201128622 為 * 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係’-種電壓味器及該電祕㈣輪出的轉態 =速方法；制是關於__於液晶顯示裝置驅動電路之比較 器及該比妨輸出的轉態加速方法。 【先前技術】 用^比較電壓間高低的電壓比較器係為電子電路中非常基 士之運算動作之—。特別是用於液晶顯示器驅動晶片，其比較 ==時間必須極短。因此驅動晶片所使用之簡單比較器電 哭較短之轉態時間。然而，f知比較11電路會因為比較 古解;誤差具有較鱗確度及較高之所需時間，因此不適於 同解析度之類比/數位轉換器。 習知電壓比較器^人=壓比較器之電路圖。如圖1A所示 30、第二雷2包 源1G、差動輸人對2G、第一電流奪 入對進:步：電流鏡5。及輸出級6〇,其中蝴 U及第二輪^^輪人部21及第二輸人部22。第一輸入新 °卩刀別接收第—電壓Vin+及第二電壓Vin-並刀別輪㈣1流23及第二魏24，射第 及第-賴分顯第—雜23 ln 第一電流鏡30 m ^ U之振域正比。 鏡5G之複合結構將根據第, 三電流= 有相同位準之第—結果電流31至第 L兄，而第三電流鏡50至輸出級60。同樣地，第二電 i 201128622 流鏡40根據第二電流24輪出與第二電流24具有相同位準之 第二結果電流32至輸出級6〇。輸出級6〇之後將根據第一結 果電流31及第二結果電流32之所產生之電位差輸出一數位結 果訊號Out，其中當第一電壓Vin+實質上大於第二電壓* 時，輸出級60將輸出具正位準(^动)之數位結果訊號〇饥；反 之’當第一電壓Vin+實質上小於第二電壓νώ_時，輸出級6〇 將輸出具負位準(Low)之數位結果訊號〇ut。此外，在圖u所 示之電路圖中’節點W1及W2具有寄生電容 Capacitance)，因此第一電流23第二電流24將對上述寄生電 容進行充電並同時增加節點W1及W2之電壓振幅。 圖1B所示為圖1A電路圖之運作時序圖，其中圖iB所示 之W1及W2代表圖1A所示節點wi及W2之電壓。請同時 參考圖1A及圖1B，在Data 1持續之時段中，第一電壓Vin+ 係低於第二電壓Vin-，因此第一輸入部21所輸出之第一電流 23係大於第二輸入部22之第二電流24。此外，第一電流23 及第二電流24將分別對上述節點wi及W2之寄生電容進行 放電及充電，亦因此使得節點W1及|2之壓差越來越大。而 輸出極60所輸出之數位結果訊號亦將於W1及W2間電壓之 差距達到切換門檻Δνι後進行切換，其中切換門檻AVI係為 —固定數值。此外，在Data 1最後之時段中，當第一電壓Vin+ 大於第二電壓Vin-時，對應之第一電流23及第二電流24將分 別對節點W1及W2之寄生電容進行充電及放電，也使得節點 W1及W2之壓差越來越接近切換門檻Δνι。輸出極6〇之數 201128622 * i 位結果訊號Out也將在上述節點之壓差達到切換門捏avi後 再度切換。 然而，由於習知電壓比較器所使用之元件並非理想之元 件，因此無法瞬間反應電子訊號之變化。換言之，即使在第一 電壓Vin+及第二電壓νώ-高低關係切換後，輸出級6〇之輸出 也需要在經過一定轉態時間來反映上述電壓極性之切換。如圖 1B所示，輸出級60之數位結果訊號0ut將於W1及W2之間 壓差等於切換門檻AVI後進行轉換。換言之，即使第一電壓 Vin+及第二電麼vin-之高低關係已經切換，只要wi及W2間 的壓差大於或小於切換門檻，輸出級6〇之數位結果訊號 Out就不會對應地進行切換。如圖1B所示，當Data 2之持續 時間過長時’節點W1及W2 _壓差將因第—電流23及第 一電流24之持續充電及放電而與切換門檻越差越大。因 此即使第-電遷Vin+及第二電壓vin_之高低關係已切換，節 點W1及W2 _要較長之時間放電及充電來達到切換門私 VI ’因此使得數位結果峨的持續時間；亦因此輸出級之 數位結果訊號〇ut須要較長的時間進行㈣。