专利名称：差分放大器和源极驱动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及差分放大器和源极驱动器，并且，特别地，涉及在驱动液晶显示装置的源极驱动器中的差分放大器和包括该差分放大器的源极驱动器。
背景技术：
驱动液晶显示装置的源极驱动器包括差分放大器作为源极放大器。源极驱动器首先分压通过电阻器外部施加的Y (伽玛)电压以生成液晶灰阶基准电压并且然后通过D/A 转换器选择基准电压。为了减少阻抗并且精细地调整基准电压，选择的基准电压被输入到电压跟随器构造中的源极放大器。源极放大器的输出被连接到液晶面板的源极端子，并且通过来自于源极放大器的输出驱动面板像素电容器。用作TV或者PC显示器的新近的液晶显示装置具有更大的屏幕和更高的分辨率。 根据此趋势，要求源极驱动器具有在较低的功率下以更高的速度驱动更大的负载的能力。 特别地，为了高分辨率彩色液晶进行灰阶强度的增加，并且已经从260000色(每红、绿以及蓝色6位)过渡到16. 7百万色(8位)，并且到十亿色(10位)。随着位的数目的增加，输入到源极驱动器的灰阶电压增加，例如6位情况下的64 灰阶、8位情况下的256个灰阶、以及10位情况下的IOM个灰阶。灰阶电压的增加导致输入到源极驱动器的步进(step)的减少。因此，在源极放大器中要求输出电压精度的提高， 并且诸如输入-输出偏移、输出偏差以及振幅差偏差的性质规格变得更加严格。图4示出用作源极放大器的典型的电路。图4中所示的差分放大器200是所谓的轨对轨放大器。差分放大器200被粗略地分为输入级210、中间级220、以及最后级230。图5示出图4中所示的差分放大器200的简单图示。如图5中所示，差分放大器 300被大致地划分为输入级110、中间级120、以及最后级130。输入级110包括导电类型彼此相反的差分对以实施轨对轨构造。具体地，输入级110包括Nch差分对111，该Nch差分对111由具有公共连接到恒流源111的源极的Nch MOS晶体管(NchTr)MNll和丽12构成； 和Pch差分对115，该Pch差分对115由具有公共连接到恒流源115的源极的Pch MOS晶体管(PchTr)MPll 和 MP12 构成。在下文中描述差分放大器300的输入电压范围。假定源极放大器的“ + ”电源(高电源)是VDD，并且源极放大器的“-”电源(低电源)是VSS。当从输入端子IN31输入的输入电压Vin31低至接近于-电源电压VSS时，Pch差分对115的Pch MOS晶体管MPll和 MP12工作。另一方面，当输入电SVin31高至接近于+电源电压VDD时，Nch差分对111的 Nch MOS晶体管丽11和丽12工作。当输入电压Vin31是它们之间的中间电压时，Pch差分对115的Pch MOS晶体管MPll和MP12与Nch差分对111的Nch MOS晶体管MNll和MNl2工作。因此，使用差分放大器300的源极放大器300的源极放大器能够获得在基本上所有的电源电压的输入范围内工作的输入级110。通过伽玛电压的电阻器分压获得的电压被输入到源极放大器，并且用于正和负的与具有64个灰阶(6位)至256个灰阶(8位)的极性信号POL相对应的电压已经变成主流。随着位的数目增加，灰阶之间的亮度差变得不容易辨认，因此展现平滑的高质量图画。 然而，随着位的数目增加，选择通过电阻器分压生成的电压的D/A转换器电路的尺寸增加。为了避免此问题，具有大数目的数位的产品对源极放大器采用内插功能。图6示出用于具有内插功能的源极放大器的差分放大器。参考图6，差分放大器400具有下述构造，其中由具有公共连接到恒流源112的源极的Nch MOS晶体管丽13和丽14构成的Nch 差分对112，和由具有公共连接到恒流源114的源极的Pch MOS晶体管MP13和MP14构成的 Pch差分对116被添加到图5中所示的差分放大器300。Nch差分对112的Nch MOS晶体管丽13和丽14与具有公共连接的漏极的Nch差分对111的Nch MOS晶体管MNll和MN12并联地连接。