专利名称：一种驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含电压跟随器的驱动电路。本发明中包含的电压跟随电路更具体地涉及AB类运算放大器电路及相关模拟集成电路技术。本发明适用于对多个宽摆幅的数据线提供驱动；尤其适用于各类基于高压CMOS、BICMOS工艺的LCD驱动电路。
背景技术：
现有情况下，常采用一组并联的电压跟随器驱动一组具有较大容性负载的模拟数据线，如液晶显示矩阵。图1示出了在中国公开专利申请(CN 1607564A)中描述的一种点阵式LCD面板及其驱动电路的结构示意图。图1包含一个TFT(薄膜晶体管)LCD面板2，在一根扫描线23和一根数据线24相交处形成一个像素，像素按一定空间间隔排列形成的二维矩阵构成显示面板，每一个像素由一个薄膜晶体管作为像素开关。扫描线驱动电路3按一定时间间隔对扫描线23逐一进行扫描，以便周期性地打开各扫描线23上的像素开关。数据线驱动电路4包含控制电路41、行数据锁存器42、D/A转换电路43和电压跟随器组44。行数据锁存器42按与扫描线23相同的时间间隔将行数据锁存，与此同时，由D/A转换电路43将数据转换为模拟信号并由电压跟随器组44对模拟信号输出驱动数据线24。
参考图1，在第一现有驱动电路技术中，每一个数据线需要一个电压跟随器来驱动，而每一个数据线的信号摆幅达到从电源线到接地线之间的整个电压范围，因此，随着数据线数量的增加，电压跟随器的面积和功耗都会增加。所以，这种结构的驱动电路不利于集成度的增加，也不利于功耗的降低。
为了改善这一缺陷，图2示出了Tetsuro Itakura等人报道的TFT-LCD面板及驱动电路框图。(Tetsuro Itakura，etc.，“A402-output TFT-LCD driver IC with power control based on thenumber of colors selected”，IEEE J.SOLID-ST CIRC，VOL38，P.P.503-510，2003.)参考图2，这种驱动电路将电压跟随器组移至D/A转换电路之前。由于电压跟随器的个数只取决于分级电平45的个数，因此驱动电路的面积不随被驱动的数据线数量的增加而增加，更利于集成度的提高。此外，上述第二现有驱动电路技术还具备更好的功率控制特性。在低显示色深的模式下，通过控制电路41关闭一个或多个电压跟随器1可达到低功耗。例如，在262 144色模式下，需要打开64个电压跟随器；而在4096色模式下，只需要打开16个电压跟随器而关闭48个电压跟随器。
如上所述的第一种驱动电路中，每个电压跟随器的负载是一列数据线上的液晶电容，而在上述第二种驱动电路中，每个电压跟随器的负载是多个数据线上的液晶电容的并联。因此，第二种驱动电路中的电压跟随器需要驱动更大的负载，并且负载在一定的范围变化，负载的大小取决于显示数据。这类电压跟随器通常由差分AB类运算放大器构成，运放的输出连接到两个差分输入端的其中一个。差分AB类的运算放大器在正负转换期间都可以提供比静态时更大的驱动电流，因而具有更好的功率传输效率。
例如Tetsuro Itakura等人报道的用于LCD驱动电路的差分AB类放大器，图3示出该现有实例的电路图。参考图3，该电路由三个部分组成，分别是输入级11，输出级12和转换增强电路13。输入级11为一个差分放大器，其中，111为一个静态电流源，两个N沟道MOS晶体管112和113为差分放大器的源耦合对，两个P沟道MOS晶体管114和115组成差分放大器的电流镜负载。输出级12包含两个MOS晶体管，其中P沟道的MOS晶体管121负责对输出节点的充电，而N沟道的MOS晶体管122负责对输出节点的放电。