[發(fā)明專利]電流自舉比較器及運(yùn)算放大器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710471206.6
• 申請(qǐng)日: 2017-06-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107528551A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡敏弘;劉炳麟;蘇品翰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)詠科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H03F1/30
• 分類(lèi)號(hào): H03F1/30;H03F3/45
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44223
• 代理人: 江耀純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電流自舉比較器(current-bootstrap comparator)及其運(yùn)算放大器(operational amplifier)，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)于運(yùn)算放大器的電流自舉比較器。

背景技術(shù)

運(yùn)算放大器(operational amplifier)是一種常見(jiàn)的電路結(jié)構(gòu)，用來(lái)提供特定電壓及驅(qū)動(dòng)電流給一電容性負(fù)載，運(yùn)算放大器通常采用反饋結(jié)構(gòu)，用來(lái)鎖定其輸出電壓信號(hào)的電壓電平。然而，在實(shí)際的電路中，連接于運(yùn)算放大器及電容性負(fù)載之間的導(dǎo)線往往具有寄生阻抗，此寄生阻抗限制了運(yùn)算放大器供應(yīng)至電容性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電流，使得實(shí)際供應(yīng)至電容性負(fù)載的電壓信號(hào)的鎖定速度無(wú)法跟上運(yùn)算放大器的壓擺率(slew rate)。當(dāng)電容性負(fù)載與運(yùn)算放大器的輸出節(jié)點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，此寄生阻抗將嚴(yán)重消耗運(yùn)算放大器的驅(qū)動(dòng)能力。

舉例來(lái)說(shuō)，運(yùn)算放大器可用來(lái)產(chǎn)生一顯示面板上的共同電壓VCOM，此共同電壓VCOM與一像素電極電壓共同決定欲顯示在像素單元上的灰階，共同電壓VCOM在整片顯示面板上應(yīng)穩(wěn)定且一致。然而，顯示面板上連接于運(yùn)算放大器的輸出節(jié)點(diǎn)及共同電壓節(jié)點(diǎn)之間的導(dǎo)線往往包含寄生阻抗，且當(dāng)一共同電壓節(jié)點(diǎn)距離運(yùn)算放大器的輸出節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，其寄生阻抗的數(shù)值相對(duì)較大。此外，當(dāng)像素電極電壓被觸發(fā)時(shí)，像素電極電壓上的變化容易耦合至共同電壓節(jié)點(diǎn)而造成共同電壓VCOM大幅變化。由于寄生阻抗以及電容性負(fù)載的信號(hào)耦合，共同電壓VCOM鎖定至目標(biāo)電壓的速度十分緩慢。

請(qǐng)參考圖1A，圖1A為一電路系統(tǒng)10的示意圖。電路系統(tǒng)10包含一運(yùn)算放大器100，運(yùn)算放大器100用來(lái)驅(qū)動(dòng)一電容性負(fù)載C_L達(dá)到一目標(biāo)電壓并穩(wěn)定維持在該目標(biāo)電壓。如圖1A所示，運(yùn)算放大器100可接收一參考電壓V_REF，以產(chǎn)生一輸出電壓信號(hào)V_OUT，然而，由于存在運(yùn)算放大器100的輸出節(jié)點(diǎn)及電容性負(fù)載C_L之間的一寄生阻抗R_PAR，實(shí)際提供給電容性負(fù)載C_L的信號(hào)是一負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD而不是理想的輸出電壓信號(hào)V_OUT。以運(yùn)算放大器100用來(lái)產(chǎn)生共同電壓VCOM的情況為例，電容性負(fù)載C_L可以是耦接于共同電壓節(jié)點(diǎn)的電容(包含寄生電容)。圖1B則示出了輸出電壓信號(hào)V_OUT及負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD的波形。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)V_DRIVE被觸發(fā)時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)V_DRIVE會(huì)通過(guò)電容性負(fù)載C_L進(jìn)行耦合而影響負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD及輸出電壓信號(hào)V_OUT。輸出電壓信號(hào)V_OUT位于運(yùn)算放大器100的輸出節(jié)點(diǎn)，可通過(guò)運(yùn)算放大器100的運(yùn)作迅速鎖定至參考電壓V_REF；然而，由于寄生阻抗R_PAR的影響，負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD(特別是對(duì)應(yīng)于遠(yuǎn)離運(yùn)算放大器100的輸出節(jié)點(diǎn)上的電容性負(fù)載C_L的負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD)鎖定至參考電壓V_REF的速度將大幅減慢。

為解決上述問(wèn)題，可采用一RC反饋電路，使運(yùn)算放大器根據(jù)負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD的電壓電平來(lái)產(chǎn)生輸出電壓信號(hào)V_OUT。請(qǐng)參考圖2A，圖2A為包含一運(yùn)算放大器200的一電路系統(tǒng)20的示意圖，其中，運(yùn)算放大器200具有一反饋電路結(jié)構(gòu)。如圖2A所示，運(yùn)算放大器200的電路結(jié)構(gòu)相似于運(yùn)算放大器100的電路結(jié)構(gòu)，除了運(yùn)算放大器200額外包含RC反饋電路，RC反饋電路則包含一耦合電容C_CP及電阻R1及R2。通過(guò)RC反饋電路，負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD的變化會(huì)被放大并反饋至運(yùn)算放大器200，因此，運(yùn)算放大器200可產(chǎn)生高于或低于參考電壓V_REF的一輸出電壓信號(hào)V_OUT，進(jìn)而產(chǎn)生較大的驅(qū)動(dòng)電流，可更迅速地將負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD的電壓電平拉回至參考電壓V_REF。關(guān)于輸出電壓信號(hào)V_OUT、負(fù)載電壓信號(hào)V_LOAD及反饋信號(hào)V_FB的波形示于圖2B。