上述㈣所需時 間的增加將縮減了 Data 3輸出之有效寬度並增加取樣失敗之 機率，以至整體系統時脈無法有效提升。 【發明内容】 本發明之目的為提供—種電壓比較器，具有較高之輸出轉 ，％速度及較低之整體運作電流。 201128622 本發明之另-目的為提供一種液晶顯示裝置驅動電路，具 有較尚之整體時脈及較低之整體運作電流。 本發明之另-目的為提供一種電壓比較器輸出的轉態加速 方法’用於增加電壓比較II之讎速度及減少電壓比較器所需 之整體運作電流。 本發明實施例之一的電壓比較器係用於比較第一電壓及第 二電壓Μ的包含電壓輸人部、輸出級、結果轉換部以及分流 部。電壓輸入部係分別根據第一電壓及第二電壓輸出第一電流 及第二電流’而輸出級將根據第-電流及第二電流之間的高低 輸出類比結絲號。結轉換着選雜根麵比結果訊號輸 出數位結果訊號，其中數位結果訊號之位準代表第一電壓及第 一電壓之間的高低關係。此外，電壓比較器進一步包含分流 部，電連接於電壓輸入部並根據類比結果訊號或數位結果訊號 來分流第一電流或第二電流其中之一。分流部可選擇性包 含一分流開關或一分流可變電阻，來分別根據數位結果訊號或 類比結果訊號來導通並同時部分分流第一電流或第二電流其 中之一。 在不同實施例中，電壓輸入部包含第一輸入部及第二輸入 部’分別根據第一電壓及第二電壓輸出第一電流及第二電流。 刀>’IL部包含第一分流部及第二分流部’分別平行電連接於第_一 輸出部及第二輸出部以供分流。此外，電壓比較器包含轉相 器，用於根據數位結果訊號輸出一反相數位結果訊號，其中數 位結果訊號及反相數位結果訊號將被分別輸入第一分流部及 第二分流部中的分流開關以使兩者中在任何時間中僅有一分 7 201128622 机部係為料’但*限於此。糾實補之翻財可用於根 據電壓比較器中的類比結果訊號來產生反相類比結果訊號，其 中上述兩類比訊號將被輸入到第一分流部之第一可變電阻及 第一分流部之第二可變電阻，並藉此來改變第—分流部及第二 分流部之等效電阻。 ° 一 【實施方式】 •本發明係揭露一種電壓比較器及該電壓比較器輸出的轉態 加速方法；特别是關於一種用於液晶顯示裝置驅動電路之比較 器及該比較器輸出的轉態加速方法。本發明之電壓比較器增加 電塵比較器中電流鏡之放電路徑並根據電壓比較結果來選擇 性對電流鏡之電流進行部分放電。藉由電流鏡之部分放電，本 發明之電壓比較器降低兩比較端間之壓差，因此當比較端兩端 電壓轉態時，本發明之電壓比較器之比較結果所需之轉態時間 較短。 “ 圖2所示為本發明電壓比較器1〇〇之電路圖。電壓比較器 100包含第一電流源200、第二電流源210、電壓輸入部3〇〇、 結果輸出部400、結果轉換部6〇〇及分流部500。本實施例之 電壓輸入部300係電連接於電源流並包含第一輸入部31〇及第 二輸入部320。本發明之第一輸入部310及第二輸入部32〇分 別接受第一電壓Vin+及第二電壓Vin_，其中第一輸入部31〇 及第二輸出端320選擇性根據第一電壓vin+及第二電壓vin_ 導通並輸出第一電流330及第二電流340至結果輸出部400。 為 201128622 在本實施例中，第一輸入部310及第二輸入部320分別是金屬 氧半場效電晶體（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect
Transistor, MOSFET)，但不限於此；在不同實施例中，第一輸 入部310及第二輸入部320亦包含雙極性電晶體（Bipolar JuncitonTransistor)和場效應電晶體（Field_EffeetTransist〇r) 或其他具有開關功能之電子元件。在圖2所示之實施例中，結 果輸出部400包含第一輸出部41〇以及第二輸出部42〇，其中