转换增强电路13包含三个部分第一部分为由一个P沟道的MOS晶体管131和一个静态电流源138构成的C类放大器，用于检测信号转换状态；第二部分为由两个P沟道的MOS晶体管132和133构成的电压到电流(V to I)转换电路，它根据上述C类放大器在负转换时提供一股电流；第三部分为由四个N沟道MOS晶体管134-137和一个静态电流源139组成的电流到电压(I to V)转换电路，用于在负转换时将上述电压到电流转换电路所注入的电流转换为电压，以提高输出级12中N沟道MOS管122的输出电流。
下面讲述该差分AB类放大器现有例的工作方式。在电压跟随器连接中，差分放大器的一个输入端IN+为电压跟随器的输入，另一个输入端IN-连接到电压跟随器的输出OUT。参考图3，当输入级11的IN-端电压远低于IN+端时，电压跟随器经历一个正转换过程。在这个过程中，差分放大器输出一个降低的电压到输出级12的P沟道MOS管121的栅极，于是该MOS管向输出节点OUT充电，直至IN-端的电压等于IN+端的电压。另一方面，当差分放大器的IN-端电压远高于IN+端时，电压跟随器经历一个负转换过程差分放大器输出一个升高的电压到P沟道MOS管131，此时C类放大器输出一个逻辑低电平将MOS管开关133打开，于是通过此MOS开关管133，P沟道的MOS管132得以复制差分放大器中P沟道MOS管114的电流，这样便实现了所谓电压到电流转换过程。然后，来自于电压到电流转换电路所提供的额外电流注入了N沟道MOS管134的漏端，迫使层叠在MOS管134上的MOS管135进入线性区，于是输出级12中的N沟道MOS管122的栅极电压大幅提升，这样便实现了所谓电流到电压转换过程。总之，当差分放大器的IN-端电压高于IN+端电压时，输出级12中的N沟道MOS管122对输出节点OUT进行放电，直至IN-端的电压等于IN+端的电压。
同时需要注意到，在静态时，即IN-等于IN+时，输出级12中N沟道MOS管122的静态电流取决于电流源139。而由131和138所构成的C类放大器还需满足下述特征，即只有当IN-比IN+高过某一个阈值时，该C类放大器的输出电压才能将MOS开关133打开。所以，由该差分AB类放大器所构成的电压跟随器，可以在正、负转换时输出大于静态电流的驱动电流，具有较高的功率效率，并可以驱动较大的电容负载。需要说明的是，这里和下面所谓的转换的正与负，仅根据输出电压的变化过程来判断，输出电压由低变高的过程称正转换，相反，输出电压由高变低的过程称负转换。另外，如Tetsuro Itakura等人在其论文中所报道的，在上述第一现有例的放大器的电压跟随器连接中，须在输出节点和负载电容中串连一个电阻来进行相位补偿，以避免电压跟随器振荡。
然而，现有差分AB类放大器仍存在一些不足。其一，在如图3所示的差分AB类放大器中，有必要采用共源共栅电流镜来接受来自转换增强电路在负转换时所注入的额外电流。参考图3，在负转换时，N沟道MOS管134的栅极-源极电压Vgs是固定不变的，其导通电流与漏极-源极电压Vds成线性关系，因此可以以更小的电流获得更高的电压。然而，这样一来就引入了更多的静态功耗。再者，该放大器须在输出节点和负载电容之间串连一个电阻来进行相位补偿，串连的电阻和负载电容为放大器引入一个左半平面的零点，从而提供所需的相位裕度。然而，在输出节点和负载电容之间串连的电阻会限制输出电流和转换速率。此外，根据具体的显示内容，某一个或多个驱动电平可能不会被选中，此时，对应的电压跟随器将没有负载，其起关键补偿作用的零点便不能形成。为此，需要一个组合逻辑电路来根据当前显示数据判断哪些电平不被选中，进而关闭这些电平相对应电压跟随器，以避免它们振荡。这增加了驱动电路的面积开销，上述组合逻辑电路的面积是随显示面板的列数成比例增加的，不利于驱动电路的小型化。
