TW201317955A - 正負壓輸入操作放大器組 - Google Patents

正負壓輸入操作放大器組 Download PDF

Info

Publication number
TW201317955A
TW201317955A TW100137591A TW100137591A TW201317955A TW 201317955 A TW201317955 A TW 201317955A TW 100137591 A TW100137591 A TW 100137591A TW 100137591 A TW100137591 A TW 100137591A TW 201317955 A TW201317955 A TW 201317955A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
source
positive
type transistor
negative
Prior art date
Application number
TW100137591A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI431587B (zh
Inventor
Yen-Cheng Cheng
hao-yuan Zheng
Original Assignee
Orise Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orise Technology Co Ltd filed Critical Orise Technology Co Ltd
Priority to TW100137591A priority Critical patent/TWI431587B/zh
Priority to US13/611,213 priority patent/US8692618B2/en
Publication of TW201317955A publication Critical patent/TW201317955A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI431587B publication Critical patent/TWI431587B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45183—Long tailed pairs
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3614—Control of polarity reversal in general
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611—Control of matrices with row and column drivers
    • G09G3/3685—Details of drivers for data electrodes
    • G09G3/3688—Details of drivers for data electrodes suitable for active matrices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/4521—Complementary long tailed pairs having parallel inputs and being supplied in parallel
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0264—Details of driving circuits
    • G09G2310/0291—Details of output amplifiers or buffers arranged for use in a driving circuit
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2330/00—Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/02—Details of power systems and of start or stop of display operation
    • G09G2330/021—Power management, e.g. power saving
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45166—Only one input of the dif amp being used for an input signal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