同样地，Pch差分对116的Pch MOS 晶体管MP13和MP14与具有公共连接的漏极的Pch差分对115的Pch MOS晶体管MPll和 MP12并联地连接。此外,还增加了作为到Nch MOS晶体管MN14和Pch MOS晶体管MP14的输入的输入端子IN2。注意，Nch MOS晶体管丽12和Pch MOS晶体管MP12的输入是输入端子 INl。差分放大器400具有内插功能，S卩，内插一电压，该电压以1 1的比率来对输入到输入端子mi的输入电压Vinl和输入到输入端子IN2的输入电压Vin2进行内部分压。通过内插功能，能够输出(Vinl+Vin2)/2的输出电压V。ut。例如，当输出设定电压是Vl时，Vl+α (V)的电压输入到输入端子INl，并且 Vl-α (V)的电压输入到输入端子ΙΝ2。然后，是Vl的在输入端子mi和ΙΝ2之间的中间电压被输出到输出端子OUT。此外，当输出设定电压是Vl+α (V)时，Vl+α (V)的电压被输入到输入端子mi和IN2。是Vl+α (V)的在输入端子mi和IN2之间的中间电压被输出到输出端子OUT。另一方面，当输出设定电压是Vl-α (V)时，Vl-α (V)的电压被输入到输入端子mi和IN2。然后，是Vl-α (V)的在输入端子mi和ΙΝ2之间的中间电压被输出到输出端子OUT。这样，在差分放大器400中，如果存在两级输入电压Vl+α (V)和Vl-α (V)，那么通过使用内插功能能够输出三级输出电压V。ut，Vl+α (V)、Vl(V)以及Vl-α (V)0具体地，相对于输出灰阶的数目能够减少输入灰阶电源线的数目。这消除了将Vl (V)输入到差分放大器400的需要，使得能够减少D/A转换器的电路尺寸。然而，差分放大器400具有下述缺点，即当输出设定电压(即，输入电压)是接近于-电源电压VSS或者+电源电压VDD的电压时，输入和输出之间的偏移劣化。在下文中参考图7进行描述。在图7中，上部示出差分放大器400的输入-输出偏移电压V。s，并且下部示出Nch差分对111和112以及Pch差分对115和116的各自的状态。水平轴表示输出设定电压。注意，输入电压具有Vinl > Vin2的关系，并且输入-输出偏移电压V。s是 V。ut-(Vinl+Vin2)/2。允许Nch输入级工作的输入电压等于或者高于是Nch差分对111和112的工作阈值的VT(MN11 14)+VDS (111，112)。另一方面，允许Pch输入级工作的输入电压等于或者高于是Pch差分对115和116的工作阈值的VT(MP11 14)+VDS (115，116)。注意，在本说明书中，从与+电源电压VDD的电压差，而不是输入电压的绝对值方面来描述Pch差分对 115和116的工作阈值。具体地，在Pch差分对115和116中，“等于或者高于工作阈值”意指输入电压与+电源电压VDD之间的电势差大，并且“等于或者小于工作阈值”意指输入电压和+电源电压之间的电势差小。因此，参考图7，Nch输入级和Pch输入级在等于或者高于Nch差分对111和112 的工作阈值并且等于或者高于Pch差分对115和116的工作阈值的电压范围(4)中工作。另一方面，在等于或者小于Nch差分对112的工作阈值的电压范围(3)中，Nch差分对112以阈值或者更低电压进行工作，并且Nch差分对111和Pch输入级工作。此外，在等于或者小于Nch差分对111的工作阈值的电压范围O)中，仅Nch差分对112被完全地截止，Nch差分对111以阈值或者更低电压进行工作，并且Pch输入级工作。在Nch输入级被完全地截止的电压范围(1)中，仅Pch输入级工作。同样地，在等于或者小于Pch差分对115的工作阈值的电压范围(5)中，Pch差分对115以阈值或者更低电压进行工作，并且Pch差分对116和Nch输入级工作。此外，在等于或者低于Pch差分对116的工作阈值的电压范围(6)中，仅Pch差分对115被完全地截止，Pch差分对116以阈值或者更低电压进行工作，并且Nch输入级工作。