调压器及其调压方法与其应用的电压产生装置的制作方法

专利名称：调压器及其调压方法与其应用的电压产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调压器，特别涉及一种具有自动归零技术且不受其所应 用的负载电路连带的负载效应影响的调压器。
背景技术：
调压器(voltage regulator)因为可以提供一个稳定的输出电压给其所 应用的负载电路使用，故而广受许多模拟电路设计者的爱戴。图1示出了现有调压器100的电路图。请参照图1,当调压器100在运 作时，运算互导》丈大器(Operational 丁ransconductance Amplifier) OTA的 反相输入端(-)会接收到一个输入电压Vi，同时再依据虚接地的观念可知，电 阻R,与RJ司的连接节点的电压也会等于输入电压Vi。因此，电阻R,与PM0S 晶体管P。间的连接节点即会产生一个输出电压V。UT。接着，再利用电容器CL 以稳定此输出电压V。盯后以提供给负载电路101使用。其中，上述的输出电压 V,的电压值即为上述输入电压Vi的电压值乘上(l+R,/R》的倍数，而R,、 112分 别为电阻R,与R2的电阻值，且(1+R,/IU的倍数为运算互导放大器0TA的闭路 增益。依理论上而言，调压器100应该会提供一个稳定的输出电压V。『给其所应 用的负载电路101使用，但是因为运算互导放大器OTA内的差动输入电路(未 示出)的不匹配，故而会在运算互导放大器OTA的反相输入端(-)及非反相输 入端(+)间产生一个输入抵补电压(input offset voltage) VQS，由此便会造 成电阻R,与R2间的连接节点的电压并不会等于输入电压Vi，而是输入电压Vi 累加输入抵补电压V。s的电压值，所以会导致调压器100所提供的输出电压V0UT 会产生些微的误差而提供给负载电路101使用，而如此现象并不是所有模拟 电路设计者所欲看到的状况。因此，为了要解决运算互导放大器OTA内的差动输入电路不匹配所造成 调压器100所提供的输出电压V。『不精确的问题。该技术领域的研发人员便提 出 一 种自动归零的技术以解决此类问题。图2示出了在现有调压器100中加入自动归零技术的调压器200的电路 图。请参照图2,调压器200大部分的电路架构皆与调压器100相同，而最 大不同处为调压器200内具有一个自动归零单元201,此自动归零单元201 会在第一期间致使开关SW1与SW3同时导通，并将开关SW2截止，如此自动 归零单元201的电容器Cs上就会存储一个与运算互导放大器OTA的反相输入 端(-)及非反相输入端(+)间的输入抵补电压V。s相同电压极性且电压值相同的 补偿电压。紧接着，自动归零单元201会在第二期间致使开关SW1与SW3同时截止， 并将开关SW2导通，如此在第一期间存储在电容器Cs上的补偿电压便会与运 算互导放大器0TA的反相输入端(-)及非反相输入端(+)间的输入抵补电压V。s 进行消抵，故而在电阻R,与R2间的连接节点的电压就会等于输入电压Vi，所 以调压器100所提供的输出电压V隨即不会产生误差，并且能够精确地提供给 负载电路101使用。依理论上而言，图2所揭露的自动归零单元201确实可以解决运算互导 放大器OTA内的差动输入电路不匹配所造成调压器100所提供的输出电压V0 T 不精确的问题，但是在此值得一提的是，自动归零单元201尚未考虑负载电 路101连带的负载效应，故若把负载电路101连带的负载效应考虑进去的话， 自动归零单元201的电容器Cs在第一期间所存储的补偿电压就不会是运算互 导放大器OTA的反相输入端(-)及非反相输入端(+)间的输入抵补电压V。s。上述段落导致的原因是在于当负载电路101的负载电流瞬间发生变化 时，此类变化的情形便会依循运算互导放大器OTA的闭路反馈路径而反馈至 运算互导放大器OTA的非反相输入端(+)，如此便会造成自动归零单元201的 电容器Cs在第一期间所存储的补偿电压并非为运算互导放大器OTA的反相输 入端(-)及非反相输入端(+)间的输入抵补电压VQS,以至于自动归零单元201 在第二期间时，在第一期间存储在电容器Cs上的补偿电压便不能与运算互导 放大器OTA的反相输入端(-)及非反相输入端(+)间的输入抵补电压V。s产生完 全的消抵，所以还是会造成调压器100所提供的输出电压V,不精确的问题。发明内容有鉴于此，本发明的目的就是提供一种调压器及其调压方法，其藉由利 用第 一切换单元与第二切换单元以在第 一期间与第二期间分别提供运算互导放大器不同的闭路反馈路径，如此以达到让自动归零单元能够准确地存储运 算互导放大器的反相输入端及非反相输入端间的输入抵补电压。本发明的另 一 目的就是提供一种具有上述本发明所提出的调压器及其调 压方法的电压产生装置。基于上述及其它目的，本发明提供一种调压器，其包括运算互导放大器、 自动归零单元、反馈单元、第一切换单元，以及第二切换单元。