电流自举比较器及运算放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种电流自举比较器和运算放大器，该电流自举比较器包含一接收单元、一第一电流产生单元及一第二电流产生单元。该接收单元用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临界电压。该第一电流产生单元用来产生一第一电流。该第二电流产生单元用来产生一第二电流，该第二电流与该第一电流的大小相等或相近且方向相反。当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或低于该低临界电压时，该第一电流及该第二电流分别作为一供应电流及一汲入电流提供给一下级电路。当该负载电压信号的电平位于该高临界电压及该低临界电压之间时，该第一电流及该第二电流的大小等于或接近于零。

【技术实现步骤摘要】
电流自举比较器及运算放大器
本专利技术涉及一种电流自举比较器(current-bootstrapcomparator)及其运算放大器(operationalamplifier)，尤其涉及一种可实现于运算放大器的电流自举比较器。
技术介绍
运算放大器(operationalamplifier)是一种常见的电路结构，用来提供特定电压及驱动电流给一电容性负载，运算放大器通常采用反馈结构，用来锁定其输出电压信号的电压电平。然而，在实际的电路中，连接于运算放大器及电容性负载之间的导线往往具有寄生阻抗，此寄生阻抗限制了运算放大器供应至电容性负载的驱动电流，使得实际供应至电容性负载的电压信号的锁定速度无法跟上运算放大器的压摆率(slewrate)。当电容性负载与运算放大器的输出节点之间的距离较远，此寄生阻抗将严重消耗运算放大器的驱动能力。举例来说，运算放大器可用来产生一显示面板上的共同电压VCOM，此共同电压VCOM与一像素电极电压共同决定欲显示在像素单元上的灰阶，共同电压VCOM在整片显示面板上应稳定且一致。然而，显示面板上连接于运算放大器的输出节点及共同电压节点之间的导线往往包含寄生阻抗，且当一共同电压节点距离运算放大器的输出节点较远时，其寄生阻抗的数值相对较大。此外，当像素电极电压被触发时，像素电极电压上的变化容易耦合至共同电压节点而造成共同电压VCOM大幅变化。由于寄生阻抗以及电容性负载的信号耦合，共同电压VCOM锁定至目标电压的速度十分缓慢。请参考图1A，图1A为一电路系统10的示意图。电路系统10包含一运算放大器100，运算放大器100用来驱动一电容性负载CL达到一目标电压并稳定维持在该目标电压。如图1A所示，运算放大器100可接收一参考电压VREF，以产生一输出电压信号VOUT，然而，由于存在运算放大器100的输出节点及电容性负载CL之间的一寄生阻抗RPAR，实际提供给电容性负载CL的信号是一负载电压信号VLOAD而不是理想的输出电压信号VOUT。以运算放大器100用来产生共同电压VCOM的情况为例，电容性负载CL可以是耦接于共同电压节点的电容(包含寄生电容)。图1B则示出了输出电压信号VOUT及负载电压信号VLOAD的波形。当驱动信号VDRIVE被触发时，驱动信号VDRIVE会通过电容性负载CL进行耦合而影响负载电压信号VLOAD及输出电压信号VOUT。输出电压信号VOUT位于运算放大器100的输出节点，可通过运算放大器100的运作迅速锁定至参考电压VREF；然而，由于寄生阻抗RPAR的影响，负载电压信号VLOAD(特别是对应于远离运算放大器100的输出节点上的电容性负载CL的负载电压信号VLOAD)锁定至参考电压VREF的速度将大幅减慢。为解决上述问题，可采用一RC反馈电路，使运算放大器根据负载电压信号VLOAD的电压电平来产生输出电压信号VOUT。请参考图2A，图2A为包含一运算放大器200的一电路系统20的示意图，其中，运算放大器200具有一反馈电路结构。如图2A所示，运算放大器200的电路结构相似于运算放大器100的电路结构，除了运算放大器200额外包含RC反馈电路，RC反馈电路则包含一耦合电容CCP及电阻R1及R2。通过RC反馈电路，负载电压信号VLOAD的变化会被放大并反馈至运算放大器200，因此，运算放大器200可产生高于或低于参考电压VREF的一输出电压信号VOUT，进而产生较大的驱动电流，可更迅速地将负载电压信号VLOAD的电压电平拉回至参考电压VREF。关于输出电压信号VOUT、负载电压信号VLOAD及反馈信号VFB的波形示于图2B。然而，上述RC反馈电路的回路上需要相当大的电容，因此耦合电容CCP无法设置在集成电路内部，而外接的耦合电容CCP需占据大块面积且花费较高的电路成本。