在Pch输入级被完全地截止的电压范围(7)中，仅Nch输入级工作。根据图7显然的是，在差分放大器400中，在电压范围O)、(3)、(5)以及(7)中， 输入-输出偏移劣化。这样，在差分放大器400中，低于构成输入级110的差分对的工作阈值的电压被输入到输入端子mi和IN2中的一个的状态下的内插功能的使用引起输入-输出偏移的劣化。这意味着在对应于输入-输出偏移劣化的电压范围的灰阶中不能够执行高精度的内插。使用输出设定电压是Vl，并且输出设定电压Vl接近于-电源电压VSS的情况作为示例，在下文中描述引起差分放大器400中的输入-输出偏移的劣化的机制。Vl+α (V)被作为输入电压Vinl输入到输入端子INl，并且Vl-α (V)被作为输入电压Vin2输入到输入端子ΙΝ2。在这样的情况下，理想的是，是Vl的在输入端子mi和IN2之间的中间电压被输出到输出端子OUT作为输出电压V。ut。假定Nch输入级的工作阈值是VI。Nch差分对111的匪11和丽12工作，因为到输入端子mi的输入电压Vinl等于或者高于工作阈值。然而，在工作阈值或者更低电压的情况下，Nch差分对112的MN13和MN14处于工作状态中，因为到输入端子IN2的输入电压 Vin2低于工作阈值。换言之，尽管Pch输入级执行负反馈工作以收敛于Vl作为理想，但是Nch输入级执行负反馈工作使得输出收敛于Vl+α (V)，因为仅Nch差分对111在工作。因此，在Pch输入级和Nch输入级之间出现收敛电压的差，并且输出电压V。ut具有“ + ”方向上的偏移，与作为结果的+α (V)相同。如上所述，当输出接近于-电源电压的电压时，随着输入电压Vinl和Vin2变低，两个 Nch差分对111和112 —个接一个地停止工作，并且，在其处理中，出现一个在非饱和区域中工作并且另一个在饱和区域中工作的情况。同样地，当输出接近于+电源电压的电压时，随着输入电压Vinl和Vin2变高，两个Pch差分对115和116 —个接一个地停止工作，并且，在其
6处理中，出现一个在非饱和区域中工作并且另一个在饱和区域中工作的情况。然后，当一个在非饱和区域中工作并且另一个在饱和区域中工作时，在Pch输入级和Nch输入级之间出现收敛电压的差，这引起输入-输出偏移的劣化。在日本未经审查的专利申请公开No. 2006-50296中公开解决这样的问题的技术。 图8是示出在日本未经审查的专利申请公开No. 2006-50296中公开的差分放大器500的构造的电路图。参考图8，差分放大器500具有下述构造，其中比较鉴别信号与输出电压V。ut 的电平的确定单元510和控制输入级110的输入级控制单元520被添加到图6中所示的差分放大器400。当差分放大器500输出接近于-电源电压VSS或者+电源电压VDD的电压时，在偏移的劣化出现之前，取决于输出电压Vout和鉴别信号截止Nch输入级或者Pch输入级。图9是示出差分放大器500的工作波形的图。图9的上部示出差分放大器500的输入-输出偏移电压V。s，并且下部示出Nch差分对111和112以及Pch差分对115和116 的各自的状态。水平轴表示输出设定电压。注意，输入电压具有Vinl > Vin2的关系，并且输入-输出偏移电压V。s是V。ut-(Vinl+Vin2)/2。如图9中所示，当输入电压是接近于-电源电压VSS的电压时，通过输入级控制单元520完全地截止Nch输入级，并且仅Pch输入级工作(电压范围(1))。因此，在来自于输出端子OUT的输出电压Vout中出现Pch输入级的偏移。此外，当输入电压是中间电压时， Nch输入级和Pch输入级都被导通(电压范围G))。因此，在输出电压V。ut中出现Nch输入级和Pch输入级的偏移。另一方面，当输入电压是接近于+电源电压VDD的电压时，通过输入级控制单元520完全地截止Pch输入级，并且仅Nch输入级工作(电压范围(7))。因此，在输出电压V。ut中出现Nch输入级的偏移。
发明内容