其中，运算 互导放大器具有反相输入端、非反相输入端、第一输出端及第二输出端，而 此反相输入端与非反相输入端间具有一个输入抵补电压。自动归零单元具有 第一输入端、第三输出端及第四输出端，其第一输入端用于接收一个输入电 压、其第三输出端耦接运算互导放大器的反相输入端，而其第四输出端耦接 运算互导放大器的非反相输入端。此自动归零单元用于在第一期间检测运算 互导放大器的反相输入端与非反相输入端间的输入抵补电压，并据以产生与 此输入抵补电压的电压极性相同且电压值相同的补偿电压，且在第二期间将 此补偿电压与运算互导放大器的反相输入端与非反相输入端间的输入抵补电 压进4亍消才氐。反馈单元具有第 一反馈端及第二反馈端，其第 一反馈端耦接运算互导放 大器的非反相输入端，且此反馈单元用于决定运算互导放大器的闭路增益。 第 一切换单元具有第二输入端及第五输出端，其第二输入端耦接运算互导放 大器的第 一输出端，且此第 一切换单元用于在第一期间致使第 一切换单元的 第五输出端耦接至反馈单元的第二反馈端。第二切换单元具有第三输入端、 第六输出端及第七输出端，其第三输入端耦接运算互导放大器的第二输出端， 且此第二切换单元用于在第二期间致使第二切换单元的第六输出端耦接至反 馈单元的第二反馈端，并且利用其第七输出端输出 一个输出电压给一个负载 电路使用，其中，此输出电压为上述的输入电压乘上反馈单元所决定的闭路 增益，且该负载电路的负载电流具有瞬间变化的特性。在本发明的一实施例中，调压器更包括第一储能元件，此第一储能元件 的第 一端耦接第二切换单元的第七输出端，而第 一储能元件的第二端则耦接 至一个参考电平。在本发明的一实施例中，自动归零单元包括第一开关、第二开关、第三 开关，以及第二储能元件。其中，第一开关的第I端用于当作自动归零单元 的第一输入端，来用于接收上述的输入电压，而第一开关的第二端则用于当作自动归零单元的第三输出端，并且耦接至运算互导放大器的反相输入端。 第二开关的第一端耦接第一开关的第一端，第二开关的第二端则耦接第三开 关的第I端，而第三开关的第二端则用于当作自动归零单元的第四输出端， 并耦接至运算互导放大器的非反相输入端。第二储能元件的第 一端耦接第一 开关的第二端，而第二储能元件的第二端则耦接第二开关的第二端。其中， 上述第一开关与第三开关在第一期间时导通，并在第二期间截止，而上述第 二开关则在第一期间时截止，并在第二期间导通。在本发明的一实施例中，第一切换单元包括第一晶体管与第四开关。其 中，第一晶体管的源极耦接系统电压，而第一晶体管的栅极用于当作第一切换单元的第二输入端，并且耦接运算互导放大器的第一输出端。第四开关的 第 一端耦接第 一 晶体管的漏极，而第四开关的第二端则用于当作第 一切换单 元的第五输出端，并且耦接至反馈单元的第二反馈端。其中，此第四开关在第一期间时导通，并在第二期间截止，且此第一晶体管为PM0S晶体管。在本发明的一实施例中，当第一晶体管为PM0S晶体管时，反馈单元则包 括第一电阻与第二电阻。其中，第一电阻的第一端用于当作反馈单元的第一 反馈端，并且耦接至运算互导放大器的非反相输入端，而第一电阻的第二端 则用于当作反馈单元的第二反馈端，并且耦接至第四开关的第二端。第二电 阻的第 一端耦接第一电阻的第一端，而第二电阻的第二端则耦接上述的参考 电平。在本发明的一实施例中，第一切换单元包括第四开关与第一晶体管。其 中，第四开关的第一端用于当作第一切换单元的第五输出端，并且耦接至反 馈单元的第二反馈端。第一晶体管的漏极耦接第四开关的第二端，第一晶体 管的栅极用于当作第一切换单元的第二输入端，并且耦接运算互导放大器的 第一输出端，而第一晶体管的源极则耦接至上述的参考电平。其中，第四开 关在第一期间时导通，并在第二期间截止，且此第一晶体管为丽0S晶体管。在本发明的一实施例中，当第一晶体管为丽0S晶体管时，反馈单元则包 括第一电阻与第二电阻。其中，第一电阻的第一端耦接系统电压，而第一电 阻的第二端则用于当作反馈单元的第 一反馈端，并且耦接至运算互导放大器 的非反相输入端。第二电阻的第一端耦接第一电阻的第二端，而第二电阻的 第二端则用于当作反馈单元的第二反馈端，并且耦接至第四开关的第 一端。在本发明的一实施例中，第二切换单元包括第二晶体管与第五开关。其中，第二晶体管的源极耦接系统电压，而第二晶体管的栅极用于当作第二切 换单元的第三输入端，并且耦接运算互导放大器的第二输出端。第五开关的 第一端用于当作第二切换单元的第七输出端，并且耦接第二晶体管的漏极， 而第五开关的第二端则用于当作第六输出端并耦接至反馈单元的第二反馈 端。其中，第五开关在第一期间时截止，并在第二期间导通，且第二晶体管为PM0S晶体管。在本发明的一实施例中，当第二晶体管为PM0S晶体管时，反馈单元则包 括第一电阻与第二电阻。