作用】本発明によれば、レベル変換回路を用いること
により、差動増幅器の1つの出力で出力バッファの2個
のトランジスタを駆動できるため、出力電流を双方向に
制御可能であり、またレベル変換回路の定数を適切に設
定することにより消費電流を抑えることができるため、
低消費電流で、双方向の出力電流を制御可能な表示素子
駆動用の高性能出力回路が得られることとなる。
【0011】
【実施例】本発明の一実施例を図1に示す。同図におい
て、1aは出力回路であり、これは差動増幅器2a、レ
ベル変換回路3a、および出力バッファ4aで構成され
る。差動増幅器2aは、入力トランジスタN1、N2、
および定電流トランジスタN3、およびカレントミラー
トランジスタP1、P2により構成される。レベル変換
回路3aは、PchトランジスタP3、P4、およびそ
れぞれのドレインに接続される負荷からなり、P3のゲ
ートには差動増幅器2aの出力が接続され、P4のゲー
トはP3のドレインに接続される。本実施例では、P3
のドレインに接続される負荷として、一定の直流電圧V
b2をゲートに与えたNchトランジスタN4を用いて
おり、P4の負荷としてゲートがドレインと接続された
NchトランジスタN5を用いている。出力バッファ4
aは、PchトランジスタP5およびNchトランジス
タN6で構成され、P5のゲートには差動増幅器2aの
出力が接続され、N6のゲートにはレベル変換回路3a
の出力が接続され、P5およびN6のドレインは互いに
接続されている。
【0012】次に、本実施例の出力回路の動作について
説明する。差動増幅器は、非反転入力と反転入力の電圧
差を増幅した出力が得られ、反転入力の電圧に対し、非
反転入力の電圧が高くなると、差動増幅器の出力である
トランジスタN2のドレイン電圧が下降し、逆に非反転
入力の電圧が低くなると、N2のドレイン電圧が上昇す
る。従って、差動増幅器の出力がゲートに接続された出
力バッファのトランジスタP5は、非反転入力の電圧が
高くなるとソース・ドレイン間の抵抗値が低くなり、逆
に非反転入力の電圧が低くなるとソース・ドレイン間の
抵抗値が高くなる。このとき、反転入力および非反転入
力の電圧が等しいときには、差動増幅器の出力電圧が、
略P5のしきい値電圧になるように差動増幅器は設定さ
れる。一方、差動増幅器の出力はレベル変換回路のトラ
ンジスタP3で反転し、さらにトランジスタP4で反転
され、出力バッファのトランジスタN6のゲートに与え
られる。従って、非反転入力の電圧が高くなるとN6の
ソース・ドレイン間の抵抗値が高くなり、逆に非反転入
力の電圧が低くなるとソース・ドレイン間の抵抗値が低
くなる。このとき、反転入力および非反転入力の電圧が
等しいときには、P3のドレイン電圧が略P4のしきい
値電圧に、またP4のドレイン電圧が略N6のしきい値
電圧になるように、P3およびP4の負荷の値が設定さ
れる。
【0013】以上の結果、反転入力・非反転入力の電圧
差に対応した出力電圧が得られ、双方向の出力電流制御
を実現している。また、液晶表示装置等の駆動用には、
出力回路の出力端子OUTと差動増幅器の反転入力端子
を互いに接続したボルテージフォロワとして用いられ、
非反転入力に入力される電圧に対応して負荷の充放電が
終了した後は、反転入力と非反転入力の電圧が等しくな
るため、上記のように各トランジスタの動作状態を設定
することにより、出力回路の消費電流を極めて低く抑え
ることができ、低消費電流で双方向に出力電流制御が可
能な高性能出力回路が得られる。
【0014】なお、トランジスタP3の負荷として高い
抵抗値が必要となるため、本実施例では一定の直流電圧
Vb2をゲートに与えたトランジスタN4を用いて実現
している。これによって、形状を大きくすることなく高
い抵抗値を安定して得ることができ、小型でCMOSチ
ップ上に容易に形成可能な出力回路が得られることとな
る。
【0015】Vb2は差動増幅器に供給する直流電圧V
b1と同電圧で動作するように設定しておくと電源の種
類が少なくてすみ合理的である。
【0016】また、本実施例の他にも、異なる構成の差
動増幅器を用いた場合や、トランジスタ種類を入れ替え
た場合でも、同様な効果が得られることは明らかであ
る。
【0017】本発明の他の実施例を図2に示す。図2に
おいて、1a’は出力回路であり、これは差動増幅器2
a’、レベル変換回路3a’、および出力バッファ4
a’で構成される。差動増幅器2a’は、入力トランジ
スタN1、N2、および定電流トランジスタN3、およ
びカレントミラートランジスタP1、P2により構成さ
れる。レベル変換回路3a’は、PchトランジスタP
3、P4、およびそれぞれのドレインに接続される負荷
からなり、P3およびP4のゲートには差動増幅器2
a’の出力が接続される。本実施例では、P3のドレイ
ンに接続される負荷として、一定の直流電圧Vb2をゲ
ートに与えたNchトランジスタN4を用いており、P
4の負荷としてゲートがドレインと接続されたNchト
ランジスタN5を用いている。出力バッファ4a’は、
PchトランジスタP5およびNchトランジスタN6
で構成され、P5のゲートはP3のドレインに接続さ
