TWI630791B - 通道放大器與應用於通道放大器的方法 - Google Patents

Abstract

一種通道放大器，包含一放大器、一多工器以及一切換電路，其中該通道放大器選擇性地操作於一緩衝階段或一比較階段；該通道放大器操作於一緩衝階段時，該切換電路將該放大器的該輸出端耦接至該放大器的一第一輸入端，使該放大器的一第二輸入端所接收的一第一輸入訊號傳送至該通道放大器的該第一輸出端；當該通道放大器操作於一比較階段，該切換電路將該通道放大器的該第一輸出端上的該第一輸入訊號傳送至該放大器的該第一輸入端與該放大器的該第二輸入端所接收的一第二輸入訊號進行比較，並將一比較結果輸出至該放大器的該輸出端。

Description

通道放大器與應用於通道放大器的方法

本發明係有關於一種應用於一液晶面板中的通道放大器以及應用於一通道放大器的方法。

在液晶面板的傳統應用中，驅動電路會包含一通道放大器(channel operational amplifier)於驅動電路的後端，其用以作為緩衝器將前端訊號持續向後端輸出，然而，一般驅動電路中的通道放大器皆具有緩衝能力不足導致訊號失真、雜訊增強等缺點，如果為了加強通道放大器的緩衝能力，可能又會導致功率消耗或電路面積增加等成本。

本發明的目的之一在於提出一種通道放大器以及一種應用於通道放大器的方法以解決上述問題。

根據本發明的一實施例，揭露一種通道放大器，包含：一放大器、一多工器以及一切換電路，該多工器係耦接於該放大器的一輸出端與該通道放大器的一第一輸出端之間，而該切換電路係耦接至該放大器與該多工器，其中該通道放大器選擇性地操作於一緩衝階段或一比較階段；當該通道放大器操作於一緩衝階段時，該切換電路將該放大器的該輸出端耦接至該放大器的一第一輸入端，以使該放大器的一第二輸入端所接收的一第一輸入訊號透過該多工器傳送至該通道放大器的該第一輸出端；當該通道放大器操作於一比較階段時，該切換電路將該通道放大器的該第一輸入端上的該第一輸入訊號傳送至該放大器的該第一輸入端與該放大器的該第二輸入端所接收的一第二輸入訊號進行比較，並將一比較結果輸出至該放大器的該輸出端。

根據本發明的一實施例，揭露一種應用於一通道放大器的方法，包含：選擇性地使該通道放大器操作於一緩衝階段以及一比較階段；當該通道放大器操作於該緩衝階段時，將該通道放大器中的一放大器的一輸出端耦接至該放大器的一第一輸入端，以使該放大器的一第二輸入端所接收的一第一輸入訊號透過該通道放大器中的一多工器傳送至該通道放大器的一第一輸出端；以及當該通道放大器操作於該比較階段時，將該通道放大器的該第一輸入端上的該第一輸入訊號傳送至該放大器的該第一輸入端與該放大器的該第二輸入端所接收的一第二輸入訊號進行比較，並將一比較結果輸出至該放大器的該輸出端。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或者透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