其中，第一电阻的第一端用于当作反馈单元的第一 反馈端，并且耦接至运算互导放大器的非反相输入端，而第一电阻的第二端 则用于当作反馈单元的第二反馈端，并且耦接至第五开关的第二端。第二电 阻的第一端耦接第一电阻的第一端，而第二电阻的第二端则耦接上述的参考电平。在本发明的一实施例中，第二切换单元包括第五开关与第二晶体管。其 中，第五开关的第 一端用于当作第二切换单元的第六输出端并耦接至反馈单 元的第二反馈端。第二晶体管的漏极用于当作第二切换单元的第七输出端， 并且耦接第五开关的第二端，第二晶体管的栅极用于当作第二切换单元的第 三输入端，并且耦接运算互导放大器的第二输出端，而第二晶体管的源极则 耦接至上述的参考电平。其中，此第五开关在第一期间时截止，并在第二期 间导通，且第二晶体管为丽0S晶体管。在本发明的一实施例中，当第二晶体管为NM0S晶体管时，反馈单元则包 括第一电阻与第二电阻。其中，第一电阻的第一端耦接系统电压，而第一电 阻的第二端则用于当作反馈单元的第 一反馈端，并且耦接至运算互导放大器 的非反相输入端。第二电阻的第一端耦接第一电阻的第二端，而第二电阻的 第二端则用于当作反馈单元的第二反馈端，并且耦接至第五开关的第 一端。从另一观点来看，本发明提供一种调压方法，其适用于如上述本发明的 调压器，而此调压方法包括下列步骤首先，在第一期间，利用第二切换单 元隔离上述输出电压反馈至运算互导放大器的非反相输入端，而同时间再利 用第一切换单元致使运算互导放大器与反馈单元形成一个完整闭路后，以便 于自动归零单元能准确地检测运算互导放大器的反相输入端与非反相输入端 间的输入抵补电压，并且能据以产生上述的补偿电压。接着，在第二期间， 利用自动归零单元将其在第一期间所产生的补偿电压与运算互导放大器的反相输入端与非反相输入端间的输入抵补电压进行消抵，并同时间将第一切换 单元的第五输出端与反馈单元的第二反馈端隔离后，再利用第二切换单元致 使运算互导放大器与反馈单元形成一个完整闭路，以便于在第二切换单元的 第七输出端上能准确地产生上述的输出电压。再从另 一观点来看，本发明提供一种具有本发明的调压器的电压产生装 置，而此电压产生装置包括应用在液晶显示器的伽马电压产生装置与共享电 压产生装置。其中，伽马电压产生装置包括一个分压模块，其耦接于第一基 准电压与第二基准电压之间，此分压模块用于依据第 一基准电压与第二基准 电压间的电位差以进行分压后而产生多数个伽马电压，其中，此第一基准电 压与第二基准电压是由本发明的调压器各别所提供的。共享电压产生装置包括两个本发明的调压器与两个开关。这两个调压器 用于各别提供第一共享电压与第二共享电压，且这两个开关其中之一在液晶 显示器的液晶显示面板的第一反转期间导通，并同时提供第一共享电压给液 晶显示面板内的多数个像素使用，而另一个开关则在液晶显示面板的第二反 转期间导通，并同时提供第二共享电压给上述多数个像素使用。本发明所提供的调压器及其调压方法，其因为在第 一期间利用第二切换 单元隔离调压器提供至负载电路使用的输出电压与运算互导放大器的闭路反 馈路径，并同时间利用第 一切换单元以致使运算互导放大器与反馈单元形成 一个完整的闭路后，而让自动归零单元能够不受负载电路的负载电流瞬间发 生变化的影响，以准确的检测运算互导放大器的反相输入端与非反相输入端 间的输入抵补电压，并据以产生补偿电压。接着，在第二期间利用自动归零 单元于第一期间所产生的补偿电压与运算互导放大器的反相输入端与非反相 输入端间的输入抵补电压进行消抵，且同时间将第一切换单元与反馈单元隔 离后，再利用第二切换单元致使运算互导放大器与反馈单元形成一个完整闭 路，以便于调压器能准确地产生一个输出电压给负载电路使用。为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，作详细iJL明如下。


图1示出了现有调压器100的电路图。图2示出了在现有调压器100中加入自动归零技术的调压器200的电路图3示出了本发明一实施例的调压器300的方块图。 图4-图17示出了本实施例调压器300所采用的运算互导大器301内部 的电路图。图18示出了本实施例调压器300内部的电路图。图19示出了本实施例的调压器300的调压方法的流程图。图2 0示出了本发明另 一 实施例的调压器3 0 0的电路图。图21示出了应用调压器300的伽马电压产生装置2100。图22示出了应用调压器300的共享电压产生装置2200。附图符号说明100、 200、 300:调压器101、 311:负载电路OTA、 301:运算互导放大器 R电阻、第一电阻 R2:电阻、第二电阻 R「RN+1:电阻P。-P9、 Pf、 Ps: PMOS晶体管N。-N9、 Nr、 Ns:丽OS晶体管(\:电容器、第一储能元件Vi:纟命入电压V。UT: 4!r出电压Vos:输入抵补电压201、 303:自动归零单元SW1、 SW2、 SW3、 Ss、 Sf、 SV1、 SV2:开关Cs:电容器、第二储能元件VDD:系统电压305:反馈单元307:第一切换单元309:第二切换单元V11:运算互导放大器的反相输入端Vi2:运算互导放大器的非反相输入端V。