专利名称：一种温度系数可调节的基准电路的制作方法
技术领域：
集成电路的飞速发展，使得基于BGR(Band Gap Reference)的稳定的与温度无关的基准电压/电流源设计获得了广泛的应用，到目前为止，这种基于BGR的基准电压设计已经成功的应用在LCD(liquidcrystal display)电路的低压低功耗模拟集成电路设计方面，与CSTN/TFT/OLED的LCD驱动设计密切相关，本发明涉及一种得到不同温度系数的基准电压电路和实现方法。
背景技术：
随着LCD电路在手机、MP3、PDA等便携式设备上的广泛应用，许多LCD驱动设计都在内部使用稳定的基准电压电路以满足人们对高性能显示屏的要求，因此，在LCD驱动芯片中的温度系数可调节基准电压电路成为模拟电路设计中的主要部分。该设计在传统的带隙基准电路的基础上，集成了LCD驱动芯片所要求的特有性能，能够补偿LCD面板的温度效应，以适应各种不同温度特性的LCD面板的应用。
发明内容
本发明的目的是为LCD驱动电路提供一个内部参考电压基准，它具有一定的温度系数，并能通过可编程的数字逻辑控制产生不同的温度系数，具有实现简单、控制灵活的特点。
为实现上述目的，设计采用的技术方案是1、基准电流产生电路该电路由一个带隙基准(BGR)电路构成，提供一个稳定的与绝对温度成正比(PATAproportional to absolute temperature)的基准电流源。它不随电源电压改变而改变，具有很好的噪声抑制性能。基准电流源。它不随电源电压改变而改变，具有很好的噪声抑制性能。
2、温度系数选择电路该电路由一个逻辑控制单元和一个电压选择电路构成。逻辑控制单元通过接收接口的数字信号，输出不同温度系数的内部参考电压。
3、电压调节电路该电路由一个逻辑控制单元和一个运算放大器构成，能够根据温度系数选择电路的信号，提供一个与之相对应的稳定的参考电压基准，从而适应不同温度特性LCD面板的应用。
本电路揭露了一个获得多种不同温度系数基准电压的方法。该方法包含了各个模块间的连接方式以及如何实现不同温度系数的基准电压的步骤。
图1为设计发明电路的完整结构框图；图2为PTAT电流的产生原理图；图3为内部参考电压基准的设计原理图；图4为逻辑控制单元的设计原理图；图5为输出电压调节电路的设计原理图。
图中符号、标号说明1-数字接口(Digital Interface)2，8，14-逻辑控制单元(Logic Controller)3-基准电流产生电路(Current Reference)4-温度系数选择电路(Temperature Coefficient Selector)5-电压调节电路(Voltage Regulator)6-参考电压输出接口(Output Interface)7-PTAT电流基准(PTAT Current)
9，16-系统使能信号(Pow_on) 10，15-数字接口信号(Signal)11-译码器(Decoder) 12-多路选择器(MUX)13-运算放大器(Amp) M1-M7-MOS管R0-R4，S0-S7-电阻 Q0，Q1，Q2-双极型晶体管Vbe1-Vbe3-三极管基极-发射极电压Tc<2:0>-数字控制信号VDD-供电电源 GND-系统参考地Vn-内部参考电压Vref-输出参考电具体实施方式
请参照图1，其显示的是本次发明的完整结构框图，包括一数字接口1，一逻辑控制单元2，一基准电流产生电路3，一温度系数选择电路4，一电压调节电路5以及一参考电压输出接口6。由图1可知，逻辑控制单元2接收数字接口1的控制信号，而基准电流产生电路3产生一个与绝对温度成正比的电流，它经过温度系数选择电路4得到了各个不同温度系数的电压，该电压再经过电压调节电路5的调节，最后输出所需要的参考电压基准给LCD驱动系统使用。因此，设计电路能够根据用户给定的接口信号，自动产生一个与之相对应的参考电压基准，从而适应不同LCD面板温度系数的要求。