第1圖係根據本發明一實施例之一通道放大器100的示意圖，如第1圖所示，通道放大器100包含數位類比轉換器(Digital-to-Analog Converter, DAC)110與210、放大器120與220、一控制電路130、切換電路140與240、一多工器150以及輸出端點OUT1與OUT2，其中數位類比轉換器110、放大器120以及切換電路140於第1圖通道放大器100中組成差動電路中的正極性部分，相對地，數位類比轉換器210、放大器220以及切換電路240於第1圖通道放大器100中組成差動電路中的負極性部分，由於本領域具通常知識者應能輕易理解差動電路中正極性電路與負極性電路為對稱，因此本發明後續段落僅僅對正極性部分電路做說明，負極性部分電路的操作可由正極性部分電路類推。通道放大器100可選擇性地操作於一緩衝階段以及一比較階段，放大器120包含輸入端IN1、IN2以及一輸出端OUT，其中輸入端IN1根據通道放大器操作於該緩衝階段、該比較階段或位於極性轉換時透過切換電路140所包含的開關SW1、SW2與SW3分別地耦接至輸出端OUT、通道放大器100的輸出端OUT1以及通道放大器100 ，其中開關SW1-SW3的開關狀態由控制電路130根據通道放大器100所操作的階段透過控制訊號CTRL所控制，放大器120的輸入端IN2則耦接至數位類比轉換器110，用以當通道放大器100操作於各階段時自數位類比轉換器110接收輸入訊號IP，另外，隨著通道放大器100操作於不同階段，多工器150同樣由控制電路130所發出的控制訊號CTRL控制其耦接狀態，切換電路140所包含的開關SW1-SW3以及多工器150的開關狀態將於後續段落詳細討論。本發明並不限定數位類比轉換器110與210的實施方式，同樣地，本發明不限定放大器120與220、開關SW1-SW3和多工器150的實施方式。

第2圖係根據第1圖之通道放大器100操作於緩衝階段的示意圖，如第2圖所示，當通道放大器100操作於緩衝階段時，控制電路130透過控制訊號CTRL控制切換電路140中的開關SW1關閉，並且使開關SW2與SW3開啟，此時，放大器120的輸入端IN1透過開關SW1耦接至放大器120的輸出端OUT，放大器120形成一緩衝器，並將自數位類比轉換器110所接收到的輸入訊號IP傳送至放大器120的輸出端OUT，並且於放大器120的輸出端OUT形成一輸出訊號Vp，另外，如第2圖所示，控制電路130同樣透過控制訊號CTRL控制多工器150，以使多工器150將放大器120的輸出端OUT耦接至通道放大器100的輸出端OUT1，並且於輸出端OUT1上產生一輸出訊號Vout，換句話說，當通道放大器100操作於該緩衝階段時，透過控制訊號CTRL控制切換電路140與多工器150，將數位類比轉換器110所產生的輸入訊號IP傳送至通道放大器100的輸出端OUT1，形成輸出訊號Vout。

第3圖係根據第1圖之通道放大器操作於比較階段的示意圖，如第3圖所示，當通道放大器100操作於比較階段時，控制電路130透過控制訊號CTRL控制切換電路140中的開關SW2關閉，並且使開關SW1與SW3開啟，此時，放大器120的輸入端IN1透過開關SW2耦接至通道放大器100的輸出端OUT1，並且將前一緩衝階段時輸出端OUT1上的輸出訊號Vout傳送至放大器120的輸入端IN1，放大器120形成一比較器，用以比較輸出訊號Vout與此時輸入端IN2自數位類比轉換器110所接收的輸入訊號IP，並且將比較結果傳送至放大器120的輸出端OUT形成輸出訊號Vp；另外，控制電路130透過控制訊號CTRL控制多工器150使多工器150斷路，亦即，使多工器150不再耦接於放大器120的輸出端OUT以及通道放大器100的輸出端OUT1之間，在此實施例中，控制電路130可透過控制訊號CTRL關閉多工器150的電源，然而，此並非本發明的一限制，在其他實施例中，控制訊號CTRL可用以控制放大器120的輸出端OUT與通道放大器100的輸出端OUT1之間路徑的一開關(未顯示於圖中)，使得此時的輸出訊號Vp不透過多工器150耦接至輸出端OUT1，本領域具通常知識者應能輕易理解將多工器150斷路的實施方式，詳細細節在此省略。換句話說，當通道放大器100操作於比較階段時，透過控制訊號CTRL控制切換電路140與多工器150，將前一緩衝階段產生於輸出端OUT1上的輸出訊號Vout傳送至放大器120的輸入端IN1與此時放大器120的輸入端IN2所接收的輸入訊號IP進行比較，並且將比較結果產生於放大器120的輸出端OUT。