第一輸出部410及第二輸出部420分別接受第一電流330以及 第二電流340。第二輸出部420之閘極係電連接於第一輸出部 410之源極和閘極，因此第一電流33〇之幅度將影響到第二輸 出部420之開通與否以及第二輸出部42㈣源極驢。此外， 第-節點W1及第二節點W2具有寄生電容，因此第一電流33〇 及第二電流34G將對上述兩節點W2之寄生電容進行充 電並同時增加_ W1及W2之賴振幅。此外，在本實施例 中，第-電流330及第二電流34〇分別係與第一電麼及 第二電壓Vin-成正比，但不限於此；在不同實施例中，第一電 流330及第二電請之間的比例以及第—電流職第二電 :二::;of之VU1+及第二_ *之間的關係可因電壓 比杈益100之結構或使用的電晶體而有所變化。
多口果輸出部400進一击今人& ±人，A 430,其中第三輸出部43() /S—第二輸出# 以及社杲鏟躺_ 原極係電連接於第二電流源210 以及（果轉換部600。因此第：輪 入至結果_ _ 將被輸 、進步的處理。此外，第三輸出部 201128622 430之閘鋪電連接於第二輸人部之難(D㈣和第二輸 42〇之源極。因此第二輪出部42〇之源極電墨將決定第三輸 部430之導通與否以及結果轉換部_所收到之電壓。在本 施例中，帛三輸出部430位於第二節點W2之電壓係為—個類 比電壓，而該縣將被結果轉換部_轉換為一個具有正' 或負位準之數位電壓。 此外如圖2所示，分流部5〇〇包含一分流電晶體， 其中本實施例之分流電晶體51〇係為一金屬氧半場效電曰曰曰鲁 體。分流電晶體510之源極係電連接於第一輸出部物之源極 而閘極係同時電連接於第一輸出部彻以及第二輸出部必之 閘極。此外’分流部500包含一分流開關52〇，其中該分流開 關520之導通與否係由結果轉換部_之結果訊號來控制。本 實施例之結果轉換部_之輸出賴將被直接輸人到分流部 500之分流開關520，其中本實施例之結果轉換部_之结果 訊號係為-健具有正辦或貞轉讀健號。分流開關 520將於=果轉換部之輸&電壓於正位準卿树關閉及籲 導通’換言之’分流開關52〇將於結果轉換部_之輸出電壓 於負位準(Low)日夺開啟及斷連。本發明之分流開關汹係用於 在結果轉換部_結果訊號切換位準時選擇性開啟或關閉，以 藉此與第-輸出端分享部分第一電流33〇。換言之，當分流開 關520關閉並導通時，部分第一電流％◦將流向分流部·。 如此來，第-輸出部41〇所收到之第一電流量將相對地 減少，其中第一輪出部410及分流部500之間電流的比例實質 10 201128622 相同於兩者等效電阻之比例。換言之，第一輪出部仙及分产 - 部所分別收到之電流可藉由改變兩者等致電阻來補。藉 =上述圖2之結構，電壓比較器⑽可使用分流部·分配第 一電流330之功能來調整電壓比較器100位於第一節點W1 電壓’並進-步減少電壓比較H 100輸出切換位=所需的^ 間。 • 圖3所示為圖2所示電壓比較器⑽之運作時序圖，其 中圖3表示了第一電壓vin+、第二電壓Vin_、第一節點w卜 第二節點W2以及結果訊號⑽在不同情況及時機下的電壓。 請同時參簡2及圖3，在Data 2之持續時財，第一電壓 係兩於第二電壓vin-。因此相應增加的第一電流將持 續對第-節點W1之寄生電容進行充電，而相應減低的第二電 流340將持續對第二節點W2之寄生電容進行放電，亦因此第 • —節點W1及第二節點W2之電齡別對應且持續地增加及減 弱。此外，當第一節點W1及第二節‘點W2間的電廢差達到切 換Η檀AVI時，結果轉換部_所輸出之數位結杲訊號將自 低位準轉換到向位準，此時數位結果訊號將開啟分流部$⑻之 分流開關’並使部分第一電流330流向分流部·，而上述 第一節點W1之寄生電容電壓不僅不再增加且同時開始減 低。由此可見’第-節點W1之寄生電容電壓將不會隨著⑽ 2的持續而對應地一直被第一電流33〇充電到過高之電壓。如 11 201128622 . ‘ 此來，在Data 3的持續時間中及第一電壓心低於第二電 壓Vin-的情況下，第一節點W1及第二節點呢間的電麼差可 以早-點達到切換門檻Λνι，也因此同時縮短結果轉換部_