这样，在差分放大器500中，通过输入级控制单元520的工作构造上述三种状态。 结果，在输入-输出偏移中出现突然变化，这导致输入和输出之间的线性的退化。本发明的第一方面是差分放大器，该差分放大器包括第一差分对，其中，输入对中的一个用作第一输入端子；第二差分对，其中，输入对中的一个用作第二输入端子，该第二差分对与第一差分对并联地连接并且具有与第一差分对相同的导电类型；以及第一电容减少电路，当输入到第一输入端子的第一输入电压等于或者高于第一差分对的工作阈值并且输入到第二输入端子的第二输入电压低于第二差分对的工作阈值时，该第一电容减少电路减少工作中的第一差分对的电容。因此当输入设定电压接近于电源电压时能够抑制收敛于第一输入电压或者第二输入电压的负反馈工作。本发明的第二方面是差分放大器，该差分放大器包括第一差分对，其中，输入对中的一个用作第一输入端子；第二差分对，其中，输入对中的一个用作第二输入端子，该第二差分对与第一差分对并联地连接并且具有与第一差分对相同的导电类型；以及晶体管，该晶体管的源极和漏极串联地连接在第一和第二差分对的恒流源和对所述第一和第二差分对的所述恒流源公共地提供电力的电源之间，该晶体管的栅极被连接到第一输入端子和第二输入端子中的一个，该晶体管具有与第一差分对相同的导电类型。因此当输出设定电压接近于电源电压时，能够抑制收敛于第一输入电压或者第二输入电压的负反馈工作。
7
根据上述本发明的方面，能够提供能够在电源电压附近提高输入-输出偏移的线性的源极驱动器和差分放大器。
结合附图，根据某些实施例的以下描述，以上和其它方面、优点和特征将更加明显，其中图1是示出根据实施例的差分放大器100的构造的电路图；图2是示出根据实施例的差分放大器100的工作波形的图；图3是示出与差分放大器400和500相比较的根据实施例的差分放大器100的输入-输出偏移电压的模拟波形；图4是示出根据实施例的差分放大器200的构造的电路图；图5是示出根据实施例的差分放大器300的构造的电路图；图6是示出根据实施例的差分放大器400的构造的电路图；图7是示出根据实施例的差分放大器400的工作波形的图；图8是示出根据现有技术的差分放大器500的构造的电路图；以及图9是示出根据现有技术的差分放大器500的工作波形的图。
具体实施例方式第一实施例在下面将会参考附图解释本发明的示例性实施例。适当地缩短并且适当地简化下面的描述和附图以阐明解释。此外，适当地省略重复的解释以阐明解释。在附图中，相同的附图标记表示相同的结构元件并且适当地省略其重复的解释。首先参考图1描述根据实施例的差分放大器的构造。图1是示出根据实施例的差分放大器100的构造的电路图。差分放大器100被包括在用于显示装置的源极驱动器中， 该源极驱动器驱动诸如液晶显示装置的显示装置。参考图1，根据实施例的差分放大器100具有下述构造，其中连接在恒流源111和 112以及-电源VSS之间的Nch MOS晶体管MN15、和连接在+电源VDD和恒流源115和116 之间的Pch MOS晶体管MP15被添加到图6中所示的差分放大器400。在下文中进一步详细地描述差分放大器100。如图1中所示，差分放大器100被粗略地划分为输入级110、中间级120、以及最后级130。输入级110包括至少两个Nch差分对111和112与至少两个Pch差分对115和 116。Nch差分对111由具有公共地连接的源极的一对Nch MOS晶体管MNl 1和MN12构成。Nch MOS晶体管MNll和MN12的公共连接的源极连接到恒流源111。同样地，Nch差分对112由具有公共连接的源极的一对Nch MOS晶体管丽13和丽14构成。Nch MOS晶体管 MNl3和MN14的公共连接的源极连接到恒流源112。Nch MOS晶体管丽11和丽13的漏极公共连接到中间级120。此外，Nch MOS晶体管丽12和丽14的漏极公共连接到中间级120。具体地，Nch差分对111的Nch MOS晶体管 MNll和MN12与Nch差分对112的Nch MOS晶体管MN13和MN14并联地连接并且其漏极被公共连接。另一方面，Pch差分对115由具有公共连接的源极的一对Pch MOS晶体管MPll和 MP12构成。