除此之外，运算放大器的稳定性可能受到RC反馈电路的影响。因此，实有必要提出另一种电路结构，可在不使用外接电路组件(如外接电容)的情况下，提升运算放大器稳定负载电压信号的能力。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的即在于提供一种可实现于运算放大器(operationalamplifier)的电流自举比较器(current-bootstrapcomparator)，其中，电流自举比较器可由一负载电压信号触发，以在负载电压信号的电压电平高于一高临界电压或低于一低临界电压时，提供一自举电流给运算放大器。本专利技术公开了一种电流自举比较器，其包含一接收单元、一第一电流产生单元及一第二电流产生单元。该接收单元可用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临界电压。该第一电流产生单元可用来产生一第一电流。该第二电流产生单元可用来产生一第二电流，该第二电流与该第一电流的大小相等或相近且方向相反。当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或当该负载电压信号的电平低于该低临界电压时，该第一电流及该第二电流的其中一者作为一供应电流(sourcecurrent)提供给一下级电路，另一者作为相对应的一汲入电流(sinkcurrent)提供给该下级电路。当该负载电压信号的电平位于该高临界电压及该低临界电压之间时，该第一电流及该第二电流的大小等于或接近于零。本专利技术还公开了一种运算放大器，其包含一比较器、一运算跨导放大器(operationaltransconductanceamplifier，OTA)及一输出级电路。该比较器可用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临界电压，并根据该负载电压信号的电平所在的一电压范围，产生一第一电流及一第二电流，其中，该第一电流与该第二电流的方向相反。该运算跨导放大器包含一第一节点、一第二节点、一第三节点及一第四节点，该第一节点可用来接收一参考电压，该第二节点可用来接收该运算放大器的一输出电压信号，该第三节点可用来接收或输出该第一电流，该第四节点可用来接收或输出该第二电流，该运算跨导放大器并用来产生一供应电流及一汲入电流。该输出级电路可用来输出该输出电压信号，并通过来自于该运算跨导放大器的该供应电流及该汲入电流来控制该输出电压信号。本专利技术还公开了一种电流自举比较器，其包含一接收单元、一电流供应单元及一电流汲取单元。该接收单元可用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临界电压。该电流供应单元可在该负载电压信号的电平高于该高临界电压或低于该低临界电压时，用来供应一第一电流至该电流自举比较器的一第一输出节点。该电流汲取单元可在该负载电压信号的电平高于该高临界电压或低于该低临界电压时，用来从该电流自举比较器的一第二输出节点汲取一第二电流。本专利技术还公开了一种运算放大器，其包含一运算跨导放大器、一输出级电路及一电流自举比较器。该运算跨导放大器包含一第一节点、一第二节点、一第三节点及一第四节点，该第一节点可用来接收一参考电压，该第二节点可用来接收该运算放大器的一输出电压信号，该第三节点可用来接收一第一电流，该第四节点可用来输出一第二电流，该运算跨导放大器并用来产生一供应电流及一汲入电流。该输出级电路可用来输出该输出电压信号，并通过来自于该运算跨导放大器的该供应电流及该汲入电流来控制该输出电压信号。该电流自举比较器包含一接收单元、一电流供应单元及一电流汲取单元。该接收单元可用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流自举比较器，包含：一接收单元，用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临界电压；一第一电流产生单元，用来产生一第一电流；以及一第二电流产生单元，用来产生一第二电流，该第二电流与该第一电流的大小相等或相近且方向相反；其中，当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或当该负载电压信号的电平低于该低临界电压时，该第一电流及该第二电流的其中一者作为一供应电流提供给一下级电路，另一者作为相对应的一汲入电流提供给该下级电路；以及其中，当该负载电压信号的电平位于该高临界电压及该低临界电压之间时，该第一电流及该第二电流的大小等于或接近于零。

【技术特征摘要】