第4圖係根據本發明一實施例之通道放大器100的時序圖，搭配第2圖可知，當通道放大器100操作於緩衝階段時，控制訊號CTRL控制切換電路140中的開關SW1為關閉，開關SW2-SW3為開啟，並且透過多工器150將放大器120的輸出端OUT耦接至通道放大器100的輸出端OUT1，此時放大器120形成一緩衝器，使得數位類比轉換器110的輸入訊號IP傳送至通道放大器100的輸出端OUT1形成輸出訊號Vout，舉例來說，如第4圖所示，若輸入訊號IP為9.2伏特的電壓訊號，透過形成緩衝器的放大器120與多工器150，輸出訊號Vp與輸出訊號Vout皆是電壓為9.2伏特的電壓訊號；而搭配第3圖可知，當通道放大器100操作於比較階段時，控制訊號CTRL控制切換電路140中的開關SW2為關閉，開關SW1與SW3為開啟，並且將多工器150斷路，使原本產生於輸出端OUT1上9.2伏特電壓訊號的輸出訊號Vout耦接至放大器120的輸入端IN1，此時放大器120形成一比較器，舉例來說，若此時數位類比轉換器110的輸入訊號IP為17.8伏特的電壓訊號，放大器120比較輸入訊號IP與前一緩衝階段的輸出訊號Vout，由於輸入訊號IP振福(17.8伏特)大於輸出訊號Vout(9.2伏特)，此時放大器120將邏輯值為1，振幅為18伏特的比較結果輸出於輸出端OUT，形成輸出訊號Vp；接著，當通道放大器100再次操作於緩衝階段時，控制訊號CTRL控制切換電路140中的開關SW1為關閉，開關SW2-SW3為開啟，並且透過多工器150將放大器120的輸出端OUT耦接至通道放大器100的輸出端OUT1，此時放大器120形成一緩衝器，使得振幅為17.8伏特的輸入訊號IP傳送至通道放大器100的輸出端OUT1形成輸出訊號Vout，而由於在前一比較階段時，輸出訊號Vp為振幅18伏特的電壓訊號，當通道放大器100再次操作於緩衝階段時，輸出訊號Vp可以較快的由振幅18伏特的電壓訊號下降為振幅為17.8伏特的電壓訊號，同樣地，也可增加輸出端OUT1上的輸出訊號Vout由9.2伏特上升至17.8伏特的時間，如此一來，透過事先將放大器120的輸出端OUT充電至18伏特，便可解決先前技術中所提及的通道放大器緩衝能力不足的問題。需注意的是，第4圖實施例中有關緩衝階段與比較階段的時間週期、輸出訊號Vp與輸出訊號Vout的訊號強度僅為範例說明，並非本發明的一限制。

在液晶面板的實際應用中，正極性部分電路，即通道放大器100中數位類比轉換器110、放大器120以及切換電路140所形成之電路部分的電壓訊號位於9伏特-18伏特之間，相對地，負極性部分電路，即通道放大器100中數位類比轉換器210、放大器220以及切換電路240所形成之電路部分的電壓訊號位於0伏特-9伏特之間，本發明具通常知識者應能輕易理解負極性部分電路的操作，簡單說明如下，再次參考第2圖與第3圖，當通道放大器100操作在緩衝階段時，負極性部分電路的操作同樣將數位類比轉換器210的輸入訊號IP’透過放大器220產生輸出訊號Vp’於放大器220的輸出端OUT，另外，透過多工器150將輸出訊號Vp’耦接至通道放大器100的輸出端OUT2，而產生輸出訊號Vout’於輸出端OUT2上，而在當通道放大器100操作在比較階段時，負極性部分電路的操作會將輸出端OUT2上的輸出訊號Vout’透過切換電路240耦接至放大器220的輸入端IN2來和此時自數位類比轉換器210接收的輸入訊號IP’進行比較，相對於正極性部分電路的操作，此時產生於放大器220的輸出端OUT上的比較結果Vp’會是邏輯值0振幅為0的電壓訊號，使得當通道放大器100再次操作於緩衝階段時，通道放大器100的輸出端OUT2上的電壓訊號能以較快速度自振幅為0的電壓強度上升至輸入訊號IP’的訊號強度。