一種正負壓輸入操作放大器組，包括一正操作放大器與一負操作放大器，其中，正操作放大器與負操作放大器皆具有較少的佈局面積，以及較少的靜態電流，進而降低電能的損耗。

Description

正負壓輸入操作放大器組
本發明是有關於一種操作放大器(operation amplifier)，且特別是有關於一種源驅動器(source driver)中的正負壓操作放大器組。
請參照第1圖，其所繪示為液晶顯示面板的示意圖。液晶顯示面板包括一閘驅動器(gate driver)120、源驅動器(source driver)110、以及一薄膜電晶體陣列(TFT array)100。薄膜電晶體陣列100中包括複數個像素單元(pixel unit)P11~Pnn，閘驅動器120連接至薄膜電晶體陣列100中的複數條閘極線(gate line)，用以由上而下的依序在閘極線上產生閘脈波(gate pulse)。其中，一個閘脈波信號用以開啟一整列的像素單元。再者，因應每個閘脈波的產生，源驅動器110根據影像資料(Data)產生複數個源信號(source signal)，經由薄膜電晶體陣列100中的複數條源極線(source line)傳遞至開啟的像素單元。
請參照第2圖，其所繪示為源驅動器110的電路方塊示意圖。數位的影像信號(Data)輸入源驅動器110後，準位切換器(level shifter)112改變影像信號(Data)的邏輯準位，進而輸入至數位/類比轉換器(DAC，digital analog converter)114。數位/類比轉換器114產生複數個輸入信號至輸出緩衝單元(output buffering unit)116後，產生複數個源信號(O1~On)至複數條源極線。
在某些特定的薄膜電晶體陣列100中(例如，點轉換液晶顯示面板(Dot inversion LCD panel))，由於特殊的像素單元排列方式，需要控制源驅動器110使得相鄰的源信號(O1~On)為相異極性，並且單一個源信號的前後筆資料之極性也要相異。舉例來說，於第一個閘脈波產生時，複數條源極線上的複數個源信號(O1~On)極性為(+,-,+,-,...+,-)，於第二個閘脈波產生時，複數條源極線上的複數個源信號(O1~On)極性為(-,+,-,+,...-,+)，於第三個閘脈波產生時，複數條源極線上的複數個源信號(O1~On)極性為(+,-,+,-,...+,-)，並依此類推。
而針對上述輸出緩衝單元116即需要利用到正負壓輸入操作放大器組(positive and negative voltage input operation amplifier set)116a~116z，其中每個正負壓輸入操作放大器組可產生二個極性不同的輸出信號至相鄰的二源極線。
請參照第3圖，其所繪示為正負壓輸入操作放大器組示意圖。正負壓輸入操作放大器組116a中包括一正操作放大器POP、一負操作放大器NOP、與一切換單元SW。其中，正操作放大器POP與負操作放大器NOP皆為輸入軌對軌(rail to rail)的操作放大器，亦即正操作放大器POP的輸入信號與輸出信號的範圍皆在正電壓源(PAVDD)與接地電壓源(GND)之間，以及負操作放大器NOP的輸入信號與輸出信號的範圍皆在接地電壓源(GND)與負電壓源(NAVDD)與之間。
正操作放大器POP的二電源端分別連接至一正電壓源(PAVDD)以及一接地電壓源(GND)，第一輸入信號(IN1)連接至正操作放大器POP的正輸入端，正操作放大器POP的輸出信號(第一輸出信號OUT1)回授至正操作放大器POP的負輸入端。因此，第一輸出信號(OUT1)等於第一輸入信號(IN1)，且第一輸入信號(IN1)的電壓輸入範圍限制在正電壓源(PAVDD)以及接地電壓源(GND)之間。