,运算互导放大器的第一输出端V。2:运算互导放大器的第二输出端303a:自动归零单元的第 一输入端303b:自动归零单元的第三输出端303c:自动归零单元的第四输出端305a:反馈单元的第一反馈端305b:反馈单元的第二反馈端307a:第一切换单元的第二输入端307b:第一切换单元的第五输出端309a:第二切换单元的第三输入端309b:第二切换单元的第六输出端309c:第二切换单元的第七输出端Vb、 Vbp、 Vbn、 Vbpl、 Vbp2、 VbnI、 Vta2:偏压Ib、 Ibn、 IbP:定电 流SI:第一开关S2: 第二开关S3: 第三开关S4:第四开关S5:第五开关2100:伽马电压产生装置V,:第一基准电压V0UT2:第二基准电压V,-VN:伽马电压2200:共享电压产生装置Vcoml:第一共享电压Vcora2:第二共享电压S1901-S1902:本发明一实施例的调压器的调压方法的流程图各步骤。
具体实施方式
本发明所欲达成的技术功效是为使调压器不受其所应用的负载电路的负 载电流发生瞬间变化的影响，并能将其所提供的输出电压准确地提供给其所应用的负载电路使用。而以下内容将针对本案的技术特征与所欲达成的功效 做一详加描述，以提供给该发明相关领域的技术人员参详。图3示出了本发明一实施例的调压器300的方块图。请参照图3，调压 器300包括运算互导放大器301、自动归零单元303、反馈单元305、第一切 换单元307、第二切换单元309,以及第一储能元件Ct。在本实施例中，运算 互导放大器301具有反相输入端(-)Vi、非反相输入端(+) Vi2、第一输出端 V。,及第二输出端V。2,其中，反相输入端Vi与非反相输入端Vi2间存在一个输 入抵补电压(input offset voltage, V。s)，而其形成原因隶属该发明领域具 有通常知识者应当可熟识，故在此并不再加以赘述之，且图4-图17示出了 本实施例所采用的运算互导大器301内部的电路图，但在此先不对其多做解 释，容后再详加描述。自动归零单元303具有第一输入端303a、第三输出端S03b及第四输出 端303c，其中，第一输入端303a用于接收一个输入电压Vi、第三输出端S(Bb 耦接运算互导放大器301的反相输入端Vi"而第四输出端30允耦接运算互 导放大器301的非反相输入端Vi2。自动归零单元303用于在第一期间检测运 算互导放大器301的反相输入端Vu与非反相输入端Vi2间的输入抵补电压， 并据以产生与此输入抵4卜电压的电压极性相同且电压值相同的补偿电压，且 在第二期间将此补偿电压与运算互导放大器301的反相输入端V"与非反相输 入端V i2间的输入抵^卜电压进行消抵。反馈单元305具有第一反馈端305a及第二反馈端30化，其中，第一反 馈端305a耦接运算互导放大器301的非反相输入端Vi2，且此反馈单元305 用于决定运算互导放大器301的闭路增益(close loop gain)。第一切换单元 307具有第二输入端307a及第五输出端3(Hb，其中，第二输入端307a耦接 运算互导放大器301的第一输出端VQ1，且此第一切换单元3(H用于在第一期 间致使第一切换单元307的第五输出端^ b耦接至反馈单元305的第二反馈 端305b。第二切换单元309具有第三输入端30%、第六输出端！30外及第七输出 端309c,其中第三输入端309a耦接运算互导放大器301的第二输出端V02, 且此第二切换单元309用于在第二期间致使第二切换单元309的第六输出端 309b耦接至反馈单元305的第二反馈端305b,并且利用第七输出端309c输 出一个输出电压V,给一个负载电路311使用，其中，此输出电压VouT为输入电压Vi乘上反馈单元305所决定的闭路增益，且此负载电路311的负载电流 具有瞬间变化的特性。第一存储元件G可利用电容器来实行之，且此第一存 储元件Cl用于致使输出电压V。盯较为稳定后再提供给负载电路311使用。图18示出了本实施例调压器300内部的电路图。请合并参照图1-图18, 其中调压器300内部的运算互导放大器301先行以图4所揭露的运算互导放 大器301来做举例。在本实施例中，运算互导放大器301内部的电路架构隶 属该发明领域具有通常知识者所应当熟识，故在此并不再加以赘述之。然而， 值得一提的是，运算互导放大器301内部的开关Sf与Ss分别在第一期间与第 二期间时导通。自动归零单元303包括第一开关S、第二开关S2、第三开关S3，以及第 二储能元件Cs。其中，第一开关S,的第一端用于当作自动归零单元303的第 一输入端303a，来用于接收输入电压Vi，而第一开关S,的第二端则用于当作 自动归零单元303的第三输出端303b,并且耦接至运算互导放大器301的反 相输入端Vn。