Pch MOS晶体管MPll和MP12的公共连接的源极被连接到恒流源115。同样地， Pch差分对116由具有公共连接的源极的一对Pch MOS晶体管MP13和MP14构成。Pch MOS 晶体管MP13和MP14的公共连接的源极被连接到恒流源114。Pch MOS晶体管MPll和MP13的漏极公共连接到中间级120。此外，Pch MOS晶体管MP12和MP14的漏极公共连接到中间级120。具体地，Pch差分对115的Pch MOS晶体管 MPll和MP12与Pch差分对116的Pch MOS晶体管MP13和MP14并联地连接并且其漏极被公共连接。Nch MOS晶体管丽12的栅极和Pch MOS晶体管MP12的栅极公共连接到输入端子 INl。Nch MOS晶体管丽14的栅极和Pch MOS晶体管MP14的栅极公共连接到输入端子IN2。 Nch MOS晶体管MNll和MN13的栅极和Pch MOS晶体管MPll和MP13的栅极连接到输出端子OUT。因此，在Nch差分对111和Pch差分对115中，输入对中的一个用作输入端子INl。 此外，在Nch差分对112和Pch差分对116中，输入对中的一个用作输入端子IN2。输入级110进一步包括Nch MOS晶体管MN15和Pch MOS晶体管MP15。Nch MOS 晶体管丽15被连接在恒流源111和112与-电源VSS之间。Nch MOS晶体管丽15的源极被连接到-电源VSS，并且其漏极被连接到恒流源111和112。Nch MOS晶体管MN15的源极和漏极被串联地连接在Nch差分对111和112的各自的恒流源111和112与将电力公共地提供到恒流源111和112的-电源VSS之间。另一方面，PchMOS晶体管MP15被连接在恒流源115和116与+电源VDD之间。PchMOS晶体管MP15的源极被连接到+电源VDD，并且其漏极被连接到恒流源115和116。Pch MOS晶体管MP15的源极和漏极被串联地连接在Pch 差分对115和116的各自的恒流源115和116与将电力公共地提供到恒流源115和116的 +电源VDD之间。差分放大器100具有内插功能，该内插功能差值以1 1的比率对于输入到输入端子mi的输入电压Vinl和输入到输入端子IN2的输入电压Vin2的电压进行内部分压。通过内插功能，能够输出(Vinl+Vin2)/2的输出电压V。ut。假定当使用内插功能时分别输入到输入端子mi和IN2的输入电压Vinl+Vin2具有 Vinl > Vin2的关系。在这样的情况下，Nch MOS晶体管MN15的栅极被连接到输入端子IN2， 并且Pch MOS晶体管MP15的栅极被连接到输入端子INl。Nch MOS晶体管MNl5和Pch MOS 晶体管MP15具有低W/L比率并且被用作模拟开关。在本实施例中，Nch MOS晶体管丽15被预置为当等于或者低于Nch输入级(Nch MOS晶体管MNll至MN14)的工作阈值的电压被输入到栅极时开始截止。在本示例中，当来自于输入端子IN2的输入电压Vin2变为等于或者小于Nch差分对112的工作阈值时，Nch MOS晶体管丽15开始截止。如稍后详细地描述的，通过Nch MOS晶体管丽15的这样的行为，当输出设定电压等于或者高于Nch差分对111的工作阈值并且低于Nch差分对112的工作阈值时，能够抑制工作中的Nch差分对111的电容。具体地，当到输入端子mi的输入电压Vinl等于或者高于Nch差分对111的工作阈值并且到输入端子IN2的输入电压Vin2低于Nch差分对112 的工作阈值时，Nch MOS晶体管MN15用作减少工作中的Nch差分对111的电容的电容减少电路。此外，Pch MOS晶体管MP15被预置为当等于或者低于Pch输入级(Pch MOS晶体管 MPll至MP14)的工作阈值的电压被输入到栅极时开始截止。在本示例中，当来自于输入端子mi的输入电压Vinl变为等于或者低于Pch输入级的工作阈值时，Pch MOS晶体管MP15 开始截止。