发明内容
本发明旨在为LCD驱动提供一种高性能的电压跟随器，并根据这种电压跟随器在LCD驱动电路中实现低功耗和高集成度。
为了实现所述目的，本发明采用的技术方案是采用一组并联的、由公共偏置电路来偏置的电压跟随器来驱动一组并联的带电容负载的数据线。电压跟随器的个数为驱动电平的级数，而数据线的个数由显示面板决定。这组电压跟随器和数据线之间由数模转换电路连接起来。
这种情况下，电压跟随器组由多个电压跟随器并联组成，它们共用一个公共偏置电路。每个电压跟随器包含一个差分AB类运算放大器，放大器的输出端连接到差分放大器的反相输入端。每个差分AB类运算放大器包含四个部分输入级、输出级、第一转换增强电路和第二转换增强电路。根据不同的输入电平范围，单个差分AB类运算放大器可以有三种不同类型N输入差分AB类运算放大电路、P输入差分AB类运算放大电路、N输入和P输入互补的差分AB类运算放大电路。其中，N输入和P输入互补的差分AB类运算放大器可以是N输入差分AB类运算放大器和P输入差分AB类运算放大器的并联。
N输入差分AB类运算放大器的输入级为N沟道差分放大电路，适用于共模输入电平位于分级电平的较高电压范围的情形。P输入差分AB类运算放大器的输入级为P沟道差分放大电路，适用于共模输入电平位于分级电平的较低电压范围的情形。由于N输入和P输入互补的差分AB类运算放大器可以是N输入差分AB类运算放大器和P输入差分AB类运算放大器的并联，所以其输入级可以是N沟道差分放大电路和P沟道差分放大电路的并联，适用于共模输入电平位于分级电平的居中电压范围的情形。
然而，对于单个差分AB类运算放大器，无论是上述三种类型中的哪一种，在其输入级中若包含N沟道差分放大器，则该N沟道差分放大电路连接于供电线和接地线之间，由公共偏置电路所产生的第一偏置信号偏置，并为输出级、第一和第二转换增强电路提供第一输出信号；在其输入级中若包含P沟道差分放大器，则该P沟道差分放大电路连接于供电线和接地线之间，由公共偏置电路所产生的第二偏置信号偏置，并为输出级、第一和第二转换增强电路提供第二输出信号。
另外，N输入的差分AB类运算放大器的输出级可以包括一对P沟道和N沟道输出级MOS晶体管，一个电流源和一个二极管连接的N沟道MOS晶体管。其中，P沟道输出MOS管连接于供电线和输出端之间，其栅极连接上述第一输出信号，N沟道输出MOS管连接于输出端和接地线之间，同电流源和另一个N沟道MOS管连接成电流镜的形式。相反地，P输入的差分AB类运算放大器的输出级可以包括一对P沟道和N沟道输出级MOS晶体管，一个电流源和一个二极管连接的P沟道MOS晶体管。其中，N沟道输出MOS管连接于输出端和接地线之间，其栅极连接上述第二输出信号，P沟道输出MOS管连接于供电线和输出端之间，同电流源和另一个P沟道MOS管连接成电流镜的形式。而N输入和P输入互补的差分AB类运算放大器的输出级则同时包含上述N输入和P输入差分AB类运算放大器的输出级两个部分。
另外，N输入差分AB类运算放大器的第一转换增强电路可以包含三个P沟道的MOS管。其中两个P沟道MOS管串连于供电线和接地线之间，连接供电线的P沟道MOS管的栅极施加上述第一输出信号，而连接接地线的P沟道MOS管的栅极则施加一个较高的偏置电压。另一个P沟道MOS管于输出级的电流源并联，用以向输出级中的电流镜注入额外电流，其栅极连接到连接供电线的P沟道MOS管的漏极(或连接接地线的P沟道MOS管的源极)。而N输入差分AB类运算放大器的第二转换电路可以包含一个C类放大器和一个N沟道MOS管，其N沟道MOS管并联于输入级差分放大电路的尾电流源，作压控电流源使用；其C类放大器的输入来自于上述第一输出信号，而输出则连接到上述N沟道MOS管的栅极以控制该压控电流源。