第二开关S2的第一端耦接第一开关S,的第一端，第二开关S2 的第二端则耦接第三开关S3的第|端，而第三开关S3的第二端则用于当作自 动归零单元303的第四输出端303c，并耦接至运算互导放大器301的非反相 输入端Vu。第二储能元件Cs的第一端耦接第一开关S，的第二端，而第二储能 元件Cs的第二端则耦接第二开关S2的第二端。其中，第一开关S,与第三开关S3在第一期间时导通，并在第二期间截止，而上述第二开关S2则在第一期间时截止，并在第二期间导通，且此第二储能元件Cs亦可利用电容器来实行之。反馈单元305包括第一电阻R，与第二电阻R2。其中，第一电阻R,的第一 端用于当作反馈单元305的第一反馈端305a,并且耦接至运算互导放大器301 的非反相输入端Vi2,而第 一电阻R的第二端则用于当作反馈单元305的第二 反馈端305b,并且耦接至第一切换单元307的第五输出端307b与第二切换 单元309的第六输出端309b。第二电阻R2的第一端耦接第一电阻R,的第一端， 而第二电阻R2的第二端则耦接一个参考电平(例如为接地电位)。第一切换单元307包括第一晶体管Pf与第四开关S4。其中，第一晶体管 Pf的源极耦接系统电压VDD,而第 一 晶体管Pr的栅极用于当作第 一切换单元307 的第二输入端307a，并且耦接运算互导放大器301的第一输出端V。,。第四开 关S,的第 一端耦接第 一晶体管Pf的漏极，而第四开关S4的第二端则用于当作 第一切换单元307的第五输出端3(Hb。其中，此第四开关S4在第一期间时导通，并在第二期间截止，且此第一晶体管Pf为PM0S晶体管。第二切换单元309包括第二晶体管Ps与第五开关S5。其中，第二晶体管 Ps的源极耦接系统电压VDD,而第二晶体管Ps的栅极用于当作第二切换单元309 的第三输入端309a,并且耦接运算互导放大器301的第二输出端V。2。第五开 关S5的第 一端用于当作第二切换单元309的第七输出端309c ，并且耦接第二 晶体管Ps的漏极，而第五开关S5的第二端则用于当作第六输出端309b。其中， 第五开关S5在第一期间时截止，并在第二期间导通，且第二晶体管Ps为PMOS 晶体管。而为了要更清楚地说明本实施例的调压器300的运作原理，以下将举出 一种调压方法来搭配说明给该发明相关领域的技术人员参详。图19示出了本 实施例的调压器300的调压方法的流程图。请合并参照图3、图18及图19， 本实施例的调压器300的调压方法包括下列步骤首先，如步骤S1901所述， 在第一期间，利用第二切换单元309隔离上述的输出电压V,反馈至运算互导 放大器301的非反相输入端Vi2，而同时间再利用第一切换单元307致使运算 互导放大器301与反馈单元305形成一个完整闭路后，以便在自动归零单元 303能准确地检测运算互导放大器301的反相输入端Vn与非反相输入端Vi2 间的输入抵补电压(Vos),并且能据以产生上述的补偿电压。为了要达到步骤S1901中所述的结果，在第一期间时，运算互导放大器 301内部的开关Sf、自动归零单元303中的第一开关S,与第三开关S3，以及 第一切换单元307中的第四开关S4必需导通，而运算互导放大器301内部的 开关Ss、自动归零单元303中的第二开关S2,以及第二切换单元309中的第 五开关S5必需截止，故当负载电路311的负载电流瞬间发生变化时，此类变 化的情形便不会依循运算互导放大器301的闭路反馈路径而反馈至运算互导 放大器301的反相输入端Vi2。如此，自动归零单元303的第二储能元件Cs在 第一期间即会存储一个与运算互导放大器301的反相输入端Vi,及非反相输入 端Vi2间的输入抵补电压(VQS)的电压同极性且电压值相同的补偿电压。接着，如步骤S1902所述，在第二期间，利用自动归零单元303将其在 第一期间所产生的补偿电压与运算互导放大器301的反相输入端Vn与非反相 输入端V,2间的输入抵补电压进行消抵，并同时间将第一切换单元307的第五 输出端307b与反馈单元305的第二反馈端305b隔离后，再利用第二切换单 元309致使运算互导放大器301与反馈单元305形成一个完整闭路，以便于在第二切换单元309的第七输出端309c上能准确地产生上述的输出电压V。 T。 为了要达到步骤S1902中所述的结果，在第二期间时，运算互导放大器 301内部的开关Sf、自动归零单元303中的第一开关S,与第三开关S3，以及 第一切换单元307中的第四开关S一必需截止，而运算互导放大器301内部的 开关Ss、自动归零单元303中的第二开关S2，以及第二切换单元309中的第五开关S5必需导通。