专利名称：具有可调带宽滤波功能的模拟前端装置的制作方法
技术领域：
本发明有关于一种具滤波功能的模拟前端装置，且特别是有关一种具有可调带宽滤波功能的模拟前端装置。
背景技术：
长久以来，阴极射线管(Cathode Ray Tube，CRT)显示技术一直是显示器的主流，历经数十年的淬炼，其相关技术的发展已经十分成熟。近年来，由于数字化的大势所趋，显示技术也有了相当大的变革，液晶显示器(LCDmonitor)异军突起，大有取代CRT显示器的态势。
在个人计算机等应用中，由于许多显示卡(VGA card)都只能输出模拟式的图像信号，因此液晶显示器必须先把接收到的模拟信号转换为数字信号后，才能加以显示。为此，显示器的液晶显示控制器(LCD controller)中便需要模拟前端(analog front end，AFE)装置及比例处理器(scalar)，来进行信号转换及缩放运算等处理工作；其中，模拟前端装置是用以将模拟图像信号转换为数字图像信号，比例处理器则依据数字图像信号加以运算，以呈现不同分辨率的图像。随着制造技术的演进及组件集成度的提升，目前的趋势是将模拟前端装置、比例处理器及一些外围电路集成在同一芯片(chip)中，称为LCD控制芯片。
典型的模拟前端装置如图1所示，由三套相同的电路组成，分别用以将红色(R)模拟信号RA、绿色(G)模拟信号GA及蓝色(B)模拟信号BA转换为红色数字信号RD、绿色数字信号GD及蓝色数字信号BD。更进一步来看，每一套电路又由箝位器(clamper)110、输入缓冲器(input buffer)IB及模拟/数字转换器(aralog to digital converter，ADC)130所组成，模拟图像信号可先利用箝位器110保持在设定的电平(level)，再以输入缓冲器IB将信号缓冲后馈入模拟/数字转换器130进行转换。除此之外，模拟前端装置还包含时钟脉冲发生器(clock generator)150及带隙电压参考电路(bandgapvoltage reference)170等，时钟脉冲发生器150可提供模拟/数字转换器130需要的时钟脉冲信号CLK，带隙电压参考电路170所产生的调节信号ADJ则用来调节输入缓冲器IB的增益(gain)及偏移电压(offset voltage)。
输入缓冲器IB可利用源极跟随器(source follower)予以实现，如图2所示。输入缓冲器IB由阻抗Rs、电流源Io及晶体管Mp构成，自箝位器110馈入的RGB模拟信号可通过输入电压Vin等效，在馈入晶体管Mp之前，可由一晶体管开关控制模拟信号的馈入时机，该晶体管开关导通时可由阻抗Rs加以等效。RGB模拟信号馈入模拟/数字转换器130时会先利用电容C进行信号的取样及保持(samle and hold)工作，当开关SW1，SW2导通(turn on)时模拟信号可由电容C取样，取样后将开关SW1，SW2关断(turn off)即可使信号保持住，以作为后级电路的信号来源；其中开关SW1，SW2例如是晶体管开关。
在实际应用中，由于印刷电路板(printed circuit board，PCB)的线路布局(Layout)或其它环境因素，常导致RGB模拟信号中伴随有高频噪声，而使LCD屏幕上出现水波纹或其它失真现象。解决此问题的手段是在电路上设计一滤波电路。在实际上，滤波电路的带宽约设计在时钟脉冲信号CLK的3倍频以上，亦即若时钟脉冲信号CLK的频率为140MHz，则滤波电路的带宽约为500MHz。由于LCD控制芯片在应用时必须涵盖最低频到最高频的显示模式，故芯片内的滤波电路也必须有可调节的带宽(例如带宽可在75，150，300，500MHz间进行选择性的调节)，才具备实用的价值。但现实的是，要在芯片内实现此大范围带宽、且对线性度的要求比后级ADC还高的有源滤波电路，是十分不容易的。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种具有可调带宽滤波功能的模拟前端装置，以滤除多种显示模式下的高频噪声。