所輸出的數位結果訊號轉態所需的時間。如此一來，當第一電 壓Vm+向於第二電壓Vin_時(在⑽2的持續時間外第一節 點^及第二節點W2間的寄生電容輕差需要較少的時間來 充電及放雜來達到切換門檻Δνι，故切換門播崩數位結 果訊號轉態所需的時間也因此減少。 I 圖4及圖5所示為圖2所示電壓比較器1〇〇之變化實施例。 如圖4所示，分流部5〇〇包含分流電晶體51〇及一可變電阻 520，其中本實施例中輸入可變電阻52〇之電壓係為第四節點 W4之類比電壓。由此可見’可變電阻，及整個分流部湖 之有效電阻將持續地跟隨第四節點W4之電壓而改變；換言 之’本實施例第四節點W4之類比電壓以及分流部5〇〇之可變 電阻520動態地持續調整分流部5〇〇及第一輸出端所收到電流· 之間的比例。在圖5所示實施例中，第一電流源2〇〇及第二電 流源210之位置係相異於圖2所示之電壓比較器1〇〇，其中第 一電流源200係電連接於第一輸出部41〇、第二輸出部4加及 分流電晶體510。在不同實施例中，第一電流源2〇〇部及第二 電流源210部可用複數電壓源及電阻的組合來代替。此外，除 了第一電流源200及第二電流源210之位置之外，圖5所示之 電壓比較器100在功能及結構上係實質相同於圖2所示之電壓 12 201128622 ‘* 比較器100，故在此不加贅述 圖6所示為本發明電壓比較器100之變化實施例。如圖6 所示，結果輸出部400包含第一輸出部410、第二輪出部4加 第三輸出部430以及第四輸出部440,其中第一輸出部41〇及 第二輸出部420接受第-電流330而第三輸出端及第四輸出端 接受第二電流340。如圖6所示，第一輪出部41〇、第二輸出 部420、第三輸出部430以及第四輸出部44〇係為金屬^場 效電晶體，但不限於此。第-電流330係同時輸入第一輸出= 410之源極(Source)和閘極(Gate)。如圖6所示，第一輸出部41"〇 及第三輸出部430藉由閘極之電連接形成一電流鏡，故茂過= -輸出部之電流將實質上相等於流過第三輸㈣刚L之電 流。同樣地，第二輸出部420及第四輸出部44〇亦藉由閑極之 電連接形成電錢，_此流過第二輪_ 之電流 上相等於流過第四輸出部440之電流。 本實施例之龍比紐⑽純含紅輸㈣卩4 輸出部’其中第三輸出部之源極係電 五:出' 糊之漏極和閘級，因此流過第三輸 出』出 連接於第六輸出部之^ = 和閘級係電 輸出部及第六輸出部藉由上述 二因:當第三輸出部㈣複製第-輸出部之= 五輪出部·之電流將實質上相同於第三輸_〇 = 13 201128622 .. 電流。此外，第五輸出部450及第六輸出部46〇所形成之電流 鏡結構亦將使得第六輸出部460所輸出之電流實質上相同於 第三輸出部430及第五輸出部45〇的電流。換言之，電壓比較 盗100藉由複數電流鏡來複製第一電流330並同時在電壓比較 器100之不同位置輸出第—電流330。 此外’如圖6所示，電壓比較器1〇〇進一步包含第一分流 部700及第二分流部710，其中第一分流部7〇〇及第二分流部 710分別以平行方式電連接於第一輸出部41〇及第二輸出部籲 420。第一分流部700包含第一分流電晶體7〇1以及第一分流 開關702，而第二分流部710包含第二分流電晶體711以及第 二分流開關712。第一分流部700及第二分流部710之結構及 功能實質上與圖2所示之分流部相同，因此在此不加贅述。 如圖6所示’電壓比較器1〇〇進一步包含轉相器800，用 於接受結果轉換部600之結果訊號〇ut並產生一反相結果訊 0 號’其中結果訊號Out及反相結果訊號在任一時刻皆實質上具 有相同之振幅以及相反之極性。