1、基准电流产生电路众所周知，当两个双极型晶体管工作在不相等的电流密度下时，它们的基极-发射极电压的差值就与绝对温度成正比。图2显示了一个已公开的带隙基准电路，可见，M1，M2，M3和M4组成一个自偏置的电流镜，它保证了VA＝VB，因此，I=VBE1-VBE2R1=VTlnIIS-VTlnInISR1=VTlnnR1]]>(式1)
其中，IS为晶体管反向饱和电流，n为三极管Q1和Q0的个数比，VT=kTq,]]>k为波尔兹曼常数，q为电子电量，T为绝对温度。因此，I=kTlnnqR1,]]>它与绝对温度T成正比，并通过镜像到M5输出。
2、温度系数的选择设计电路的目的是为LCD驱动系统提供一个可靠的参考电压基准，从而驱动不同温度特性的LCD面板。然而，不同厂家的LCD面板具有不同的温度系数，所需要的驱动电压也不相同，因此内部电路产生的参考电压基准必须能够补偿不同性能LCD面板的温度曲线，从而保证不同的LCD面板都具有良好的显示效果。我们假设LCD面板的驱动电压和温度的关系如下式所示Vdriver＝Vd+α*ΔT(式2)其中，Vd是温度为T时的驱动电压，α是驱动电压的温度系数。
图3显示了如何得到一个内部参考电压基准的方法。电流基准7输出一个与绝对温度成正比的电流，它流过电阻R2得到一个正温度系数的电压，通过与三极管基极-发射极的负温度系数的电压VBE3叠加得到一个内部的参考电压基准VnVn＝VBE3+I*R2(式3)将上式1代入可得Vn=VBE3+R2R1VTlnn=Vr+β*ΔT]]>(式4)其中，Vr是温度为T时的参考电压，β是内部参考电压的温度系数。
由此可知，由于三极管基极-发射极电压VBE3的温度系数是固定的，R2和R1的比值就代表了内部参考电压的温度系数β，当电阻R1不变时，通过合理设置R2的阻值就能改变温度系数β，从而实现驱动电压对LCD面板温度变化的补偿。因此，一个逻辑控制单元8的设计是很有必要的，它能根据接口数字信号10的不同选择合适的阻值R2，从而得到我们需要的温度系数。另外，电路还包括一个使能端9，它能关闭整个电流基准产生电路的工作，这对于LCD驱动系统的低功耗设计是很有意义的。
图4显示了一个逻辑控制单元8的详细设计。它包括一个译码器11和一个多路选择器12，电阻S0-S7是已设计好的电阻值，它分别对应8个不同的温度系数，系统能够根据控制信号Tc<2:0>的不同来选择合适的电阻值Sx，从而实现不同温度系数选择的功能。
3、输出基准电压的调节在上式4中，Vr其实是一个与温度有关的变量，当温度系数设置不一样的时候，输出的Vr是不一致的，而要实现内部参考电压基准能够很好地驱动不同温度特性的LCD面板，由上面的方法得到的电压Vn还要经过一定方式的调节，使在不同温度系数时输出驱动电压能够保持一致，即LCD面板都能达到相同的显示效果。
因此，图5显示了一个如何对内部参考电压Vn进行调节的方法，它包括一个负反馈放大器13和一个逻辑控制单元14。为了与前面产生的具有一定温度系数的电压Vn一一对应，同时输出的基准电压值满足我们设定的范围，该电路使用了与上述图4所示的相同结构的逻辑控制单元，而且输入数字信号15也保持一致。适当调整反馈网络中电阻的反馈系数，就能实现当选择不同温度系数时也能输出我们所需要的基准电压值的功能，此时Vref具有和Vn相同的温度系数，而且当Vn不相同时，电路也能自动调节出正确的输出参考电压Vref。调节系数由下式确定Vref=(1+R3R4)*Vn]]>(式5)同样，电路中也有一个使能端16，它能关闭电压调节电路的工作，即当Pow_on信号为低电平时，负反馈放大器13和M6关断而M7打开，此时Vref输出为高电平。其中Pow_on信号与上述图3中提到的使能端9是一致的，从而实现了电路低功耗设计的统一。