如稍后详细地描述的，通过Pch MOS晶体管MP15的这样的行为，当输出设定电压等于或者高于Pch差分对116的工作阈值并且低于Pch差分对115的工作阈值时，能够抑制工作中的Pch差分对116的电容。具体地，当到输入端子IN2的输入电压Vin2等于或者高于Pch差分对116的工作阈值并且到输入端子mi的输入电压Vini低于Pch差分对115 的工作阈值时，Pch MOS晶体管MP15用作减少工作中的Pch差分对116的电容的电容减少电路。在下文中参考图2描述具有上述构造的差分放大器100的工作。图2是示出根据实施例的差分放大器100的工作波形的图。在图2中，上部示出差分放大器100的输入-输出偏移电压V。s，并且下部示出Nch差分对111和112、Pch差分对115和116、Nch MOS晶体管丽15、以及Pch MOS晶体管MP15的各自的状态。水平轴表示输出设定电压。注意，当输出设定电压是Vl (V)时，到输入端子mi的输入电压Vinl是Vl+α (V)，并且输入到输入端子 ΙΝ2的输入电压Vin2是Vl- α (V)。因此，输入电压Vinl和输入电压Vin2具有Vinl > Vin2的关系。输入-输出偏移电压Vqs是Vout-(Vinl > Vin2)/2。在图2中，在被输入到输入端子ΙΝ2的输入电压Vin2与-电源电压VSS基本上相同的输入范围(1)中，Nch差分对111和112以及Nch晶体管丽15完全截止，并且仅Pch输入级正在工作。因为差分放大器100仅通过Pch输入级进行工作，所以Pch输入级的偏移在来自于输出端子OUT的输出电压V。ut中出现。当输入电压Vin2是处于电压范围⑵中的电平时，Nch MOS晶体管丽15和Nch差分对111都处于以工作阈值或者更低的电压工作的状态中。仅Nch差分对112被完全地截止，并且Pch输入级正在工作。因为在高电阻下Nch MOS晶体管MN15导通，所以恒流源111 的电流被抑制，并且因此抑制Nch差分对111的电容(Gm)。因此，Nch差分对111的工作波形低于图7中所示的差分放大器400的工作波形。因此，在输出电压V。ut中出现具有减少的电容的Pch输入级和Nch差分对111的输入-输出偏移。当输出设定电压处于电压范围(3)中时，Nch MOS晶体管丽15和Nch差分对111 和112都处于以工作阈值或者更低电压工作的状态中。Pch输入级正在工作。因为在高电阻下Nch MOS晶体管丽15导通，所以恒流源111和112的电流被抑制，并且因此抑制Nch差分对111和112的电容(Gm)。因此，Nch差分对111的工作波形低于图7中所示的差分放大器400的工作波形并且没有达到H。因此工作波形如同处于非饱和区域中一样。因此，在输出电压V。ut中出现具有减少的电容的Pch输入级和Nch差分对111的输入-输出偏移。当输出设定电压处于电压范围(4)中时，Nch MOS晶体管MN15和Nch差分对111 和112都处于以工作阈值或者更高的电压进行工作的状态中。Pch输入级也以工作阈值或者更高的电压在工作。因为NchMOS晶体管丽15被完全地导通，所以没有抑制恒流源111 和112的电流，并且也没有抑制Nch差分对111和112的电容(Gm)。这时，在输出电压V。ut 中出现Pch输入级和Nch输入级的输入-输出偏移。
当输出设定电压处于电压范围(5)中时，Pch MOS晶体管MP15和Pch差分对115 和116都处于以工作阈值或者更低的电压工作的状态中。Nch输入级正在工作。因为在高电阻下，Pch MOS晶体管MP15导通，所以恒流源115和116的电流被抑制，并且因此抑制Pch 差分对115和116的电容(Gm)。因此，Pch差分对116的工作波形低于图7中所示的差分放大器400的工作波形并且没有达到H。因此工作波形如同处于非饱和区域中一样。因此， 在输出电压V。ut中出现具有减少的电容的Pch差分对115和116和Nch输入级的输入-输出偏移。当输入电压Vinl是处于电压范围(6)中的电平时，Pch MOS晶体管MP15和Pch差分对116都处于以工作阈值或者更低的电压工作的状态中。