負操作放大器NOP的二電源端連接至一接地電壓源(GND)以及一負電壓源(NAVDD)，第二輸入信號(IN2)連接至負操作放大器NOP的正輸入端，負操作放大器NOP的輸出信號(第二輸出信號OUT2)回授至負操作放大器NOP的負輸入端。因此，第二輸出信號(OUT2)等於第二輸入信號(IN2)，且第二輸入信號(IN2)的電壓輸入範圍限制在接地電壓源(GND)以及負電壓源(NAVDD)之間。
切換單元SW具有二個狀態。於切換單元SW的第一狀態時，切換單元SW將第一輸出信號(OUT1)切換為正極性的第一源信號(O1)，將第二輸出信號(OUT2)切換為負極性的第二源信號(O2)。於切換單元SW的第二狀態時，切換單元SW將第一輸出信號(OUT1)切換為正極性的第二源信號(O2)，以及將第二輸出信號(OUT2)切換為負極性的第一源信號(O1)。因此，當切換單元SW在二個狀態之間切換，進而使得相鄰的源信號(O1~On)為相異極性，並且單一個源信號的前後筆資料之極性亦為相異。
請參照第4A圖與4B圖，其所繪示為習知正負壓輸入操作放大器組中的正操作放大器以及負操作放大器的電路方塊圖。
如第4A圖所示，正操作放大器(POP)中包括：一第一P型電晶體MP1與第二P型電晶體MP2組成的第一差動對(first differential pair)、第一電流源(current source)I1、第一作用區(active region)控制電路402、一第一N型電晶體MN1與第二N型電晶體MN2組成的第二差動對、第二電流源I2、第二作用區控制電路404、以及輸出級電路(output stage circuit)406。
第一P型電晶體MP1閘極為正操作放大器(POP)的正輸入端(+)可接收第一輸入信號(IN1)，第二P型電晶體MP2閘極為正操作放大器(POP)的負輸入端(-)。第一P型電晶體MP1的源極與正電壓源(PAVDD)之間連接第一電流源I1，第一P型電晶體MP1的源極與第二P型電晶體MP2的源極相連接。第一作用區控制電路402第一端連接至第一P型電晶體MP1的汲極，第二端連接至第二P型電晶體MP2的汲極，第三端連接至接地電壓源(GND)。而第一電流源I1以及第一作用區控制電路402係控制第一P型電晶體MP1與第二P型電晶體MP2操作在作用區。
第一N型電晶體MN1的閘極連接至第一P型電晶體MP1閘極，第二N型電晶體MN2的閘極連接至第二P型電晶體MP2的閘極。第一N型電晶體MN1的源極與接地電壓源(GND)之間連接第二電流源I2，第一N型電晶體MN1的源極與第二N型電晶體MN2的源極相連接。第二作用區控制電路404第一端連接至第一N型電晶體MN1的汲極，第二端連接至第二N型電晶體MN2的汲極，第三端連接至正電壓源(PAVDD)，其中第二電流源I2以及第二作用區控制電路404係控制第一N型電晶體MN1與第二N型電晶體MN2操作於作用區。
輸出級電路406二電源端連接於正電壓源(PAVDD)與接地電壓源(GND)之間，第一端連接至第二N型電晶體MN2的汲極，第二端連接至第一P型電晶體MP1的汲極，輸出端連接至第二P型電晶體MP2的閘極，並且產生第一輸出信號(OUT1)。
第4B圖所示的負操作放大器(NOP)電路與第4A圖的正操作放大器(POP)電路結構完全相同。其差異僅在於，負操作放大器(NOP)的正輸入端(+)接收第二輸入信號(IN2)，輸出級電路406的輸出端產生第二輸出信號(OUT1)，其中電源端分別為接地電壓源(GND)以及負電壓源(NAVDD)。
由第4A圖與第4B圖可知，一個操作放大器中需要利用二個差動對來達到軌對軌(rail to rail)的效果，其中前述差動對分別需要一個作用區控制電路以及一電流源用以控制操作在作用區。因此，習知正負壓輸入操作放大器組共需要四個差動對、四個電流源、以及四個作用區控制電路，進而將造成佈局面積(layout area)大增，以及靜態電流太高造成更多的電能損耗。
本發明的目的係提出一種正負壓輸入操作放大器組具有較少的佈局面積大增，以及較少的靜態電流。