れ、N6のゲートはP4のドレインに接続され、P5お
よびN6のドレインは互いに接続されている。
【0018】次に、本実施例の出力回路の動作について
説明する。差動増幅器は、非反転入力と反転入力の電圧
差を増幅した出力が得られ、反転入力の電圧に対して、
非反転入力の電圧が高くなると、差動増幅器の出力であ
るトランジスタN2のドレイン電圧が上昇し、逆に非反
転入力の電圧が低くなるとN2のドレイン電圧が下降す
る。差動増幅器の出力はレベル変換回路のトランジスタ
P3およびP4で反転され、それぞれ出力バッファのト
ランジスタP5およびN6のゲートに与えられる。この
ため、P5およびN6のゲート電圧は、非反転入力の電
圧が高くなると下降し、逆に非反転入力の電圧が低くな
ると上昇する。従って、非反転入力の電圧が高くなると
P5のソース・ドレイン間の抵抗値が低くなり、またN
6のソース・ドレイン間の抵抗値が高くなる。逆に、非
反転入力の電圧が低くなるとP5のソース・ドレイン間
の抵抗値が高くなり、またN6のソース・ドレイン間の
抵抗値が低くなる。このとき、反転入力および非反転入
力の電圧が等しいときにはP3のドレイン電圧が略P5
のしきい値電圧に、またP4のドレイン電圧が略N6の
しきい値電圧になるように、P3およびP4の負荷の値
が設定される。
【0019】以上の結果、反転入力・非反転入力の電圧
差に対応した出力電圧が得られ、双方向の出力電流制御
を実現している。また、液晶表示装置等の駆動用には、
出力回路の出力端子OUTと差動増幅器の反転入力端子
を互いに接続したボルテージフォロワとして用いられ、
非反転入力に入力される電圧に対応して負荷の充放電が
終了した後は、反転入力と非反転入力の電圧が等しくな
るため、上記のように各トランジスタの動作状態を設定
することにより、出力回路の消費電流を極めて低く抑え
ることができ、低消費電流で双方向に出力電流制御が可
能な高性能出力回路が得られる。
【0020】なお、トランジスタP3の負荷として高い
抵抗値が必要となるため、本実施例では一定の直流電圧
Vb2をゲートに与えたトランジスタN4を用いて実現
している。これによって、形状を大きくすることなく高
い抵抗値を安定して得ることができ、小型でCMOSチ
ップ上に容易に形成可能な出力回路が得られることとな
る。
【0021】Vb2は差動増幅器に供給する直流電圧V
b1と同電圧で動作するように設定しておくと電源の種
類が少なくてすみ合理的である。
【0022】また、本実施例の他にも、異なる構成の差
動増幅器を用いた場合や、トランジスタ種類を入れ替え
た場合でも、同様な効果が得られることは明らかであ
る。
【0023】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、差動増幅器の出力をレベル変換し、出力バッファ
を駆動することにより、低消費電流で双方向出力が可能
な高性能出力回路が得られる。しかも、本発明の双方向
出力回路は、少ない構成素子数で実現できるため、小型
でCMOSチップ上に容易に形成できる特徴も有してい
るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の出力回路の一実施例の構成を示す回路
図である。
【図2】本発明の出力回路の他の実施例の構成を示す回
路図である。
【図3】従来の出力回路の回路図である。
【図4】従来の他の出力回路の回路図である。
【符号の説明】
1a、1a’ 出力回路 2a、2a’ 差動増幅器 3a、3a’ レベル変換回路 4a、4a’ 出力バッファ P3、P4、P5 PchMOSトランジスタ N4、N5、N6 NchMOSトランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 差動増幅器と、レベル変換回路、および
    出力バッファからなり、上記レベル変換回路は、MOS
    トランジスタとそのドレインに接続された負荷とからな
    る2段の増幅段で構成され、上記出力バッファは2個の
    MOSトランジスタで構成され、該出力バッファの一方
    のトランジスタのゲートには上記差動増幅器の出力が接
    続され、他方のトランジスタのゲートには上記差動増幅
    器の出力が上記レベル変換回路を通して接続されたこと
    を特徴とする出力回路。
  2. 【請求項2】 差動増幅器と、レベル変換回路、および
    出力バッファからなり、上記レベル変換回路は、上記差
    動増幅器の出力がゲートに接続されたMOSトランジス
    タとそのドレインに接続された負荷とから成る2個の独
    立した増幅段で構成され、上記出力バッファは2個のM
    OSトランジスタで構成され、該出力バッファのそれぞ
    れのトランジスタのゲートには上記差動増幅器の出力が
    上記レベル変換回路を通して接続されたことを特徴とす
    る出力回路。
JP545493A 1993-01-18 1993-01-18 出力回路 Pending JPH06214527A (ja)

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