相反地，P输入差分AB类运算放大器的第一转换增强电路可以包含三个N沟道的MOS管。其中两个N沟道MOS管串连于供电线和接地线之间，连接接地线的N沟道MOS管的栅极施加上述第二输出信号，而连接供电线线的N沟道MOS管的栅极则施加一个较低的偏置电压。另一个N沟道MOS管于输出级的电流源并联，用以从输出级中的电流镜中泄放额外电流，其栅极连接到连接接地线的N沟道MOS管的漏极(或连接供电线线的N沟道MOS管的源极)。而N第二转换电路可以包含一个C类放大器和一个P沟道MOS管，其P沟道MOS管并联于输入级差分放大电路的尾电流源，作压控电流源使用；其C类放大器的输入来自于上述第二输出信号，而输出则连接到上述P沟道MOS管的栅极以控制该压控电流源。
同样，N输入和P输入互补的差分AB类运算放大器的第一和第二转换增强电路则可同时包含N输入和P输入两种差分AB类运算放大器的第一和第二转换增强电路。
另外，所有的差分AB类运算放大器均包含连接于输出端和第一或第二输出信号线之间的电容，为运放提供足够的相位裕度。
另外，本发明所涉及的单个电压跟随器还包含使能开关。可以使用一个P沟道的MOS开关晶体管连接供电线和第一输出信号线，一个N沟道的MOS开关晶体管连接接地线和第二输出信号线；同时，对于N输入/P输入类型的跟随器，可以使用另一个P沟道/N沟道MOS开关管连接供电线/接地线和第一转换增强电路中的用以向输出级注入/泄放转换增强电流的P沟道/N沟道MOS管的栅极；并且，对于N输入/P输入类型的跟随器，可以使用多个N沟道/P沟道MOS开关管连接接地线/供电线和所有采用二极管连接的N沟道/P沟道MOS负载晶体管的栅极；上述多个P沟道MOS开关管和N沟道MOS开关管的栅极分别连接一对互补的控制信号线。此外，所有的恒定电流源可以是一个单MOS晶体管且可以从公共偏置电路中镜像而来，因而可以在公共偏置电路中将之切断。因此，通过上述多个MOS开关和公共偏置电路，可以在需要关闭该电压跟随器时，将其中所有的电流源切断且使所有的P沟道和N沟道MOS晶体管截止。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为第一种现有LCD驱动电路技术的框图；图2为第二种现有LCD驱动电路技术的框图；图3为一个差分AB类运算放大器现有实例的电路图；图4为根据本发明第一实施例的差分AB类运算放大器电路图；图5为根据本发明第二实施例的差分AB类运算放大器电路图；图6为本发明电压跟随器的框图。
具体实施例方式
在阅读以下各方面的详细描述，还包括附图的说明后，本发明的这些和其他优点将显现无疑。下面结合附图对本发明作一详细说明。
图2是本发明的电压跟随器的框图，它由输入级11、输出级12、第一转换增强电路13、第二转换增强电路14组成。输出级12的输出端连接到输入级11两个输入端的其中一个，具体地，连接到差分放大器的反相输入端IN-形成负反馈。共用偏置电路442为跟随器中提供各种电流镜像，形成跟随器中多个必须的电流源。第一转换增强电路13在负转换(N输入的电压跟随器)或正转换(P输入的电压跟随器)时提供额外的电流，从而提高电压跟随器的转换速率。第二转换增强电路14在正转换(N输入的电压跟随器)或负转换(P输入的电压跟随器)时调制输入级差分放大电路的尾电流，从而进一步提高转换速率。下面将针对LCD驱动电路这一典型实例来对本发明进行阐述。