2016.06.22 US 62/353,052;2017.06.12 US 15/620,7851.一种电流自举比较器，包含：一接收单元，用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临界电压；一第一电流产生单元，用来产生一第一电流；以及一第二电流产生单元，用来产生一第二电流，该第二电流与该第一电流的大小相等或相近且方向相反；其中，当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或当该负载电压信号的电平低于该低临界电压时，该第一电流及该第二电流的其中一者作为一供应电流提供给一下级电路，另一者作为相对应的一汲入电流提供给该下级电路；以及其中，当该负载电压信号的电平位于该高临界电压及该低临界电压之间时，该第一电流及该第二电流的大小等于或接近于零。2.一种运算放大器，包含：一比较器，用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临界电压，并根据该负载电压信号的电平所在的一电压范围，产生一第一电流及一第二电流，其中，该第一电流与该第二电流的方向相反；一运算跨导放大器，包含一第一节点、一第二节点、一第三节点及一第四节点，该第一节点用来接收一参考电压，该第二节点用来接收该运算放大器的一输出电压信号，该第三节点用来接收或输出该第一电流，该第四节点用来接收或输出该第二电流，该运算跨导放大器并用来产生一供应电流及一汲入电流；以及一输出级电路，用来输出该输出电压信号，并通过来自于该运算跨导放大器的该供应电流及该汲入电流来控制该输出电压信号。3.如权利要求2所述的运算放大器，其特征在于，当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或当该负载电压信号的电平低于该低临界电压时，该比较器供应该第一电流及该第二电流的其中一者至该运算跨导放大器，并从该运算跨导放大器汲取该第一电流及该第二电流的另一者。4.如权利要求2所述的运算放大器，其特征在于，当该负载电压信号的电平位于该高临界电压及该低临界电压之间时，该第一电流及该第二电流的大小等于或接近于零。5.如权利要求2所述的运算放大器，其特征在于，当该负载电压信号的电平位于该高临界电压及该低临界电压之间时，该运算跨导放大器将一差分输入电压转换为该供应电流及该汲入电流，该差分输入电压为该输出电压信号的电平与该参考电压之间的电压差。6.如权利要求5所述的运算放大器，其特征在于，该运算跨导放大器的该供应电流及该汲入电流的大小相等，其大小等同于该运算跨导放大器的一跨导值及该差分输入电压的乘积。7.如权利要求2所述的运算放大器，其特征在于，当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或低于该低临界电压时，该第一电流及该第二电流改变该运算跨导放大器的一差分信号。8.如权利要求2所述的运算放大器，其特征在于，当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或低于该低临界电压时，该第一电流及该第二电流改变该运算跨导放大器的该供应电流及该汲入电流。9.一种电流自举比较器，包含：一接收单元，用来接收一负载电压信号、一低临界电压及一高临界电压；一电流供应单元，当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或低于该低临界电压时，用来供应一第一电流至该电流自举比较器的一第一输出节点；以及一电流汲取单元，当该负载电压信号的电平高于该高临界电压或低于该低临界电压时，用来从该电流自举比较器的一第二输出节点汲取一第二电流。10.如权利要求9所述的电流自举比较器，其特征在于，该接收单元包含一第一差分输入对及一第二差分输入对，该第一差分输入对用来接收该负载电压信号及该高临界电压，该第二差分输入对用来接收该负载电压信号及该低临界电压。11.如权利要求10所述的电流自举比较器，其特征在于，该第一差分输入对耦接于一第一电流源，该第二差分输入对耦接于一第二电流源，且该第一电流源及该第二电流源所供应的电流大小相等或相近。12.如权利要求9所述的电流自举比较器，其特征在于，该第一电流及该第二电流的方向相反且大小相等或相近。13.如权利要求9所述的电流自举...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡敏弘，刘炳麟，苏品翰，
申请(专利权)人：联咏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71