根据本发明的目的，提出一种具有可调带宽滤波功能的模拟前端装置，此装置的简述如下模拟前端装置包括输入缓冲器及模拟/数字转换器，可调带宽的滤波功能可集成在模拟/数字转换器或输入缓冲器中。当集成在模拟/数字转换器时，可由模拟/数字转换器内部的电容及开关模块实现，其中该电容原作为模拟信号的取样及保持之用。开关模块包括多个彼此并联的晶体管开关，可依据选择码由晶体管开关中选出一个(或多个并联)以作为等效电阻与该电容串联，组成滤波电路。
其中选择码可以是多选一码或温度计码。当集成在输入缓冲器时，可利用多个彼此并联的晶体管组成晶体管模块，依选择码由晶体管中选出一或多个并联为滤波电路；或利用多个彼此并联的电流源组成电流源模块，依选择码由电流源中选出一或多个并联以调节输出总电流，达到调节滤波带宽的目的。
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，详细说明如下图1表示典型的模拟前端装置。
图2表示以源极跟随器实现输入缓冲器的方案。
图3表示依照本发明的实施例一所提出的模拟/数字转换器。
图4表示输入缓冲器中晶体管的小信号等效电路。
图5表示依照本发明的实施例二所提出的一种输入缓冲器。
图6表示依照本发明的实施例二所提出的另一种输入缓冲器。
附图标号说明110箝位器130模拟/数字转换器150时钟脉冲发生器170带隙电压参考电路310开关模块330模拟/数字转换器510晶体管模块610电流源模块IB输入缓冲器RA红色模拟信号GA绿色模拟信号BA蓝色模拟信号RD红色数字信号
GD绿色数字信号BD蓝色数字信号CLK时钟脉冲信号ADJ调节信号C电容Rs阻抗SW1，SW2，SW3，SW4，SW5晶体管开关Mp，Mp1，Mp2，Mp3，Mp4晶体管I0，I1，I2，I3，I4电流源具体实施方式
本发明所提出的构思，是将滤波电路集成在模拟前端装置内现有的电路(例如模拟/数字转换器或输入缓冲器)中，以避免对原电路结构作太大的变更而影响信号特性。在图2的说明中，很明白地表示了电容C可作为模拟信号的取样及保持之用当开关SW1，SW2导通时作信号取样、关断时将信号保持，因此本发明人可将电容C与开关SW1，SW2视为模拟信号的取样及保持电路。需要注意的是，开关SW1，SW2常利用晶体管(PMOS或NMOS)予以实现，因晶体管本身即本质上具有电阻，故开关SW1，SW2可以电阻R1，R2等效之。当开关SW1，SW2导通时，可视为电阻R1、电容C与电阻R2三者串联，故取样及保持电路此时亦具有滤波的效果，只要改变开关SW1，SW2或电容C的结构，即可具备某特定带宽的滤波功能。
为了让滤波电路的带宽可依据实际需求加以调节，第一实施例是利用多个互相并联的晶体管开关组合成开关模块，依不同的带宽设定选择特定的一或多个晶体管开关来工作，以配合电容C达到滤除多种高频信号的目的。请参照图3，其表示依照本发明的实施例一所提出的模拟/数字转换器330。可调带宽的滤波功能被集成在取样及保持电路中，开并模块310中包括4个晶体管开关SW2，SW3，SW4，SW5，可搭配电容C产生4种不同带宽(例如75，150，300，500MHz)的滤波效果。开关模块310在设计时，可依据一选择码决定要将哪一个(或哪几个)晶体管开关与电容C串联，以实现上述4种可调带宽。选择码可以是多选一码(one-of-N code)或温度计码(thermometer code)等，依据多选一码每次只会选择4个晶体管开关中的一个与电容C串联；依据温度计码则会利用4个晶体管开关组合出需要的电阻值，此时被选定的晶体管开关可能是一个或多个。