本发明的驱动电路由一组电压跟随器组成，每个电压跟随器包含如上所述的4个部分，这一组电压跟随器还共用一个共用偏置电路。从单个电压跟随器看，其核心是一个差分AB类运算放大器。根据本发明的一个方面，在采用如图2所示的LCD驱动系统结构中，电压跟随器组位于数模转换模块之前，其输入是一组分级电平，因而，对单个电压跟随器而言，其输入只会在较小的范围浮动。正因为此，并非电压跟随器组中所有的电压跟随器都必须是N、P互补的差分输入级结构，这就为驱动电路节省了不少的面积。尽管从整个一组模拟数据线看，其信号是满摆幅的(即所谓rail-to-rail)，本发明使用多个电压跟随器来覆盖其满信号摆幅。所以，根据电压跟随器输入电压值在分级电平的位置，电压跟随器包含三种类型，即N输入的电压跟随器，P输入的电压跟随器和N、P互补输入的电压跟随器。相应地，其包含的差分AB类运算放大器也包含三种类型，即N输入、P输入和N、P互补输入的差分AB类运算放大器。N沟道的差分放大器的有效输入电压范围是Vgs1+Vds1(sat)~VDD，以及P沟道的差分放大器的有效输入电压范围是VSS~VDD-[Vgs2+Vds2(sat)]，其中Vgs1是指在静态时N沟道差分放大器中MOS晶体管112和113(如图4)的栅极和源极之间的电压差，Vds1(sat)是N沟道差分放大器尾电流源111(如图4)两端的电压，由于电流源111可以是一个单管的N沟道MOS管，Vds1(sat)就是该MOS管工作在饱和区时其漏极和源极之间的电压差；Vgs2是指在静态时P沟道差分放大器中的MOS管118和119(如图5)的源极和栅极的电压差，Vgs2(sat)是指P沟道差分放大器尾电流源117(如图5)两端的电压，由于电流源117可以是一个单管的P沟道MOS管，Vds2(sat)就是该MOS管工作在饱和区时其源极和漏极之间的电压差。可见，N沟道差分放大器和P沟道差分放大器的有效输入电压范围有很大的交叠，因此电压跟随器类型的选择也可以较灵活。作为一种情况，在共模电平位于VSS~略低于VDD-[Vgs2+Vds2(sat)]的范围，其电压跟随器可以选择P输入的电压跟随器和P输入的差分AB类运算放大器，在VDD-[Vgs2+Vds2(sat)]附近的范围选择N、P互补输入的电压跟随器和差分AB类运算放大器，而在其余范围选择N输入的电压跟随器和差分AB类运算放大器。或者，作为另一种情况，在共模电平位于略高于Vgs1+Vds1(sat)~VDD的范围，其电压跟随器可以选择N输入的电压跟随器和差分AB类运算放大器，在Vgs1+Vds1(sat)附近的范围选择N、P互补输入的电压跟随器和差分AB类运算放大器，而在其余范围选择P输入的电压跟随器和差分AB类运算放大器。
作为本发明的第一实施例，下面讲述N输入的差分AB类运算放大器。图4是根据本发明第一实施例的N输入的差分AB类运算放大器的电路图，参考图4，在输入级11中，恒定电流源111、N沟道MOS管112和113、P沟道MOS管114和115构成普通的N沟道差分放大电路。并联于电流源111的N沟道MOS管116为一个辅助电流源，它将在放大器出现正转换时起作用，以增强正转换速率。
在N输入的差分AB类运算放大器中，输出级12的P沟道输出级MOS晶体管121是直接受差分放大电路的输出控制的，其偏置电流的大小取决于输入级12中差分放大器的尾电流源111，如果输出级P沟道MOS管121的尺寸和输入级12中差分放大器的负载晶体管114和115相同，那么其偏置电流的大小为I1/2。而N沟道输出级MOS晶体管122是由电流镜偏置的，其偏置电流的大小由电流源124的电流I2决定。实际上，I2可以是非常小的电流。第一，为了获得较大的转换速率，输出级晶体管121和122都具有较大尺寸，N沟道MOS管122的尺寸可以是123的若干倍，因此，电流源124的电流I2有必要非常小，以降低输出级12的静态功耗，但是这并不影响转换速率，因为负转换时主要是通过第一转换增强电路来迅速向晶体管123注入电流并提高N沟道MOS管122的栅极电压的。