在本實施例中，結果訊號Out 及反相結果訊號將分別輸入第一分流開關702以及第二分流 開關712。由於結果訊號Out及反相結果訊號具有相反之極 性，因此僅兩訊號其中之一可位於正位準而另一訊號則是位於 負位準。因此第一分流開關702及第二分流開關712在任何時 間中僅有一個可以導通。在本實施例中，第一分流開關702將 在結果訊號Out位於正位準時導通，而第二分流開關712將在 14 201128622 ^ . 結果訊號Out位於負位準時導通。 圖7所是為圖6所示電壓比較器100之時序圖，其中圖7 顯示了電壓比較器100之不同節點在不同情況及時機下的電 壓，其中圖3表示了第一電壓vin+、第二電壓νώ_、第一節 點W1、第一f卩點W2以及結果訊號〇ut在不同情況及時機下 的電壓。請同時參照圖6及圖7’在Data 1之持續時間中，第 一電壓Vm+係低於第二電壓Vin-，因此對應減少的第一電流 330將對第一節點W1之寄生電容持續進行放電，而對應增加 的第二電流340將持續對第二節點|2之寄生電容持續進行充 電。當兩節點W1，W2之電壓差達到切換門檀時，結果轉換部 6〇〇所輪出的數位結果訊號將從正位準轉到負位準。此時，正 位準之結果訊號將開啟第一分流開關7〇2以使其開路，並藉此 增加第一輸出部410所收到之電流。同樣地，負位準之反相結 杲訊號將關閉第二分流開關712以使其導通以分流部分第二 _ 電流340 ’並同時減少第二輸出部420所收到第二電流340。 此外，上述第二電流340的減少將停止第二節點W2電壓之累 積且進一步降低第二節點W2之電壓。如此一來，第二節點 W2之寄生電容電壓將不會隨著Data 1的持續而一直被第二電 流341充電到過高的電壓。如此一來，在Data 2的持續時間及 第一電壓Vin+低於第二電壓Vin-的情況下，第一節點W1及 第二節點W2可經由第一電流330及第二電流340之充電及放 電而使兩節點的電壓差可較早達到切換門檻Λνι，也使得結 果轉換部600之數位結果訊號Out可較早自負位準切換到正位 15 201128622 準。如此一來，結果訊號0ut可較早並正確地反應第一電壓 Vin+及第二電壓Vin-之間的高低關係。 如圖7所示，當第一分流開關7〇2導通時，部分第一電流 330將自第一輸入部31〇流入第一分流部7〇〇。此時，電壓比 較器100位於第一節點W1之電壓將因部分第一電流330流向 第一分流部700而停止累積。同樣地，當第二分流開關712導 通時’部分第二電流340將自第二輸入部32〇流入第二分流部 710，同時電壓比較器100位於第二節點W2之電壓將因部分 第二電流330流向第二分流部71〇而停止累積。 圖8所示為圖6所示電壓比較器1〇〇之變化實施例。在圖 8所不之實施例中，第一分流部7〇〇包含第一分流電晶體7〇1 及第-可變電阻702,而第二分流部71〇包含第二分流電晶體 711及第二可變電阻712。在本實施例中，第二節點W2之類 比電壓係同時被輸入到第一可變電阻7〇2以及轉相器8⑻，其 中轉相器8〇(H系電連接於第二節，點Μ以接受類比電壓。將根 據該類比電壓輸出一反相類比電壓，其中類比電壓及反相類比 電壓具有在任何時間皆實質上具有相同之振幅以及相反之相 位。由此可見，第-可變電阻702、第一分流部7〇〇、第二可 變電阻712及第二分流部71 〇之等效電阻將持續地跟隨第二節 點W2之類比電壓而改變。因第一分流部等效阻抗係持續 地改變’故第一分流部700及第一輸出部410所分到的電流亦 將持續地改變。同樣地，第二分流部71〇及第二輸出部42〇之 16 201128622 間的電流比例將因第二分流部710等效阻抗的變化而持續地 改變。 在圖9所示之實施例中，第一電流源200及電壓源之位置 係相異於圖6所示之電壓比較器1〇〇。