仅Pch差分对115被完全地截止，并且Nch输入级正在工作。因为在高电阻下，Pch差分对115导通，所以恒流源114的电流被抑制，并且因此抑制Pch差分对116的电容(Gm)。因此，Pch差分对116的工作波形低于图7中所示的差分放大器400的工作波形。因此，在输出电压V。ut中出现具有减少的电容的Pch差分对116和Nch输入级的输入-输出偏移。在输入电压Vinl与+电源电压VDD基本上相同的电压范围(7)中，Pch差分对115 和116以及Pch MOS晶体管MP15都被完全截止，并且仅Nch输入级正在工作。因为差分对 100仅通过Nch输入级进行工作，所以在输出电压V。ut中出现Nch输入级的偏移。如上所述，在根据实施例的差分放大器100中，Nch MOS晶体管MN15和Pch MOS晶体管MP15在由于差分放大器400中的内插导致输入-输出偏移劣化的电压区域(2)、(3)、 (5)以及(6)中抑制恒流源111、112、115以及116的电流，从而抑制输入级110的每个差分对的电容(Gm)。这抑制了当输出设定电压接近于-电源电压VSS时收敛于Vl+α (V)的负反馈工作，并且抑制了当输出设定电压接近于+电源电压VDD时收敛于Vl-α (V)的负反馈工作。因此能够保持输入和输出之间的线性。图3是示出与差分放大器400和500相比较的根据实施例的差分放大器100的输入-输出偏移电压的模拟波形。在图3中，水平轴表示输出设定电压(即，输入电压)，并且垂直轴表示输入-输出偏移。在图3中，在差分放大器400中输入-输出偏移劣化的接近于-电源电压VSS和+ 电源电压VDD的输出设定电压处，在差分放大器500中观察到输入-输出偏移中的突然变化。另一方面，在根据实施例的差分放大器100中，在差分放大器400中输入-输出偏移劣化的接近于-电源电压VSS和+电源电压VDD的输出设定电压处获得适合的结果并且实现了线性。这是因为，如上所述，根据实施例的差分放大器100具有下述构造，其中，在输入到用于内插功能的并联地连接的相同导电类型的两个差分对中的一个的输入电压等于或者高于工作阈值并且输入到另一个的输入电压低于工作阈值的输出设定电压，正在工作的差分对的电容被减少，而没有如差分放大器500中那样被完全地截止。如上所述，在本实施例中，提供了一种电容减少电路，当输出设定电压使得输入到用于内插功能的并联地连接的相同导电类型的两个差分对中的一个的输入电压等于或者高于工作阈值并且输入到另一个的输入电压低于工作阈值时，该电容减少电路减少工作中的差分对的电容。电容减少电路抑制公共连接到构成在工作中的差分对的一对MOS晶体管的源极的恒流源的电流。这抑制了当输出设定电压接近于电源电压时收敛于输入到差分对的输入电压中的任意一个的负反馈工作。因此，能够在电源电压附近改进输入-输出偏移的线性。因此，能够改进输出偏差和幅值差偏差。本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种变化和修改。例如，尽管在图示中，在上述实施例中的输入级110中提供相同导电类型的两个差分对，但是差分对的数目不限于两个。具体地，被提供在输入级110中的相同导电类型的差分对的数目可以是两个或者更多，并且本发明可应用于其中并联地连接相同导电类型的至少两个差分对的差分放大器。此外，尽管用作模拟开关的MOS晶体管被提供在恒流源和电源之间作为减少工作中的差分对的电容的电容减少电路，但是可以使用另外的元件，只要它能够减少工作中的差分对的电容。虽然已经按照若干示例性实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解本发明可以在所附的权利要求的精神和范围内以各种修改来实践，并且本发明并不限于上述的示例。此外，权利要求的范围不受到上述的示例性实施例的限制。此外，应当注意的是，申请人意在涵盖所有权利要求要素的等同形式，即使在后期的审查过程中对权利要求进行过修改亦是如此。
权利要求