第二，尽管较大尺寸的P沟道输出级MOS管121的会使其偏置电流偏大，然而，N沟道输出级MOS管122的静态电流却较小，在电压跟随器连接中，P沟道MOS管121的静态电流会被强制等于N沟道MOS管122。比之于第一现有实例(图3)中偏置输出级N沟道MOS管的方法，减少了一个从电源到地的通路。所以，基于非常小的偏置电流I2，以及输出MOS管121和122较小静态电流，本发明的电压跟随器的输出级12具备低功耗的特性。另外，在输出级电路12中，还包括一个连接运放输出OUT和输入级11输出的电容125，这个电容在电压跟随器中起相位补偿的作用，使电压跟随器具有良好的频率响应。
参考图4，本发明第一实施例的N输入电压跟随器还包括第一和第二转换增强电路13和14，它们为电压跟随器提供良好的动态特性。在第一转换增强电路13中，两个P沟道MOS管131和133串连于供电线VDD和接地线VSS之间，其中P沟道MOS管131的栅极连接差分放大器的输出，另外一个P沟道MOS管133的栅极用电压源VB偏置。实际上，由两个层叠的P沟道MOS管131和133组成了一个C类放大器，其输出连接一个P沟道MOS管132的栅极。通过采用较高的电压源VB，可以时P沟道MOS管131在静态时位于线性区，此时，该C类放大器的输出电压使P沟道的MOS管132截止。仅当跟随器处于负转换时期，即当差分放大器的输入端IN-远低于IN+时，该C类放大器才输出一个降低的电压到P沟道MOS管132的栅极使其导通并向输出级注入电流。这一机制不仅使输出级晶体管工作在AB类模式下，而且在负转换时，可以使输出级晶体管122具有很大的泄放电流，因而提高跟随器的负转换速率。这里需要注意是，133使用P沟道的MOS管而非N沟道的MOS管，可以使MOS管132的栅极电位被钳制在VB+VT以上，其中VT是MOS管133的阈值电压。这样，到负转换期间将要结束时，MOS管133可以快速地停止向输出级的电流注入。并且，在负转换期间，随着由131和133组成的C类放大器输出电压的降低，该C类放大器的电流也是降低的，于是可以降低电压跟随器的总体功耗，提高效率。而在本发明第一现有实例的差分AB类运算放大器中，即便在负转换期间，其C类放大器的电流仍然固定为I2，无法根据电路的工作状态来调节电流。
下面讲述第二转换增强电路14。第二转换增强电路14主要针对电压跟随器的正转换速率的提高。考虑到电路的转换速率会受到补偿电容125的限制，通常提高差分放大器的尾电流源111可提高转换速率。然而，为保持低功耗特性，仅需在正转换期间才提高尾电流源的大小(负转换速率可以由上述第一转换增强电路13来大幅提升)，即所谓动态偏置方法。参考图4，在第一实施例的第二转换增强电路14中，一个P沟道MOS管141的栅极连接差分放大器的输出，源极连接供电线VDD，而漏极连接一个二极管连接的N沟道MOS晶体管142。MOS管142和输入级11中N沟道MOS管116形成电流镜像关系。而MOS管141和142实际上构成另一个C类放大器。当差分放大器IN-高于或者等于IN+时，P沟道MOS管141是截止的，所以电流源MOS管116上的电流为零。而仅当IN-低于IN+时，此C类放大器向电流源MOS管116输出一个放大的电流，从而提高整个电压跟随器的正转换速率。需要注意的是，此方法在提高转换速率的同时保持了电压跟随器的低静态功耗。