本發明係有關於一種正負壓操作放大器組，適用於一源極驅動器，用以接收一第一電源電壓、一第二電源電壓、以及一第三電源電壓，其中，該第一電源電壓大於該第二電源電壓，以及該第二電源電壓大於該第三電源電壓，該正負壓操作放大器組包括：一正操作放大器，用以接收一第一輸入信號，進而產生一第一輸出信號，其中，該第一輸入信號與該第一輸出信號係操作在該第一電源電壓與該第二電源電壓之間，該正操作放大器更包括：一第一N型電晶體，具有一第一閘極為該正操作放大器的一正輸入端，用以接收該第一輸入信號；一第二N型電晶體，具有一第二閘極為該正操作放大器的一負輸入端，該第一N型電晶體的一第一源極與該第二N型電晶體的一第二源極連接至一第一節點；一第三N型電晶體，具有一第三汲極連接至該第一節點，一第三閘極接收該第二電源電壓，以及一第三源極連接至一第二節點；一第一作用區控制電路，具有一第一端用以連接至該第一N型電晶體的一第一汲極，一第二端用以連接至該第二N型電晶體的一第二汲極，以及一第三端用以連接至該第一電源電壓；一第一電流源，連接於該第二節點與該第三電源電壓之間，該第一電流源與該第一作用區控制電路係控制該第一N型電晶體與該第二N型電晶體操作於一作用區；以及一第一輸出級電路，具有一第一電源端與一第二電源端分別連接於該第一電源電壓與該第二電源電壓，一輸入端連接至該第二汲極，以及一輸出端連接至該第二閘極，用以產生該第一輸出信號；一負操作放大器，用以接收一第二輸入信號，進而產生一第二輸出信號，該第二輸入信號與該第二輸出信號係操作在該第二電源電壓與該第三電源電壓之間；以及一切換單元，當於一第一狀態時，將該第一輸出信號切換為一第一源信號，將該第二輸出信號切換為一第二源信號，以及當於一第二狀態時，將該第一輸出信號切換為該第二源信號，將該第二輸出信號切換為該第一源信號，進而控制該第一源信號與該第二源信號的極性變化。
本發明係有關於一種正負壓操作放大器組，適用於一源極驅動器，接收一第一電源電壓、一第二電源電壓、以及一第三電源電壓，其中該第一電源電壓大於該第二電源電壓，該第二電源電壓大於該第三電源電壓，該正負壓操作放大器組包括：一正操作放大器，用以接收一第一輸入信號，進而產生一第一輸出信號，其中，該第一輸入信號與該第一輸出信號係操作在該第一電源電壓與該第二電源電壓之間；一負操作放大器，用以接收一第二輸入信號，進而產生一第二輸出信號，其中，該第二輸入信號與該第二輸出信號係操作在該第二電源電壓與該第三電源電壓之間，該負操作放大器更包括：一第一P型電晶體，具有一第一閘極為該負操作放大器的一正輸入端，用以接收該第二輸入信號；一第二P型電晶體，具有一第二閘極為該負操作放大器的一負輸入端，該第一P型電晶體的一第一源極與該第二P型電晶體的一第二源極連接至一第一節點；一第三P型電晶體，具有一第三汲極連接至該第一節點，一第三閘極接收該第二電源電壓，以及一第三源極連接至一第二節點；一第一作用區控制電路，具有一第一端用以連接至該第一P型電晶體的一第一汲極，一第二端用以連接至該第二P型電晶體的一第二汲極，以及一第三端用以連接至該第三電源電壓；一第一電流源，連接於該第二節點與該第一電源電壓之間，該第一電流源與該第一作用區控制電路係控制該第一P型電晶體與該第二P型電晶體操作於一作用區；以及一第一輸出級電路，具有一第一電源端與一第二電源端分別連接於該第二電源電壓與該第三電源電壓，一輸入端連接至該第一汲極，以及一輸出端連接至該第二閘極，用以產生該第二輸出信號；以及一切換單元，當於一第一狀態時，將該第一輸出信號切換為一第一源信號，將該第二輸出信號切換為一第二源信號，以及當於一第二狀態時，將該第一輸出信號切換為該第二源信號，將該第二輸出信號切換為該第一源信號，進而控制該第一源信號與該第二源信號的極性變化。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
由第3圖之說明可知，正負壓輸入操作放大器組的電源電壓共包含正電壓源(PAVDD)、接地電壓源(GND)、負電壓源(NAVDD)。本發明所提出之正負壓輸入操作放大器組包括一正操作放大器POP、一負操作放大器NOP、與一切換單元，其中，本發明主要的特徵在於改進正操作放大器POP與負操作放大器NOP的構造，進而使得佈局面積小以及具有靜態電流低的優點。