在液晶面板的實際應用中，為避免液晶極化須適時的變換極性，第5圖係根據第1圖之通道放大器100於轉換極性時操作於緩衝階段的示意圖，如第5圖所示，當通道放大器100操作於緩衝階段時，控制電路130透過控制訊號CTRL控制切換電路140中的開關SW1關閉，並且使開關SW2與SW3開啟，此時，放大器120的輸入端IN1透過開關SW1耦接至放大器120的輸出端OUT，放大器120形成一緩衝器，並將自數位類比轉換器110所接收到的輸入訊號IP傳送至放大器120的輸出端OUT，並且於放大器120的輸出端OUT形成一輸出訊號Vp，另外，如第5圖所示，控制電路130同樣透過控制訊號CTRL控制多工器150，以使多工器150將放大器120的輸出端OUT耦接至通道放大器100的輸出端OUT2，並且於輸出端OUT2上產生一輸出訊號Vout，換句話說，當通道放大器100操作於該緩衝階段時，透過控制訊號CTRL控制切換電路140與多工器150，將數位類比轉換器110所產生的輸入訊號IP傳送至通道放大器100的輸出端OUT2，形成輸出訊號Vout。

第6圖係根據第1圖之通道放大器於轉換極性時操作於比較階段的示意圖，如第6圖所示，當通道放大器100操作於比較階段時，控制電路130透過控制訊號CTRL控制切換電路140中的開關SW3關閉，並且使開關SW1與SW2開啟，此時，放大器120的輸入端IN1透過開關SW3耦接至通道放大器100的輸出端OUT2，並且將前一緩衝階段時輸出端OUT2上的輸出訊號Vout傳送至放大器120的輸入端IN1，放大器120形成一比較器，用以比較輸出訊號Vout與此時輸入端IN2自數位類比轉換器110所接收的輸入訊號IP，並且將比較結果傳送至放大器120的輸出端OUT形成輸出訊號Vp；另外，控制電路130透過控制訊號CTRL控制多工器150使多工器150斷路，亦即，使多工器150不再耦接於放大器120的輸出端OUT以及通道放大器100的輸出端OUT2之間。換句話說，當通道放大器100操作於比較階段時，透過控制訊號CTRL控制切換電路140與多工器150，將前一緩衝階段產生於輸出端OUT2上的輸出訊號Vout傳送至放大器120的輸入端IN1與此時放大器120的輸入端IN2所接收的輸入訊號IP進行比較，並且將比較結果產生於放大器120的輸出端OUT，如此一來達到極性轉換的效果，通道放大器100於極性轉換時詳細的電路操作與第2圖、第3圖的實施例雷同，本領域具通常知識者在閱讀完上述段落後應能輕易理解極性轉換的實施方式。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100‧‧‧通道放大器
110、210‧‧‧數位類比轉換器
120、220‧‧‧放大器
130‧‧‧控制電路
140、240‧‧‧切換電路
150‧‧‧多工器
OUT、OUT1、OUT2‧‧‧輸出端
Vp、Vout、Vp’、Vout’‧‧‧輸出訊號
IP、IP’‧‧‧輸入訊號
SW1-SW3‧‧‧開關
IN1、IN2‧‧‧輸入端
CTRL‧‧‧控制訊號

第1圖係根據本發明一實施例之通道放大器的示意圖。 第2圖係根據第1圖之通道放大器操作於緩衝階段的示意圖。 第3圖係根據第1圖之通道放大器操作於比較階段的示意圖。 第4圖係根據本發明一實施例之通道放大器的時序圖。 第5圖係根據第1圖之通道放大器於轉換極性時操作於緩衝階段的示意圖。 第6圖係根據第1圖之通道放大器於轉換極性時操作於比較階段的示意圖。

Claims (10)