下面总结一下根据本发明第一实施例的电压跟随器的工作机制。当电压跟随器的输入电压IN等于输出电压OUT时，电路处于静态模式，电路中的第一和第二转换增强电路13和14都处于截止状态。其中，MOS管141、142和116都是截止的，MOS管132也是截止的，因而电路具有较低功耗。当电压跟随器的输入电压IN远低于输出电压OUT时，电路处于负转换期间，输出级12中P沟道MOS管121截止，第二转换增强电路14处于截止状态而第一转换增强电路13处于工作状态，P沟道MOS管132的栅极电压迅速下降，并向输出级注入额外电流，输出级12中N沟道MOS管122的泄放电流迅速增加，将电压跟随器的输出电压OUT降低。当电压跟随器的输入电压IN远高于输出电压OUT时，电路处于正转换期间，第一转换增强电路13处于截止状态而第二转换增强电路14处于工作状态，由于差分放大器的转换电路增加，输出级中P沟道MOS管121的充电电流迅速增加，将电压跟随器的输出电压OUT提高。当电压跟随器的输入电压IN略低于或略高于输出电压OUT时，电路处于线性放大状态，第一和第二转换增强电路13和14都处于截止状态。
如前所述，本发明的驱动电路还包含P输入类型电压跟随器。相似地，P输入电压跟随器是由P输入差分AB类运算放大器构成的。作为第二实施例，下面讲述P输入差分AB类运算放大器。参考图5，输入级11是一个P沟道差分放大电路，其尾电流源由恒定电流源117和压控电流源1112并联构成。该差分放大电路还包含两个P沟道MOS管118和119，以及两个N沟道MOS管1110和1111。输出级12包含N沟道MOS晶体管126，其栅极连接差分放大器的输出，主要负责对输出节点的放电。输出级12还包含P沟道MOS晶体管127，与另一个二极管连接的P沟道MOS管128形成电流镜，电流源129为输出级P沟道MOS管128和127提供偏置。类似地还有一个连接输出节点OUT和差分放大器输出的电容1210，起相位补偿作用。第一转换增强电路13由两个层叠的N沟道MOS管136、134构成的C类放大器，以及一个N沟道MOS管135组成，其中MOS管136的栅极由一个较低的电压源偏置，而MOS管134的栅极连接差分放大器的输出。另外，MOS管135的栅极受到该C类放大器的输出控制。第一转换增强电路在电压跟随器的正转换期间处于工作状态，通过MOS管135向输出级提供额外泄放电流，从而提高输出级12中P沟道MOS管127的充电电流。第二转换增强电路也是一个C类放大器，由一个N沟道MOS管143和一个P沟道MOS管144组成，它将在电压跟随器的负转换期间处于工作状态，通过提高差分放大器电流源MOS管1112的电流来提高电压跟随器的转换速率。P输入的差分AB类运算放大器的工作机制与特征同N输入的差分AB类运算放大器的工作机制与特征是相类似的，即静态时只消耗很小的电流，而在转换期间，通过第一和第二转换增强电路13和14来提高其转换速率。
另外，本发明还包含N、P互补输入类型的电压跟随器。此种类型的电压跟随器可以看成N输入电压跟随器和P输入电压跟随器的并联。
另外，在上述第一和第二实施例中讲述了N输入和P输入的差分AB类运算放大器以及所构成的电压跟随器电路，以及由多个不同类型电压跟随器组成电压跟随器组，并用共用偏置电路对它们进行偏置来形成驱动电路。不过，本发明并不受这些实施例的限制。采用不同类型的差分AB类运算放大器来构成不同类型的电压跟随器，由多个不同类型的电压跟随器来构成驱动电路，可以取得驱动电路所能取得的相同效果。在差分AB类运算放大器中使用C类放大器来检测转换状态，并用以调节差分放大电路的尾电流大小和输出电流的大小，可以取得驱动电路所能取得的相同效果。这些都是可以理解到的。
权利要求
1.一种驱动电路，包括一组驱动分级电平的电压跟随器，每个电压跟随器驱动一个或多个级别的电平，并且将这组电压跟随器并联驱动宽摆幅的多个数据线。
2.如权利要求1所述的驱动电路，还包括用共用偏置电路为该驱动电路中的一组电压跟随器提供静态偏置。所述共用偏置电路产生如权利要求3、6所述的电压跟随器的第一偏置信号。