1.一种差分放大器，包括第一差分对，其中，输入对中的一个用作第一输入端子；第二差分对，其中，输入对中的一个用作第二输入端子，所述第二差分对与所述第一差分对并联地连接并且具有与所述第一差分对相同的导电类型；以及第一电容减少电路，当输入到所述第一输入端子的第一输入电压等于或者高于所述第一差分对的工作阈值并且输入到所述第二输入端子的第二输入电压低于所述第二差分对的工作阈值时，所述第一电容减少电路减少在工作中的所述第一差分对的电容。
2.根据权利要求1所述的差分放大器，还包括第一恒流源，所述第一恒流源公共连接到构成所述第一差分对的一对MOS晶体管的各源极；和第二恒流源，所述第二恒流源公共连接到构成所述第二差分对的一对MOS晶体管的各源极，其中，当所述第一输入电压等于或者高于所述第一差分对的所述工作阈值并且所述第二输入电压低于所述第二差分对的所述工作阈值时，所述第一电容减少电路抑制所述第一恒流源的电流。
3.根据权利要求2所述的差分放大器，其中，所述第一电容减少电路包括第一 MOS晶体管，所述第一 MOS晶体管被连接在所述第一和第二恒流源与第一电源之间并且具有与所述第一差分对和所述第二差分对相同的导电类型，并且，当所述第二输入电压变为等于或者小于所述第二差分对的所述工作阈值时，所述第一 MOS晶体管开始截止。
4.根据权利要求1所述的差分放大器，还包括第三差分对，其中，输入对中的一个连接到所述第一输入端子，所述第三差分对具有不同于所述第一差分对和所述第二差分对的导电类型；以及第四差分对，其中，输入对中的一个连接到所述第二输入端子，所述第四差分对与所述第三差分对并联地连接并且具有与所述第三差分对相同的导电类型；以及第二电容减少电路，当所述第二输入电压等于或者高于所述第四差分对的工作阈值并且所述第一输入电压低于所述第三差分对的工作阈值时，所述第二电容减少电路减少在工作中的所述第四差分对的电容。
5.根据权利要求4所述的差分放大器，还包括第三恒流源，所述第三恒流源公共连接到构成所述第三差分对的一对MOS晶体管的各源极；和第四恒流源，所述第四恒流源公共连接到构成所述第四差分对的一对MOS晶体管的各源极，其中，当所述第二输入电压等于或者高于所述第四差分对的所述工作阈值并且所述第一输入电压低于所述第三差分对的所述工作阈值时，所述第二电容减少电路抑制所述第四恒流源的电流。
6.根据权利要求5所述的差分放大器，其中，所述第二电容减少电路包括第二 MOS晶体管，所述第二 MOS晶体管被连接在所述第三和第四恒流源与第二电源之间并且具有与所述第三差分对和所述第四差分对相同的导电类型，并且当所述第一输入电压变为等于或者小于所述第三差分对的所述工作阈值时，所述第二 MOS晶体管开始截止。
7.一种差分放大器，包括第一差分对，其中，输入对中的一个用作第一输入端子；第二差分对，其中，输入对中的一个用作第二输入端子，所述第二差分对与所述第一差分对并联地连接并且具有与所述第一差分对相同的导电类型；以及晶体管，所述晶体管的源极和漏极被串联地连接在所述第一和第二差分对的恒流源和用以对所述第一和第二差分对的所述恒流源公共地提供电力的的电源之间，并且所述晶体管的栅极被连接到所述第一输入端子和所述第二输入端子中的一个，所述晶体管具有与所述第一差分对相同的导电类型。
8.一种用于显示装置的源极驱动器，所述源极驱动器包括根据权利要求1所述的差分放大器。
全文摘要
本发明提供差分放大器和源极驱动器。差分放大器包括第一差分对，其中，输入对中的一个用作第一输入端子；第二差分对，其中，输入对中的一个用作第二输入端子，该第二差分对与第一差分对并联地连接并且具有与第一差分对相同的导电类型；以及第一电容减少电路，当被输入到第一输入端子的第一输入电压等于或者高于第一差分对的工作阈值并且被输入到第二输入端子的第二输入电压低于第二差分对的工作阈值时，该第一电容减少电路减少工作中的第一差分对的电容。
文档编号G09G3/20GK102194430SQ20111006950
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者藤原博史 申请人:瑞萨电子株式会社