故因为此时自动归零单元303的第二储能元件Cs在第一期间所存储的补 偿电压即与运算互导放大器301的反相输入端Vu及非反相输入端Vi2间的输 入抵补电压的电压极性相同且电压值相同，所以就算负载电路311的负载电 流瞬间发生变化，而此类变化的情形亦依循运算互导放大器301的闭路反馈 路径而反馈至运算互导放大器301的反相输入端Vu时，此时自动归零单元303 的第二储能元件Cs在第一期间所存储的补偿电压亦可完全消抵运算互导放大 器301的反相输入端Vi，及非反相输入端Vi2间的输入抵补电压，所以在第二 切换单元309的第七输出端309c上所产生的输出电压V,即为上述输入电压 Vi的电压值乘上(l+R,/R2)的倍数，而R,、 R2分别为电阻R,与R2的电阻值，且 (l+R,/R》的倍数为运算互导放大器301的闭路增益。藉此，调压器300就可不受其所应用的负载电路311的负载电流发生瞬 间变化的影响，并能将其所提供的输出电压V加T准确地提供给其所应用的负载 电路311使用。而更值得一提的是，图18中所揭露的调压器300的运算互导 放大器301是以图4所揭露的运算互导放大器301来做举例，但本实施例并 不局限于此，也就是说，调压器300的运算互导放大器301可以应用图5-图 17的任一运算互导放大器301来实现，且只要设定在第一期间时将其开关Sf 导通，并在第二期间时将开关Ss导通即可。除此之外，上述第一切换单元307与第二切换单元309内的第四开关S4 与第五开关S5是以PMOS晶体管来实现的，但本发明并不局限于此，也就是说， 使用者可依实际设计需求，而将第一切换单元307与第二切换单元309内的 第四开关S4与第五开关Ss利用醒OS晶体管来实现。以下将举出第一切换单 元307与第二切换单元309内的第四开关S,与第五开关Ss利用丽OS晶体管 实现时的调压器300。图20示出了本发明另一实施例的调压器300的电路图。请合并参照图 18及图20,其中第一切换单元307，以及第二切换单元309内的第四开关S4与第五开关S;是利用丽OS晶体管来实现的，故基于此条件下，第一切换单元307包括第四开关S,与第一晶体管Nf。其中，第四开关S,的第一端用于当作 第一切换单元307的第五输出端307b,并且耦接至反馈单元305的第二反馈 端305b。第一晶体管Nf的漏极耦接第四开关S^的第二端，第一晶体管Nr的栅 极用于当作第一切换单元307的第二输入端307a，并且耦接运算互导放大器 301的第一输出端V。,，而第一晶体管Nf的源极则耦接至上述的参考电平。其 中，第四开关S,同样在第一期间时导通，并在第二期间截止。第二切换单元309包括第五开关S5与第二晶体管Ns。其中，第五开关Ss 的第一端用于当作第二切换单元309的第六输出端309b，并耦接至反馈单元 305的第二反4赍端305b。第二晶体管Ns的漏极用于当作第二切换单元309的 第七输出端309c,并且耦接第五开关S5的第二端，第二晶体管Ns的栅极用于 当作第二切换单元309的第三输入端309a，并且耦接运算互导放大器301的 第二输出端V。2，而第二晶体管Ns的源极则耦接至上述的参考电平。其中，此 第五开关S5同样在第一期间时截止，并在第二期间导通。如此，当第一晶体管Ii与第二晶体管Ns为丽OS晶体管时，反馈单元305则包括第一电阻R,与第二电阻R2。其中，第一电阻忆的第一端耦接系统电压 VDD，而第一电阻R,的第二端则用于当作反馈单元305的第一反馈端305a，并 且耦接至运算互导放大器301的非反相输入端Vi2。第二电阻R2的第一端耦接 第一电阻R,的第二端，而第二电阻R2的第二端则用于当作反馈单元305的第 二反4责端305b。图20所揭露的调压器300虽然其第一切换单元307与第二切换单元309 中的第四开关S4与第五开关S5是以薩OS晶体管来实现的，但是其整体的运 作方式与图18所揭露的调压器300皆相同，故在此并不再加以赘述之。依据上述实施例可知，调压器300可以不受其所应用的负载电路311的 负载电流发生瞬间变化的影响，并能将其所提供的输出电压V。UT准确地提供给 其所应用的负载电路311使用。也亦因如此，故本实施例的调压器300可以 应用在极需要接收稳定输出电压的应用装置上，而以下内容将再举出两个应 用实施方式，给该发明相关领域的技术人员参详。依据本发明所欲阐述的技术精神，在本发明的 一 实施例中揭露一种具有 调压器300的电压产生装置，其中，此电压产生装置包括例如应用在液晶显 示器的伽马电压产生装置与共享电压产生装置。图21示出了应用调压器30018的伽马电压产生装置2100。请合并参照图18、图20及图21，伽马电压产生 装置2100包括分压模块2101,其耦接于第一基准电压V,与第二基准电压 V,之间，此分压模块2101用于依据第一基准电压V,与第二基准电压V画 间的电位差以进行分压后而产生多数个伽马电压V「Vn,其中，分压模块2101 内具有多数个电阻R广IU以串接的方式耦接于第一基准电压V隨与第二基准 电压V,之间，且第一基准电压V隨与第二基准电压V,是由两个调压器300 各别所提供。接下来，图22示出了应用调压器300的共享电压产生装置2200。