TW200805239A - Analog front end device with temperature compensation - Google Patents

Description

200805239 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種具有溫度補儅Λ 又’彳貝功忐之類比前端 (analog front end)裝置，以解決電路中因為溫度變化所產 生的熱飄移（thermal drift)現象。 - 【先前技術】 傳統顯示系統的類比前端裝置分為二大類，第一類是 • 不需解碼器（deC〇der)的液晶顯示控制器（liquid Crystal display controller)所用的類比前端裝置，用以接收從電腦 的顯示卡（VGA card)輸出的紅色（R)、綠色（(3)、藍色（6)三 個影像類比訊號。第二類是需解碼器的視訊（vide〇)解碼器 所用的類比前端裝置，用以接收從諧調器（tuner)、或數位 視訊影碟播放機（DVD player)傳來的訊號。而上述訊號又 分為下列三種訊號：第一種是AV端子訊號，只包含一條 CVBS訊號線；第二種是s端子訊號，包含Y(brightness)、 參 C(color)兩條訊號線；第三種是色差端子訊號，包含γ、 ， Pr、Pb三條訊號線。 ^ 第1圖為傳統類比前端裝置的架構示意圖。類比前端 衣置100包含一能隙電壓參考電路（ban(jgap v〇itage reference circuit)130 、 一時脈產生器（clock generator) 140、以及一至三個相同的轉換電路i50。每一 轉換電路15〇又包含一嵌位器（cianiper)i 〇ι(ι π、121)、一 輸入緩衝器（input buffer)102(112、122)以及一類比至數位 6 200805239 轉換器（analog to digital converter，ADC) 103(113、123)。 以液晶顯示控制器所用的類比前端裝置為例，即需要三個 轉換電路150，用以將R、G、B三個影像類比訊號分別 轉換為Dl、D2、D3三個數位訊號。每一轉換電路15〇先 利用嵌位器101 (111、121)來作為訊號之直流（DC)位準的 杈正，並利用輸入緩衝器1〇2(112、122)將訊號緩衝之後， 再饋入類比至數位轉換器1〇3(113、123)。時脈產生器14〇 接收水平同步（horizontal synchronization，HS)訊號，或垂 直同步（vertical synchronization，VS)訊號，以提供一週期 性的時脈訊號CLK給類比至數位轉換器1〇3(113、123)作 為取樣之用。能隙電壓參考電路〗3 〇則產生一參考電壓 vref，以提供輸入緩衝器1〇2(112、122)用來調整增益 與偏移電壓（offset voltage)，或者提供類比至數位轉換器 103(113、123)用來調整全幅（fun scale)電壓或偏壓（bias) 電流。 身又而° ’積體電路（integrated circuit，1C)内部通常 可分為數位電路及類比電路，數位電路正常不具溫度飄移 見象。而類比％路則具有溫度飄移現象，例如電壓會隨 著溫度變化而變化，頻率也會隨溫度變化而變化。在顯示 系、、先控制為（包含上述液晶顯示控制器與視訊解碼器兩 )的應用上使用者會希望系統在剛開機的時候（溫度較 低）和使用過一段時間之後(溫度較高），系統的特性能夠維 持一樣，例如顯示的顏色要一致、類比至數位轉換器 ( 123)的隶佳取樣點（g00(j phase number)也要一 7 200805239 致，換句話說，嵌位器101(111、121)、類比至數位轉換器 103(113、123)、時脈產生器140及相關電路（例如同步在 綠（synchronization on green，SOG)電路）不可以有熱飄移 現象。