請參照第5A圖與5B圖，其所繪示為本發明正負壓輸入操作放大器組中的正操作放大器以及負操作放大器的電路方塊圖。
如第5A圖所示，正操作放大器(POP)包括第一電流源I1、第一作用區控制電路502、一第一N型電晶體MN1與第二N型電晶體MN2組成的第一差動對、一第三N型電晶體MN3、以及第一輸出級電路504。
第一N型電晶體MN1的閘極為正操作放大器(POP)的正輸入端(+)，用以接收第一輸入信號(IN1)，第二N型電晶體MN2的閘極為正操作放大器(POP)的負輸入端(-)。第一N型電晶體MN1的源極與第二N型電晶體MN2的源極連接於節點a。第三N型電晶體的汲極連接至節點a，其閘極接收接地電壓源GND，以及其源極連接至節點b，其中節點b與負電壓源(NAVDD)之間連接第一電流源I1。第一作用區控制電路502的第一端連接至第一N型電晶體MN1汲極，第二端連接至第二N型電晶體MN2汲極，以及第三端連接至正電壓源(PAVDD)。其中，第一電流源I1以及第一作用區控制電路502係用以控制第一N型電晶體MN1與第二N型電晶體MN2操作於作用區。
第一輸出級電路504的電源端連接於正電壓源(PAVDD)與接地電壓源(GND)之間，輸入端連接至第二N型電晶體MN2的汲極，以及輸出端連接至第二N型電晶體MN2的閘極並且產生第一輸出信號(OUT1)。在正操作放大器(POP)正常運作時，第一輸入信號(IN1)、第一輸出級電路504輸入端的信號、以及第一輸出信號(OUT1)皆相同。
第5B圖負操作放大器(NOP)包括第二電流源I2、第二作用區控制電路506、一第一P型電晶體MP1與第二P型電晶體MP2組成的第二差動對、一第三P型電晶體MP3、以及第二輸出級電路508。
第一P型電晶體MP1的閘極為負操作放大器(NOP)的正輸入端(+)，用以接收第二輸入信號(IN2)，第二P型電晶體MP2的閘極為負操作放大器(NOP)的負輸入端(-)。第一P型電晶體MP1的源極與第二P型電晶體MP2源極連接至節點c。第三P型電晶體MP3汲極連接至節點c，閘極連接至接地電壓源(GND)，源極連接至節點d。節點d與正電壓源(PAVDD)之間連接第二電流源I2。第二作用區控制電路506第一端連接至第一P型電晶體MP1汲極，第二端連接至第二P型電晶體MP2汲極，以及第三端連接至負電壓源(NAVDD)。其中，第二電流源I2與第二作用區控制電路506係用以控制第一P型電晶體MP1與第二P型電晶體MP2操作於作用區。
第二輸出級電路508的電源端分別連接於接地電壓源(GND)與負電壓源(NAVDD)之間，其輸入端連接至第一P型電晶體MP1的汲極，以及其輸出端連接至第二P型電晶體MP2閘極並且用以產生第二輸出信號(OUT2)。在負操作放大器(NOP)正常運作時，第二輸入信號(IN2)、第二輸出級電路508入端的信號、以及第二輸出信號(OUT2)皆相同。再者，本發明並不限定第一輸出級電路504與第二輸出級電路508的電路結構，其僅作為一個緩衝器的用途。
再者，本發明的切換單元與圖3的切換單元具有相同功效。亦即，切換單元具有二個狀態。於切換單元的第一狀態時，切換單元SW將第一輸出信號(OUT1)切換為正極性的第一源信號(O1)，將第二輸出信號(OUT2)切換為負極性的第二源信號(O2)。於切換單元SW的第二狀態時，切換單元SW將第一輸出信號(OUT1)切換為正極性的第二源信號(O2)，以及將第二輸出信號(OUT2)切換為負極性的第一源信號(O1)。
由第5A圖與第5B圖可知，本發明的正負壓輸入操作放大器組中僅有二差動對、二電流源、以及二作用區控制電路。因此，相較於習知正負壓輸入操作放大器組，本發明確實具有較小的佈局面積，並且由於電流源數目的減少，使得靜態電流較低並且減少電能損耗。以下詳細介紹本發明正操作放大器(POP)以及負操作放大器(NOP)的運作原理。