3.如权利要求1所述的驱动电路，其包含的一组并联的电压跟随器包括三种类型的电压跟随电路N输入电压跟随器、P输入电压跟随器和N、P互补输入电压跟随器；对多个并联的电压跟随器，共模输入电平位于分级电平的较低电压范围的电压跟随器为P输入电压跟随器；共模输入电平位于分级电平的较高电压范围的电压跟随器为N输入电压跟随器；共模输入电平位于分级电平的居中电压范围的电压跟随器为N、P互补输入电压跟随器。
4.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于所包含的一组电压跟随器位于D/A转换电路之前，连接分级参考电平和D/A转换电路。
5.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于包含一种降低功耗的驱动方法，该方法包括采用如权利要求4所述的结构体系，根据数据锁存器的数据来关闭这组电压跟随器的部分电路。
6.如权利要求1、3所述的驱动电路，其中所述的一组电压跟随器中的每一个电压跟随器由一个差分AB类运算放大器构成，包括输入级，它包含N沟道差分放大器、P沟道差分放大器和N沟道、P沟道互补的差分放大器。P沟道差分放大器包括一对对称的P沟道MOS晶体管，这对晶体管的栅极连接所述电压跟随器的输入和输出，源极连接的晶体管包含一个P沟道MOS晶体管和一个电流源；所述的N沟道差分放大器包括一对对称的N沟道MOS晶体管，这对晶体管的栅极连接所述电压跟随器的输入和输出，源极连接的晶体管包含一个N沟道MOS晶体管和一个电流源；所述的N沟道、P沟道互补差分放大器同时包含了上述两种差分放大器的特征。所述的输入级其特征还包括产生第一输出信号。输出级，它包含一个P沟道的MOS晶体管和一个N沟道的MOS晶体管，它们中的其中一个的栅极连接所述第一输出信号，另一个由电流镜偏置。输出级还包括一个连接输出节点和第一输出信号的补偿电容。第一转换增强电路，它包含一个C类放大器和一个开关MOS晶体管。二转换增强电路，它包含另一个C类放大器。
7.如权利要求6所述的差分AB类运算放大器和第一转换增强电路，其特征在于其所包含的C类放大器由两个相同沟道类型的MOS管层叠构成。
8.如权利要求6所述的差分AB类运算放大器和第一转换增强电路，其特征还在于对N输入的差分AB类运算放大器，其所包含的C类放大器仅在所述电压跟随器的负转换时起作用；对P输入的差分AB类运算放大器，其所包含的C类放大器仅在所述电压跟随器的正转换时起作用；对N、P互补输入的差分AB类运算放大器，同时具有N输入的差分AB类运算放大器和P输入的差分AB类运算放大器的上述特征。
9.如权利要求6所述的差分AB类运算放大器和第二转换增强电路，其特征在于对N输入的差分AB类运算放大器，其所包含的C类放大器仅在所述电压跟随器的正转换时起作用；对P输入的差分AB类运算放大器，其所包含的C类放大器仅在所述电压跟随器的负转换时起作用；对N、P互补输入的差分AB类运算放大器，同时具有N输入的差分AB类运算放大器和P输入的差分AB类运算放大器的上述特征。
全文摘要
本发明公开了一种驱动电路，包括一组电压跟随器。这组电压跟随器中包含了N输入电压跟随器、P输入电压跟随器和N、P互补电压跟随器，覆盖宽的信号摆幅，将它们并联以驱动多个数据线。本发明所述的电压跟随器由差分AB类运算放大器电路构成，包含了转换增强电路，在高速、低功耗和高集成度方面具备特质，适用于大电容负载的驱动电路，如LCD驱动电路。
文档编号H03F3/20GK101025895SQ20061000316
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月20日 优先权日2006年2月20日
发明者林丰成, 林昕, 蒋延飞 申请人:天利半导体(深圳)有限公司