傳統上，於類比電路設計時會使用許多技巧去解決溫 度飄移的現象，例如產生不隨溫度變化的電壓（如能隙電 壓）、不隨溫度變化的電流等方法去減少嵌位器1〇1(ιιι、 121)、類比至數位轉換器103(113、123)、時脈產生器14〇 及相關電路的熱飄移現象，但是，這些方法在改善熱飄移 現象的效果上並不明顯，且相當浪費硬體的耗費。 【發明内容】 、有鑒於上述問題，本發明之目的為提供一種具有溫度 補償功能的類比前端裝i，以冑決顯示系、统中因為溫度變 化所產生熱飄移的現象。 依據本發明之實施例，其揭露一種具有溫度補償功能 之類比前端裝置’而該類比前端I置包含—能隙電壓參考 電路、-時脈產生器、一溫度補償電路以及一至三値轉換 電路’該轉換電路係用以接收至少_影像類比訊號，並產 生至少-數位訊號。每一轉換電路又包含一嵌位器、一輸 入緩衝器以及一類比至數位隸拖 、 双徂轉換1^，用以將影像類比訊] 轉換為數位訊號。溫度補儅雷玫 又補1貝電路對該類比前端裝置實施: :檢測’當該類比前端裝置之溫度改變時，輸出至少一; 秘矾號至該類比前端裝置，_ <、 精以對該類比前端裝置進行: 恕補償處理，以控制該類比前 貝比則碥裝置所發生的熱飄移: 200805239 象。 在本發明之第一實施例中，溫度補償電路會產生第一 補償訊"5虎與弟一"補僅说號，用以設定時脈產生器鱼能隙電 壓參考電路相關的暫存器（register)，以改變最佳取樣點， 並且改變類比至數位轉換器的全幅電壓或偏壓電流，甚至 是輸入緩衝器的增益（gain)與偏移（0ffset)電壓。在本發明 之第二實施例中，温度補償電路在該類比前端裝置的溫度 改變時，即動態補償能隙電壓參考電路、時脈產生器、甚 至是同步在綠電路，以控制該類比前端裝置所產生的熱飄 移現象。 【實施方式】 请參閱第2圖，第2圖為本發明具有溫度補償功能的 類比，端裝置之第一實施例。本發明係為設置於顯示系統 控制中（包含上述液晶顯示控制器與視訊解碼器1C )， 具有溫度補償功能的類比前端裝置200，其包含一温度補 償電路210、—能隙電壓參考電路13〇、一時脈產生器 以及至少-個轉換電路15G。而溫度補償電路2ig係用來 對該類比前端裝置200實施溫度檢測，當類比前端裝置200 =改變時即產生一第一補償訊…一第二補償訊 "^分別傳送至能隙電壓參考電路130與時脈產生 :140 ’能隙電壓參考祕13〇即依 來調整夂者命阿 ^ ΊΜ ^ ^ L 1 飄移現象：止該參考電壓因溫度變化所產生之熱 ，移見象，另外，時脈產生器⑽則依據第二補償訊號c2 9 200805239 來調整其時脈訊號，防止該參考電麼因温度變化所產生之 熱飄移現象，以得到最佳取樣點。第3圖為第一實施例中， 溫度補償電路2H)更詳細的架構圖。溫度補償電路21〇包 含-溫度感》則3 11與一動態補償電路3 12，《盈度感測器 311係用來對類比前端裝置2〇〇作溫度感測，以產生一感測 結果訊號So。動態補償電路312則根據感測結果訊號s〇, 採取適當的動態補償處理後，產生第一補償訊號C1與第 二補償訊號C2。 在本發明之第一貫施例中，動態補償電路3丨2是以韌 體（firmware)來實施，根據預先建好的溫度補償表4〇〇(如 第4圖所示）’利用查表（i〇〇kup tabie)方式快速將溫度變化 日寸的相對應的參數求出。溫度補償表400是建構本發明之溫 度補償表的一個例子，本發明不以此為限。溫度補償表4〇〇包 含四個攔位：溫度、最佳取樣點、類比至數位轉換器所轉 換的全幅電壓（full scale)、以及類比至數位轉換器所轉換 的偏壓電流。假設類比前端裝置2〇〇正常工作的溫度是攝 氏50度’類比至數位轉換器1〇3(ln、123)的最佳取樣點 Nphase為第1 5點（假設一階共有π點）、正常的全幅電壓 為1伏特（V)、偏壓電流為30毫安培，感測結果訊號 So是溫度感測器3丨丨所測量之溫度的高低，當裝置2〇〇的 溫度上升或下降不超過5度時，動態補償電路312之溫度 補償不會發生。當裝置200的溫度上升超過5度（例如攝氏 60度）時，因類比至數位轉換器1〇3(113、123)的特性變差， 類比至數位轉換器103(113、123)的全幅電壓與偏壓電流皆 10 200805239 變小，最佳取樣點從第15點偏移到第13點，導致顯示系 統晝面的不穩定或晃自。此時，冑態補償電路312收到感 測結果訊號So後’依據目前的温度(攝氏6〇度）查詢溫度補償表 _，找出相對應的參數，也就是將目前的最佳取樣點u 2 ’以及將類比至數位轉換器1G3的全幅電壓與偏壓電流拉大至 1.1V與35mA。動態補償電路312利用查詢到的參數，產生第一 補償訊號C1(目前的最佳取樣點u 2)與第二補償訊號 C2(將類比至數位轉換器1G3的全幅電壓與偏壓電流拉大至I.】v 與35mA)，來設定時脈產生_ 14〇與能隙電壓參考電路別相 關的暫存器（register)，以期將最佳取樣點Νρΐ_調回到第i 5點， 並將類比至數位轉換器1G3⑴3、123)變差的特性補償回來，以 避免因為溫度變化所產生熱飄移的現象。 值得庄心的疋，本發明主要係根據改善熱飄移之元件來調 整溫度補償表_的内容，以上述的例子而言，其改善熱飄移 之心牛為時脈產生器140與類比至數位轉換器1〇3⑴3、123)。 若改善熱飄移之元件為輸入緩衝器1〇2時，動態補償電路312 即可利用第二補償訊號C2來設定能隙電壓參考電路㈣ 相關的暫存15 ’來調整或補償輸人緩衝器1G2(112、122) 的增益與偏移電麼。此外’本發明之動態補償電路3i2亦 可以硬體方式來實施。 以一般的顯示系統控制器而言，具有同步在綠 synchr〇nizatiGn Gn green，⑽）電路的液晶顯示控制器的 :飄移狀況最為明顯。當同步在綠電路發生熱飄移時，其 的直*位準就會上下移動，使得hs訊號改變甚至導致 200805239 最佳取樣點的改變，進而墓絲查 延而¥致畫面的晃動或不穩定。因此 將本發明應用在具有同步名綠管々 一 J 乂在、、、彔電路的液晶顯示控制器的 改善效果也最為顯著。帛5圖為本發明之第二實施例的架 構不思圖本电明配置在液晶顯示控制器之類比前端系統 500包含-同步在綠電路51〇、一溫度補償電路21〇、一能 隙電壓參考電路130、-時脈產生器140以及三個轉換電 路15〇。三個轉換電路150分別接收R、B、同步在、綠（SOG -G +HS+VS)三個類比訊號後，分別轉換為〇ι、