在圖9所示之實施例中， 電壓比較器100之元件與第一電流源200及地(Ground)之相對 位置係相異於圖6所示之電壓比較器，其中第一電流源2〇〇係 電連接於第一輸出部410、第二輸出部420、第一分流電晶體 701以及第二分流電晶體711。在不同實施例中，第一電流源 200可用複數電壓源及電阻的組合來代替。此外，除了第一電 流源200之位置之外，圖9所示之電壓比較器1〇〇在功能及結 構上係實質相同於圖2所示之電壓比較器100，故在此不加贅 述。 圖10所示為本發明電壓比較器之轉態加速方法。如圖1〇 所示，轉態加速方法包含步驟1〇〇〇，接受第一電壓及第二電 壓並分別自第-輸出端及第二輸出端輸出第—電流及第二電 流。在本實施例中’第一電流實質上係與第一電壓成正比，而 第-電/1實質上係與第二電壓成正比。轉態力成方法包含步驟 1010’根據第-電流及第二電流之高低輸出類比結果訊號。在 本實施例巾，第—電流及第二電流將於電壓比健之第-節點 及第二節點分別累積電壓。電壓比較祕於—結果輸出部輸出 員、’σ果訊號’其中類比結果訊號之極性代表第一電壓及第二 電壓間的高低而類比結果訊號之振幅係為兩電壓間的差距。 17 201128622 圖10所示之轉態加速方法進一步包含步驟1120，將類 比結果訊號轉換為一數位結果訊號。本實施例之電壓比較器包 含一結果轉換部’將結果輸出部之類比結果訊號轉換成一個具 正位準或負位準之數位結果訊號。在本發明轉態加速方法中， 步驟1130包含根據類比結果訊號或數位結果訊號之相位來將 第一電流或第二電流較高之一部分引流。在本實施例中，當數 位結果訊號轉換極性時，步驟113〇將藉由引流來降低第一電 流及第二電流之中較高之一所引發之節點電壓累積，以使得兩 節點間的電壓差距不至於的過大。因此當下次第一電壓及第二 電壓之r%侧係改變時，第―節點和第二節·關的電壓差可以 早點達到切換門檻以使結果轉換部切換數位結果訊號之極 性。如此一來’步驟113〇可藉由分流之步驟來加速數位結果 訊號的切換所需之時間並提升電壓比較器比較賴之正麵 和速度。 然刖述的贿及断已揭林發明讀佳實施例，必 瞭解到各種縣、許錄改和取代可驗肋本發明較佳實 例’ ^不會脱離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之 神及範圍。縣雜#者將可體會本發明可缺用於 式-構、佈置、比例、材料、元件和組件的修改。因此， 文於此所揭叫實_於财觀點，毅 : 一法均4物，並不限於先前的描述。 201128622 【圖式簡單說明】 圖1A所示為習知電壓比較器之電路圖； 圖1B所示為圖1A所示習知電壓比較器之運作時序圖； 圖2所示為本發明電壓比較器之電路圖； 圖3所示為圖2所示電壓比較器之運作時序圖； 圖4及圖5所示為圖2所示電壓比較器之變化實施例； 圖6所示為本發明電壓比較器之變化實施例； • 圖7所示為圖6所示電壓比較器之運作時序圖； 圖8及圖9所示為圖6所示電壓比較器之變化實施例；以及 圖10所示為本發明電壓比較器輸出的轉態加速方法。 【主要元件符號說明】 100電壓比較器 200第一電流源 210第二電流源 ® 300電壓輸入部 310第一輸入部 320第二輸入部 330第一電流 340第二電流 400結果輸出部 410第一輸出部 420第二輸出部 430第三輸出部 440第四輸出部 19 201128622 450第五輸出部 460第六輸出部 500分流部 510分流電晶體 520分流開關，可變電阻 600結果轉換部 700第一分流部 701第一分流電晶體 702第一分流開關，第一可變電阻 710第二分流部 711第二分流電晶體 712第二分流開關，第二可變電阻 800轉相器
Oiit結果訊號
Vin+第一電壓
Vin-第二電壓 W1第一節點 W2第二節點
20