假設正電壓源(PAVDD)為+5V、接地電壓源(GND)為0V、負電壓源(NAVDD)為-5V，其中，正操作放大器(POP)以及負操作放大器(NOP)係以耐壓5V的電晶體來進行設計。
在正操作放大器(POP)中，假設第一輸入信號(IN1)為0V時，第一輸出信號(OUT1)也為0V。因此，節點a電壓為Vng1-Vngs1=Vng2-Vngs2=0V-Vthn，其中，Vng1為第一N型電晶體MN1的閘極電壓、Vng2為第二N型電晶體MN2的閘極電壓、Vngs1為第一N電晶體MN1的閘源極電壓、Vngs2為第二N電晶體MN2的閘源極電壓、Vthn為N型電晶體的正值臨限電壓(threshold voltage)。節點b電壓為Vng3-Vgs3=0V-Vthn，其中，Vng3為第三N型電晶體MN3閘極電壓、Vngs3為第三N電晶體MN3的閘源極電壓。很明顯地，此時節點a與節點b之間電壓幾乎相等，所以第三N型電晶體MN3在其耐壓(5V)範圍之內。
在正操作放大器(POP)中，假設第一輸入信號(IN1)為+5V時，第一輸出信號(OUT1)也為+5V。因此，節點a電壓為Vng1-Vngs1=Vng2-Vngs2=5V-Vthn。節點b電壓為Vng3-Vngs3=0V-Vthn。很明顯地，此時節點a與節點b之間電壓約為+5V，所以第三N型電晶體MN3在其耐壓(5V)範圍之內。
由上述的說明可知，不論第一輸入信號(IN1)在0V至+5V之間變化時，正操作放大器(POP)皆可正常操作。
在負操作放大器(NOP)中，假設第二輸入信號(IN2)為-5V時，第二輸出信號(OUT2)也為-5V。因此，節點c電壓為Vpg1-Vpgs1=Vpg2-Vpgs2=-5V-Vthp，其中，Vpg1為第一P型電晶體MP1的閘極電壓、Vpg2為第二P型電晶體MP2的閘極電壓、Vpgs1為第一P電晶體MP1的閘源極電壓、Vpgs2為第二P電晶體MP2的閘源極電壓、Vthp為P型電晶體的負值臨限電壓。節點d電壓為Vpg3-Vpgs3=0V-Vthp，其中，Vpg3為第三P型電晶體MP3閘極電壓、Vpgs3為第三P電晶體MP3的閘源極電壓。很明顯地，此時節點d與節點c之間電壓約為+5V，所以第三P型電晶體MP3在其耐壓(5V)範圍之內。
在負操作放大器(NOP)中，假設第二輸入信號(IN2)為0V時，第二輸出信號(OUT2)也為0V。因此，節點c電壓為Vpg1-Vpgs1=Vpg2-Vpgs2=0V-Vthp。節點d電壓為Vpg3-Vpgs3=0V-Vthn。很明顯地，此時節點d與節點c之間電壓幾乎相等，所以第三P型電晶體MP3在其耐壓(5V)範圍之內。
由上述的說明可知，不論第二輸入信號(IN2)在-5V至0V之間變化時，負操作放大器(NOP)皆可正常操作。
由上述的說明可知，本發明的優點係提出一種正負壓輸入操作放大器組，其正操作放大器(POP)與負操作放大器(NOP)皆具有較少的佈局面積，以及較少的靜態電流，進而可有效地降低電能的損耗。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．薄膜電晶體陣列
110．．．源驅動器
112．．．準位切換器
114．．．數位/類比轉換器
116．．．輸出緩衝單元
116a~116z．．．正負壓輸入操作放大器組
120．．．閘驅動器
402．．．第一作用區控制電路
404．．．第二作用區控制電路
406．．．輸出級電路
502．．．第一作用區控制電路
504．．．第一輸出級電路
506．．．第二作用區控制電路
508．．．第二輸出級電路
第1圖所繪示為液晶顯示面板的示意圖。
第2圖所繪示為源驅動器的電路方塊示意圖。
第3圖所繪示為正負壓輸入操作放大器組示意圖。
第4A圖與4B圖所繪示為習知正負壓輸入操作放大器組中的正操作放大器以及負操作放大器的電路方塊圖。
第5A圖與5B圖所繪示為本發明正負壓輸入操作放大器組中的正操作放大器以及負操作放大器的電路方塊圖。
502．．．第一作用區控制電路
504．．．第一輸出級電路