1. 一種通道放大器，包含： 一放大器； 一多工器，耦接於該放大器的一輸出端與該通道放大器的一第一輸出端之間；以及 一切換電路，耦接至該放大器與該多工器； 其中該通道放大器選擇性地操作於一緩衝階段或一比較階段；當該通道放大器操作於該緩衝階段時，該切換電路將該放大器的該輸出端耦接至該放大器的一第一輸入端，以使該放大器的一第二輸入端所接收的一第一輸入訊號透過該多工器傳送至該通道放大器的該第一輸出端；當該通道放大器操作於該比較階段時，該切換電路將該通道放大器的該第一輸出端上的該第一輸入訊號傳送至該放大器的該第一輸入端與該放大器的該第二輸入端所接收的一第二輸入訊號進行比較，並將一比較結果輸出至該放大器的該輸出端。
2. 如申請專利範圍第1項所述的通道放大器，另包含： 一控制電路，用以於該通道放大器操作於該比較階段時，傳送一控制訊號至該多工器或該切換電路，以使該放大器的該輸出端不透過該多工器來耦接至該通道放大器的該第一輸出端。
3. 如申請專利範圍第1項所述的通道放大器，另包含： 一控制電路，用以傳送一控制訊號至該多工器以及該切換電路； 其中當該多工器及該切換電路接收該控制訊號後且該通道放大器操作於該緩衝階段時，該切換電路將該放大器的該輸出端耦接至該放大器的該第一輸入端，以使該放大器的該第二輸入端所接收的該第一輸入訊號透過該多工器傳送至該通道放大器的一第二輸出端。
4. 如申請專利範圍第3項所述的通道放大器，其中當該多工器及該切換電路接收該控制訊號後且當該通道放大器操作於該比較階段時，該切換電路將該通道放大器的該第二輸入端於該緩衝階段所接收的該第一輸入訊號傳送至該放大器的該第一輸入端與該放大器的該第二輸入端所接收的該第二輸入訊號進行比較並將該比較結果輸出至該放大器的該輸出端。
5. 如申請專利範圍第1項所述的通道放大器，另包含： 一數位類比轉換器，用以產生該第一輸入訊號及該第二輸入訊號至該放大器的該第二輸入端。
6. 一種應用於一通道放大器的方法，包含： 選擇性地使該通道放大器操作於一緩衝階段以及一比較階段； 當該通道放大器操作於該緩衝階段時，將該通道放大器中的一放大器的一輸出端耦接至該放大器的一第一輸入端，以使該放大器的一第二輸入端所接收的一第一輸入訊號透過該通道放大器中的一多工器傳送至該通道放大器的一第一輸出端；以及 當該通道放大器操作於該比較階段時，將該通道放大器的該第一輸入端上的該第一輸入訊號傳送至該放大器的該第一輸入端來與該放大器的該第二輸入端所接收的一第二輸入訊號進行比較，並將一比較結果輸出至該放大器的該輸出端。
7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，另包含： 當該通道放大器操作於該比較階段時，控制該放大器的該輸出端不透過該多工器來耦接至該通道放大器的該第一輸出端。
8. 如申請專利範圍第6項所述的方法，另包含： 傳送一控制訊號至該多工器；以及 當該多工器接收該控制訊號後且該通道放大器操作於該緩衝階段時，將該放大器的該輸出端耦接至該放大器的該第一輸入端使該放大器的該第二輸入端所接收的該第一輸入訊號透過該多工器傳送至該通道放大器的一第二輸出端。
9. 如申請專利範圍第7項所述的方法，另包含： 當該多工器接收該控制訊號後且當該通道放大器操作於該比較階段時，該切換電路將該通道放大器的該第二輸入端於該緩衝階段所接收的該第一輸入訊號傳送至該放大器的該第一輸入端來與該放大器的該第二輸入端所接收的該第二輸入訊號進行比較，並將該比較結果輸出至該放大器的該輸出端。
10. 如申請專利範圍第6項所述的方法，另包含： 執行一數位類比轉換操作來產生該第一輸入訊號及該第二輸入訊號至該放大器的該第二輸入端。