请合 并参照图18、图20及图22,共享电压产生装置2200包括两个调压器300与 开关Sv,与SV2,其中，这两个调压器300用于各别提供第一共享电压Vcoml 与第二共享电压Vcom2，且开关Sv,在液晶显示器(未示出)的液晶显示面板(未 示出)的第 一反转期间导通，并同时提供第 一共享电压Vcoml给液晶显示面板 内的多数个像素(未示出)使用，而开关Sn则在液晶显示面板的第二反转期间 导通，并同时提供第二共享电压Vcom2给液晶显示面板内的多数个像素使用。然而，上述所例举的这两种电压产生装置并不代表着本发明所提出的调 压器300只能限用于此，更简单来说，只要有任何应用装置需要接收极为稳 定的输出电压的需求时，本发明所提出的调压器300就适用。综上所述，本发明为提供一种调压器及其调压方法，且依据上述实施例 的描述可知，本发明所揭露的调压器不但不会受其所应用的负载电路的负载 电流发生瞬间变化的影响，且更能将其所提供的输出电压准确地提供给其所 应用的负载电路使用。另外，只要有任何应用装置需要接收极为稳定的输出 电压的需求时，本发明所提出的调压器皆可运用在其中。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用于限定本发明，任何 熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰， 因此本发明的保护范围当视本发明的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种调压器，包括一运算互导放大器，具有一反相输入端、一非反相输入端、一第一输出端及一第二输出端，其中，该反相输入端与该非反相输入端间具有一输入抵补电压；一自动归零单元，具有一第一输入端、一第三输出端及一第四输出端，其中，该第一输入端用于接收一输入电压，该第三输出端耦接该反相输入端，该第四输出端耦接该非反相输入端，该自动归零单元用于在一第一期间检测该输入抵补电压，并据以产生与该输入抵补电压的电压极性相同且电压值相同的一补偿电压，且在一第二期间将该补偿电压与该输入抵补电压进行消抵；一反馈单元，具有一第一反馈端及一第二反馈端，其中，该第一反馈端耦接该非反相输入端，该反馈单元用于决定该运算互导放大器的一闭路增益；一第一切换单元，具有一第二输入端及一第五输出端，其中，该第二输入端耦接该第一输出端，该第一切换单元用于在该第一期间致使该第五输出端耦接至该第二反馈端；以及一第二切换单元，具有一第三输入端、一第六输出端及一第七输出端，其中，该第三输入端耦接该第二输出端，该第二切换单元用于在该第二期间致使该第六输出端耦接至该第二反馈端，并利用该第七输出端输出一输出电压给一负载电路使用，而该输出电压为该输入电压乘上该闭路增益，且该负载电路的一负载电流具有瞬间变化的特性。
2. 如权利要求1所述的调压器，更包括一第一储能元件，该第一储能元 件的 一第 一端耦接该第七输出端，而该第 一储能元件的 一第二端则耦接至一 参考电平。
3. 如权利要求1所述的调压器，其中，该自动归零单元包括 一第一开关，该第一开关的一第一端用于当作该第一输入端以接收该输入电压，而该第一开关的一第二端则用于当作该第三输出端并耦接至该反相 输入端；一第二开关，该第二开关的一第一端耦接该第一开关的该第一端； 一第三开关，该第三开关的一第一端耦接该第二开关的一第二端，而该 第三开关的 一第二端则用于当作该第四输出端并耦接至该非反相输入端；以及一第二储能元件，该第二储能元件的一第一端耦接该第一开关的该第二 端，而该二储能元件的 一第二端则耦接该第二开关的该第二端，其中，该第一开关与该第三开关在该第一期间时导通，并在该第二期间 截止，而该第二开关则在该第一期间时截止，并在该第二期间导通。
4. 如权利要求1所述的调压器，其中，该第一切换单元包括 一第一晶体管，该第一晶体管的一源极耦接一系统电压，而该第一晶体管的 一栅极用于当作该第二输入端并耦接该第 一输出端；以及一第四开关，该第四开关的一第一端耦接该第一晶体管的一漏极，而该第四开关的一第二端则用于当作该第五输出端并耦接至该第二反馈端， 其中，该第四开关在该第一期间时导通，并在该第二期间截止。
5. 如权利要求4所述的调压器，其中，该第一晶体管为一PMOS晶体管。
6. 如权利要求4所述的调压器，其中，该反馈单元包括 一第一电阻，该第一电阻的一第一端用于当作该第一反馈端并耦接至该非反相输入端，而该第 一 电阻的 一第二端则用于当作该第二反馈端并耦接至 该第四开关的该第二端；以及一第二电阻，该第二电阻的一第一端耦接该第一电阻的该第一端，而该 第二电阻的一第二端则耦接一参考电平。
7. 如权利要求l所述的调压器，其中，该第一切换单元包括 一第四开关，该第四开关的一第一端用于当作该第五输出端并耦接至该第二反馈端；以及一第一晶体管，该第一晶体管的一漏极耦接该第四开关的一第二端，该 第 一晶体管的 一栅极用于当作该第二输入端并耦接该第 一输出端，而该第一 晶体管的 一 源极则耦接至 一参考电平，其中，该第四开关在该第一期间时导通，并在该第二期间截止。