三個數位訊號。其中-個轉換電路15〇與同步在綠電路5i〇 同時接收SOG類比訊號，同步在綠電路51〇從s〇G類比 訊號中取出（eXtract)HS+vs訊號，再傳給時脈產生器14〇 做進-步的處理。其他電路的運作與第—實施例相同不 再重複說明。在本實施例中，亦可調整溫度補償表的 内容，使得動態補償電路312利用第二補償訊號C2來設定能 隙電壓參考電路m相_暫_，來調整或補償同步在綠電 路510的電麼，以解決或避免顯示系統中因為溫度變化所產生 熱飄移的現象。 本發明雖以顯示系統控制器中之類比前端裝置作為說明之 實施例，但本發明之溫度補償電路亦可用於其他的類比應用裝 f中’例如’運异放大器’類比至數位轉換器，數位至類比轉 、器’電壓調節器（Regula㈣…等，該些類比電路係用來處理類 比訊號’且需錄精確之參考電壓或時脈峨以增加電路之穩 讀’因此，彻溫度補償電路補償參考f壓或時脈訊號，使 传該類比應職置減少熱飄移所造成的影響，亦屬本發明之範 12 200805239 疇 圍 更 以上雖以實施例說明本發 ♦知明，但並不因此限定本發 只要不脫離本發明之要旨，呤η土 〈乾 "亥仃業者可進行各種變形或變 【圖式簡單說明】 =1圖為傳統類比前端裝置的架構示意圖。 第2圖士本發明具有溫度補償功能的類比前端裝置之 弟一實施例。 第3圖為第一實施例中，溫度 篦4图θ 士八ηΒ七每 貝电硲之砰細架構圖。 〃圖疋柄月之,施例中，溫度補償表的—個例子。 弟5圖為本發明具有溫度補償功能的類比 弟二實施例。 圖號說明： 100類比前端裝置 200、500具有溫度補償功能之類比前端裝置 101、111、121 嵌位器 102、112、122 畝 輸入緩衝器 103、113、123類比至數位轉換器 130能隙電壓參考電路 140時脈產生器 21 0溫度補償電路 3 12動態補償電路 5 10同步在綠電路 150轉換電路 3 11溫度感測器 400溫度補償表 13

Claims (1)

1. 200805239 才5、申凊專利範圍·· 1· 一種類比前端裝置，包含·· 一t考電壓產生電路，用來產生-參考電壓； 一日:脈產生器，用來產生一時脈訊號； 二 敗位U來調整_類比訊號的直流位準，以產生一第 類比訊號； ‘硬衝器

   •项⑴机1，从榭出一緩衝訊號； ' 一、位轉換器，接收該參考電壓與該時脈訊號，用來 將4緩衝4號轉換成—數位訊號 ;以及 用來緩衝該第二類比訊號 一溫度補償電路’用來產生—補償訊號至 路及該時脈產生器至少其t之… 士申明專利乾圍第i項所述之類比前端裝置，其中該時脈產 口:、系接收水平同步訊號或一垂直同步訊號，以產生該時 脈訊號。