综上所述，本发明描述了一种温度系数可调节的基准电压电路，它能根据不同LCD面板的温度特性实现驱动电压的补偿，因而广泛应用于LCD驱动系统中。
权利要求
1.一种温度系数可调节的基准电压电路，用以产生一LCD面板驱动参考电压，其输入端接一数字接口，输出端则输出一驱动参考电压给LCD驱动系统，其特征在于，包括一逻辑控制单元，用以接收数字接口的信号，并对应于一LCD面板的温度系数；一基准电流产生电路，用以产生一PTAT电流；一温度系数选择电路，用以产生不同温度系数的内部参考电压；一电压调节电路，用以对不同温度系数的参考电压进行调节。
2.如权利要求1所述的温度系数可调节的基准电压电路，其特征在于，所述的逻辑控制单元包括一译码器电路，用以接收数字接口的控制信号，并具有若干个输出端连接至一多路选择器；一多路选择器，用以接收上述译码器的选择信号，并输出一合适的电阻分压值实现不同温度系数的选择。
3.如权利要求1所述的温度系数可调节的基准电压电路，其特征在于，所述的温度系数选择电路包括一基准电流产生电路，用以产生一具有正温度系数的电流；一逻辑控制单元，用以接收数字接口的信号，并输出不同温度系数的选择信号；一分压电阻串，用以接收上述逻辑控制单元的选择信号，并输出合适的电阻分压值。
4.如权利要求1所述的温度系数可调节的基准电压电路，其特征在于，所述的电压调节电路包括一负反馈放大器，用以实现输出参考电压的调节；一逻辑控制单元，用以接收数字接口的控制信号，并选择合适的电压调节系数；一分压电阻串，用以接收上述逻辑控制单元的调节系数，并输出合适的分压电阻值；一系统使能信号端口，用以实现电压调节模块的关闭。
5.如权利要求3所述的温度系数选择电路，其特征在于，所述的电阻具有相同的温度系数。
6.如权利要求3所述的温度系数选择电路，其特征在于，所述的电阻采用相同的工艺制程，并且受工艺影响较小。
7.如权利要求3所述的温度系数选择电路，其特征在于，通过一具有正温度系数的基准电流流过不同阻值的电阻产生的正温度系数的电压，与三极管基极一发射极的负温度系数电压进行叠加，从而产生不同温度系数的内部参考电压的方法。
8.如权利要求4所述的电压调节电路，其特征在于，一性能稳定的运算放大器，通过外接可调电阻串连接成负反馈的形式，并且可以通过逻辑控制单元调节反馈系数得到所需要的输出参考电压，以提供给LCD驱动系统。
9.如权利要求4所述的电压调节电路，其特征在于，系统使能端控制模块关闭的连接方式，当反馈放大器关闭的同时电压调节电路输出为高电平。
10.如权利要求1所述的温度系数可调节的基准电压电路，其特征在于，温度系数选择电路和电压调节电路使用相同的系统使能信号，以保证电路输出的正确性和可靠性。
全文摘要
本发明公开一种温度系数可调节的基准电路，描述了应用于LCD驱动系统的基准电压电路的实现方法，其中可以通过外部接口的数字信号控制对应于不同温度系数的基准电压。当选择不同的温度系数时，设计电路能够根据需要自动调节得到与之相对应的输出参考电压，以提供给LCD驱动系统使用，因此，该发明电路能够补偿LCD面板的温度效应，适应各种不同温度特性的LCD面板的应用，具有实现简单、控制灵活的特点。
文档编号G02F1/13GK101034535SQ200610058159
公开日2007年9月12日 申请日期2006年3月8日 优先权日2006年3月8日
发明者林丰成, 林昕 申请人:天利半导体(深圳)有限公司