8. 如权利要求7所述的调压器，其中，该第一晶体管为一丽OS晶体管。
9. 如权利要求7所述的调压器，其中，该反馈单元包括 一第一电阻，该第一电阻的一第一端耦接一系统电压，而该第一电阻的一第二端则用于当作该第 一反馈端并耦接至该非反相输入端；以及一第二电阻，该第二电阻的一第一端耦接该第一电阻的该第二端，而该 第二电阻的一第二端则用于当作该第二反馈端并耦接至该第四开关的该第一端。
10. 如权利要求1所述的调压器，其中，该第二切换单元包括 一第二晶体管，该第二晶体管的一源极耦接一系统电压，而该第二晶体管的 一栅极用于当作该第三输入端并耦接该第二输出端；以及一第五开关，该第五开关的一第一端用于当作该第七输出端并耦接该第二晶体管的一漏极，而该第五开关的一第二端则用于当作该第六输出端并耦接至该第二反馈端，其中，该第五开关在该第一期间时截止，并在该第二期间导通。
11. 如权利要求10所述的调压器，其中，该第二晶体管为一 PM0S晶体管。
12. 如权利要求10所述的调压器，其中，该反馈单元包括 一第一电阻，该第一电阻的一第一端用于当作该第一反^t端并耦接至该非反相输入端，而该第 一 电阻的 一第二端则用于当作该第二反馈端并耦接至 该第五开关的该第二端；以及一第二电阻，该第二电阻的一第一端耦接该第一电阻的该第一端，而该 第二电阻的一第二端则耦接一参考电平。
13. 如权利要求1所述的调压器，其中，该第二切换单元包括一第五开关，该第五开关的一第一端用于当作该第六输出端并耦接至该第二反馈端；以及一第二晶体管，该第二晶体管的 一 漏极用于当作该第七输出端并耦接该第五开关的 一第二端，该第二晶体管的 一栅极用于当作该第三输入端并耦接 该第二输出端，而该第二晶体管的 一源极则耦接至一参考电平， 其中，该第五开关在该第一期间时截止，并在该第二期间导通。
14. 如权利要求13所述的调压器，其中，该第二晶体管为一 NM0S晶体管。
15. 如权利要求13所述的调压器，其中，该反馈单元包括 一第一电阻，该第一电阻的一第一端耦接一系统电压，而该第一电阻的一第二端则用于当作该第一反馈端并耦接至该非反相输入端；以及一第二电阻，该第二电阻的一第一端耦接该第一电阻的该第二端，而该第二电阻的一第二端则用于当作该第二反馈端并耦接该第五开关的该第一二山 彿。
16. —种调压方法，适用于如权利要求1所述的调压器，而该调压方法包 括下列步骤在该第 一期间，利用该第二切换单元隔离该输出电压反馈至该运算互导 放大器的该非反相输入端，而同时间利用该第一切换单元致使该运算互导放大器与该反馈单元形成一完整闭路后，以便于该自动归零单元准确地^:测该 输入抵补电压，并据以产生该补偿电压；以及在该第二期间，利用该自动归零单元将其于第 一期间所产生的该S卜偿电 压与该输入抵补电压进行消抵，并同时间将该第一切换单元的该第五输出端 与该反馈单元的该第二反馈端隔离后，利用该第二切换单元致使该运算互导 放大器与该反馈单元形成该完整闭路，以便于在该第二切换单元的该第七输 出端上准确地产生该输出电压。
17. —种具有如权利要求1所述的调压器的电压产生装置。
18. 如权利要求17所述的电压产生装置，包括应用在一液晶显示器的一 伽马电压产生装置与一共享电压产生装置。
19. 如权利要求18所述的电压产生装置，其中，该伽马电压产生装置包括一分压模块，耦接于一第一基准电压与一第二基准电压之间，用于依据该第一基准电压与该第二基准电压间的一电位差以进行分压后而产生多数个 伽马电压，其中，该第一基准电压与该第二基准电压由两个如权利要求1所 述的调压器各别所提供。
20. 如权利要求18所述的电压产生装置，其中，该共享电压产生装置包括两个如权利要求1所述的调压器与两个开关，其中，所述调压器用于各 别提供一第一共享电压与一第二共享电压，且所述开关其中之一在该液晶显 示器的一液晶显示面板的一第 一反转期间导通，并同时提供该第 一共享电压 给该液晶显示面板内的多数个像素使用，而另 一个开关则在该液晶显示面板 的一第二反转期间导通，并同时提供该第二共享电压给所述像素使用。
全文摘要
一种调压器及其调压方法与应用此调压器的电压产生装置。本发明所揭露的调压器藉由利用第一切换单元与第二切换单元以在第一期间与第二期间分别提供运算互导放大器不同的闭路反馈路径，如此以达到让自动归零单元能够准确地存储运算互导放大器的反相输入端及非反相输入端间的输入抵补电压。
文档编号G05F1/56GK101324798SQ20071011182
公开日2008年12月17日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者谢致远, 颜志仁 申请人:联詠科技股份有限公司