Claims (11)

  1. 一種正負壓操作放大器組，適用於一源極驅動器，用以接收一第一電源電壓、一第二電源電壓、以及一第三電源電壓，其中，該第一電源電壓大於該第二電源電壓，以及該第二電源電壓大於該第三電源電壓，該正負壓操作放大器組包括：一正操作放大器，用以接收一第一輸入信號，進而產生一第一輸出信號，其中，該第一輸入信號與該第一輸出信號係操作在該第一電源電壓與該第二電源電壓之間，該正操作放大器更包括：一第一N型電晶體，具有一第一閘極為該正操作放大器的一正輸入端，用以接收該第一輸入信號；一第二N型電晶體，具有一第二閘極為該正操作放大器的一負輸入端，該第一N型電晶體的一第一源極與該第二N型電晶體的一第二源極連接至一第一節點；一第三N型電晶體，具有一第三汲極連接至該第一節點，一第三閘極接收該第二電源電壓，以及一第三源極連接至一第二節點；一第一作用區控制電路，具有一第一端用以連接至該第一N型電晶體的一第一汲極，一第二端用以連接至該第二N型電晶體的一第二汲極，以及一第三端用以連接至該第一電源電壓；一第一電流源，連接於該第二節點與該第三電源電壓之間，該第一電流源與該第一作用區控制電路係控制該第一N型電晶體與該第二N型電晶體操作於一作用區；以及一第一輸出級電路，具有一第一電源端與一第二電源端分別連接於該第一電源電壓與該第二電源電壓，一輸入端連接至該第二汲極，以及一輸出端連接至該第二閘極，用以產生該第一輸出信號；一負操作放大器，用以接收一第二輸入信號，進而產生一第二輸出信號，該第二輸入信號與該第二輸出信號係操作在該第二電源電壓與該第三電源電壓之間；以及一切換單元，當於一第一狀態時，將該第一輸出信號切換為一第一源信號，將該第二輸出信號切換為一第二源信號，以及當於一第二狀態時，將該第一輸出信號切換為該第二源信號，將該第二輸出信號切換為該第一源信號，進而控制該第一源信號與該第二源信號的極性變化。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之正負壓操作放大器組，其中該負操作放大器更包括：一第一P型電晶體，具有一第四閘極為該負操作放大器的一正輸入端，用以接收該第二輸入信號；一第二P型電晶體，具有一第五閘極為該負操作放大器的一負輸入端，該第一P型電晶體的一第四源極與該第二P型電晶體的一第五源極連接至一第三節點；一第三P型電晶體，具有一第六汲極連接至該第三節點，一第六閘極接收該第二電源電壓，以及一第六源極連接至一第四節點；一第二作用區控制電路，包括一第一端連接至該第一P型電晶體的一第四汲極，一第二端連接至該第二P型電晶體的一第五汲極，以及一第三端連接至該第三電源電壓；一第二電流源，連接於該第四節點與該第一電源電壓之間，其中，該第二電流源與該第二作用區控制電路係控制該第一P型電晶體與該第二P型電晶體操作於該作用區；以及一第二輸出級電路，具有一第三電源端與一第四電源端分別連接於該第二電源電壓與該第三電源電壓，一輸入端連接至該第四汲極，以及一輸出端連接至該第五閘極，用以產生該第二輸出信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之正負壓操作放大器組，其中該第一輸出級電路與該第二輸出級電路係為一緩衝器。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之正負壓操作放大器組，其中該第一電源電壓為5V、該第二電源電壓為0V、以及該第三電源電壓為5V。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之正負壓操作放大器組，其中該第一電源電壓為正電壓源，該第二電源電壓為接地電壓源，以及該第三電源電壓為負電壓源。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之正負壓操作放大器組，其中該正操作放大器與該負操作放大器為輸入軌對軌的操作放大器。
  7. 一種正負壓操作放大器組，適用於一源極驅動器，接收一第一電源電壓、一第二電源電壓、以及一第三電源電壓，其中該第一電源電壓大於該第二電源電壓，該第二電源電壓大於該第三電源電壓，該正負壓操作放大器組包括：一正操作放大器，用以接收一第一輸入信號，進而產生一第一輸出信號，其中，該第一輸入信號與該第一輸出信號係操作在該第一電源電壓與該第二電源電壓之間；一負操作放大器，用以接收一第二輸入信號，進而產生一第二輸出信號，其中，該第二輸入信號與該第二輸出信號係操作在該第二電源電壓與該第三電源電壓之間，該負操作放大器更包括：一第一P型電晶體，具有一第一閘極為該負操作放大器的一正輸入端，用以接收該第二輸入信號；一第二P型電晶體，具有一第二閘極為該負操作放大器的一負輸入端，該第一P型電晶體的一第一源極與該第二P型電晶體的一第二源極連接至一第一節點；一第三P型電晶體，具有一第三汲極連接至該第一節點，一第三閘極接收該第二電源電壓，以及一第三源極連接至一第二節點；一第一作用區控制電路，具有一第一端用以連接至該第一P型電晶體的一第一汲極，一第二端用以連接至該第二P型電晶體的一第二汲極，以及一第三端用以連接至該第三電源電壓；一第一電流源，連接於該第二節點與該第一電源電壓之間，該第一電流源與該第一作用區控制電路係控制該第一P型電晶體與該第二P型電晶體操作於一作用區；以及一第一輸出級電路，具有一第一電源端與一第二電源端分別連接於該第二電源電壓與該第三電源電壓，一輸入端連接至該第一汲極，以及一輸出端連接至該第二閘極，用以產生該第二輸出信號；以及一切換單元，當於一第一狀態時，將該第一輸出信號切換為一第一源信號，將該第二輸出信號切換為一第二源信號，以及當於一第二狀態時，將該第一輸出信號切換為該第二源信號，將該第二輸出信號切換為該第一源信號，進而控制該第一源信號與該第二源信號的極性變化。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之正負壓操作放大器組，其中該第一輸出級電路係為一緩衝器。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之正負壓操作放大器組，其中該第一電源電壓為5V、該第二電源電壓為0V、以及該第三電源電壓為5V。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之正負壓操作放大器組，其中該第一電源電壓為正電壓源，該第二電源電壓為接地電壓源，以及該第三電源電壓為負電壓源。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之正負壓操作放大器組，其中該正操作放大器與該負操作放大器為輸入軌對軌的操作放大器。
TW100137591A 2011-10-17 2011-10-17 正負壓輸入操作放大器組 TWI431587B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100137591A TWI431587B (zh) 2011-10-17 2011-10-17 正負壓輸入操作放大器組
US13/611,213 US8692618B2 (en) 2011-10-17 2012-09-12 Positive and negative voltage input operational amplifier set