   •如申4專利_第1項所述之類比前端裝置，係設置於-液 晶顯示控制器之中。 •如申凊專利範圍帛i項所述之類比前端裝置，係設置於一視 訊解碼器之中。 5. 如中請專利範圍第丨項所述之類比前端裝置，其中該補償訊 唬更包含一第一補償訊號與一第二補償訊號，而該參考電 壓產生電路依據該第一補償訊號來調整該參考電壓，且該 日寸脈產生器依據該第二補償訊號來調整該時脈訊號。 6. 如申請專利範圍第1項所述之類比前端裝置，其中該溫度補 償電路包含： 14 200805239 一溫度感測器，係用以感測該類比前端裝置之溫度，以產 生一感測結果訊號；以及 一動態補償電路，根據該感測結果訊號，產生該補償訊號。 7·如申請專利範圍第6項所述之類比前端裝置，其中該動態補 償電路係利用查表法以韌體或硬體方式實施。 8·如申請專利範圍第6項所述之類比前端裝置，其中當該類比 刚端裝置中的溫度改變超過一臨界值時，該動態補償電路 利用該補償訊號來設定該參考電壓產生電路，以調整該類 比數位轉換器之全幅電壓。 9·如巾請專利範圍第6項所述之類比前端裝置，其中當該類比 刚端裝置中的溫度改變超過一臨界值時，該動態補償電路 利用該補償訊號來設定該參考電壓產生電路，以調整該類 比數位轉換器之偏壓電流。 ' 1〇. 7請專利範圍第6項所述之類比前端裝置，其中當該類 比刚端裝置中的溫度改變超過一臨界值時，該動態補償電 路利用该補償訊號來設定該參考電壓產生電路，以調整該 緩衝器之增益或偏移電壓。 U·如申请專利範圍帛6項所述之類比前端裝置，其中當該類比 刚端裝置中的溫度改變超過一臨界值時，該動態補償電路 利用該補償訊號來設定該時脈產生器，以調整該類比數位 轉換器之最佳取樣點。 •如申睛專利範圍第6項所述之類比前端裝置，更包含一個同 :在、、亲電路’係接收_同步在綠類比訊號後，取出其中的 同步‘相產生該水平同步訊號或該垂直同步訊號。 15 200805239 13. 如申請專利範圍第12項所述之類比前端裝置，其中當溫度 改變超過一臨界值時，該動態補償電路利用該補償訊號來 設定該參考電壓產生電路，以調整該同步在綠電路的電壓。 14. 一種類比應用裝置，包含： 一參考電壓產生電路，用來產生一參考電壓； 一時脈產生器，用來產生一時脈訊號； ‘ 一類比電路，接收該參考電壓及該時脈訊號至少其中之一， 用來處理一類比訊號以產生一輸出訊號；以及 • 一溫度補償電路，用來產生一補償訊號； 其中，該補償訊號係用來補償該參考電壓及該時脈訊號至少 其中之一所產生之熱飄移現象。 15. 如申請專利範圍第14項所述之類比應用裝置，其中該類比 電路包含： 一嵌位器，用來調整該類比訊號的直流位準，以產生一第二 類比訊號； 一緩衝器，用來缓衝該第二類比訊號，以輸出一緩衝訊號； # 以及 • 一類比至數位轉換器，接收該參考電壓與該時脈訊號，用來將 ^ 該緩衝訊號轉換成一數位訊號； 16. 如申請專利範圍第14項所述之類比應用裝置，其中該溫度 補償電路包含： 一溫度感測器，用來感測該類比應用裝置之溫度，以產生一 感測結果訊號；以及 一動態補償電路，根據該感测結果訊號，產生該補償訊號。 16 200805239 汽如申請專利範圍帛16項所述之類比應魏置，其中該動態 補償電路係利用查表法以韌體或硬體方式實施。 18. 如申請專利範圍第16項所述之類比應用裝置，其中當該類 比應用裝置中的溫度改變超過一臨界值時，該動態補償電 路利用該補償訊號來設定該參考電壓產生電路。 一 19. 如申請專利範圍第16項所述之類比應用裝置，其中當該類 比應用裝置中的溫度改變超過一臨界值時，該動態補償電 路利用該補償訊號來設定該時脈產生器。 2〇.如申請專利範圍第14項所述之類比應用裝置，其中該表考 電壓產生電路係為一能隙電壓參考電路。 21·如申請專利範圍第14項所述之類比應用裝置，係設置於_ 液晶顯示控制器之中。 22·如申請專利範圍第14項所述之類比應用裝置，其中該類比 電路係為一運算放大器。 、 23 •如申請專利範圍第14項所述之類比應用裝置，其中該類比 電路係為一類比至數位轉換器。 •如申睛專利範圍第14項所述之類比應用裝置，其中該類比 電路係為一數位至類比轉換器。 2S•如申請專利範圍第14項所述之類比應用裝置，其中該類比 電路係為一電壓調節器。 17