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100137591A TWI431587B (zh) 2011-10-17 2011-10-17 正負壓輸入操作放大器組

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201317955A true TW201317955A (zh) 2013-05-01
TWI431587B TWI431587B (zh) 2014-03-21

Family

ID=48085605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100137591A TWI431587B (zh) 2011-10-17 2011-10-17 正負壓輸入操作放大器組

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8692618B2 (zh)
TW (1) TWI431587B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150287367A1 (en) * 2014-04-04 2015-10-08 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Charge recycling driver output stage
CN107564457B (zh) * 2017-10-25 2020-10-16 上海中航光电子有限公司 一种显示面板及显示装置
CN110649902B (zh) * 2019-09-29 2023-04-14 武汉虹信科技发展有限责任公司 GaN功率放大器的电源时序控制电路及方法
CN111682870A (zh) * 2020-07-08 2020-09-18 湖南国科微电子股份有限公司 一种接收器架构及接收器集成芯片

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI310926B (en) * 2005-01-24 2009-06-11 Himax Tech Inc Source driver and source driving method

Also Published As

Publication number Publication date
US8692618B2 (en) 2014-04-08
TWI431587B (zh) 2014-03-21
US20130093519A1 (en) 2013-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101174397B (zh) 数据驱动器及显示装置
US8390609B2 (en) Differential amplifier and drive circuit of display device using the same
JP5442558B2 (ja) 出力回路及びデータドライバ及び表示装置
TWI409748B (zh) 輸出緩衝器及使用該輸出緩衝器的源極驅動器
CN107180617B (zh) 缓冲电路及具有该缓冲电路的源极驱动电路
JP2008102211A5 (zh)
US9455690B2 (en) Half-power buffer and/or amplifier
JP2009218958A5 (zh)
CN101552841A (zh) 输出放大电路及使用该电路的显示装置的数据驱动器
TWI431587B (zh) 正負壓輸入操作放大器組
TWI702792B (zh) 驅動電路
JP5241036B2 (ja) 液晶表示用ドライバ及び液晶表示装置
JP2011040923A (ja) 液晶表示装置用駆動回路
JP2015171140A (ja) 駆動モジュール及びディスプレイ装置
JP2011138008A (ja) 駆動回路及び表示装置
US11341881B2 (en) Level shifter circuit applied to display apparatus
TW201430803A (zh) 降低電磁干擾的驅動方法及其相關裝置
CN102386861B (zh) 正负压输入运算放大器组
JP2005328464A (ja) 増幅器及びこれを用いた液晶ディスプレイ装置
TW201944380A (zh) 輸出緩衝器與源極驅動器
CN110473505B (zh) 输出缓冲器与源极驱动器
CN103546156A (zh) 数字模拟转换器及其源极驱动芯片
JP2012208318A5 (zh)
TW201637370A (zh) 數位類比轉換器及相關的驅動模組
KR20130045612A (ko) 저전력 고출력 범위의 고전압 연산 증폭기