以75，150，300，500MHz的带宽设定为例，若开关模块310被设计在依多选一码选择晶体管开关，可将晶体管开关SW2，SW3，SW4，SW5的长宽比设计在1∶2∶4∶20的比例(即W/L，2W/L，4W/L，20W/L)，带宽为75MHz时仅选用晶体管开关SW2，带宽为150MHz时仅选用晶体管开关SW3，带宽为300MHz时仅选用晶体管开关SW4，带宽为500MHz时仅选用晶体管开关SW5，即可设定需要的带宽。若开关模块330被设计在依温度计码选择晶体管开关，可将晶体管开关SW2，SW3，SW4，SW5的长宽比设计在1∶1∶2∶16(即W/L，W/L，2W/L，16W/L)的比例，带宽为75MHz时仅选用晶体管开关SW2，带宽为150MHz时选用晶体管开关SW2，SW3，带宽为300MHz时选用晶体管开关SW2，SW3，SW4，带宽为500MHz时选用晶体管开关SW2，SW3，SW4，SW5，即可由4个晶体管开关组合出不同带宽的滤波效果。
当然，除了调节模拟/数字转换器中的晶体管开关可达到调节滤波带宽的目的外，输入缓冲器的调节同样可得到类似的效果。请参照图4，其表示输入缓冲器IB中晶体管Mp的小信号等效电路。由图式可清楚看出，晶体管Mp的源极、漏极、栅极间均具有等效电容的存在，因此若调节晶体管的结构，一样可达到调节带宽的目的。
请参照图5，其表示依照本发明的实施例二所提出的一种输入缓冲器，其集成有可调带宽的滤波功能。在作法上可以将4个晶体管Mp1，Mp2，Mp3，Mp4组成晶体管模块510，依选择码(如多选一码或温度计码等)决定开关SW3，SW4，SW5，SW6的导通状态，将这些晶体管中的一个(或多个并联后)与电流源Io串联为源极跟随器，以实现可调带宽的目的。当然亦可通过调节电流源达到类似功能，请参照图6，其表示依照本发明的实施例二所提出的另一种输入缓冲器。电流源模块610可由4个电流源I1，I2，I3，I4组成，同样由选择码决定开关SW3，SW4，SW5，SW6的导通状态，将这些电流源中的一个(或多个并联后)与晶体管Mp串联为源极跟随器，当电流源的输出电流越大时带宽亦越大，总电流值与带宽约成正相关的比例关系。
本发明上述实施例所公开的具有可调带宽滤波功能的模拟前端装置，可集成在模拟/数字转换器的取样及保持电路或输入缓冲器中，对电路的改变极为有限，可在不影响信号品质下达到可调带宽的滤波功能，效益十分显著。
综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种更动与修改，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求书所限定的范围为准。
权利要求
1.一种具有可调带宽滤波功能的模拟/数字转换器，配置于一液晶显示控制器的模拟前端装置中，以对一模拟信号进行模拟/数字转换，该模拟/数字转换器包括一电容，用于取样及保持该模拟信号；以及一开关模块，与该电容串联，该开关模块包括多个彼此并联的晶体管开关，该开关模块依据一选择码从所述各晶体管开关中选择出至少一个以作为一等效电阻，并通过该等效电阻与该电容组成滤波电路。
2.如权利要求1所述的模拟/数字转换器，其中该选择码是一种多选一码，用以从所述各晶体管开关中选择出一个以作为该等效电阻。
3.如权利要求1所述的模拟/数字转换器，其中该选择码是一种温度计码，用以从所述各晶体管开关中选择出一个或多者并联以作为该等效电阻。
4.如权利要求1所述的模拟/数字转换器，还包括一开关，该开关与该电容串联。
5.一种具有可调带宽滤波功能的输入缓冲器，配置于一液晶显示控制器的模拟前端装置中，用以缓冲一模拟信号，该输入缓冲器包括一电流源；以及一晶体管模块，与该电流源串联以组成源极跟随器，该晶体管模块包括多个彼此并联的晶体管，该晶体管模块依据一选择码从所述各晶体管中选择出至少一个与该电流源串联以组成滤波电路。
6.如权利要求5所述的输入缓冲器，其中该选择码是一种多选一码，用以从所述各晶体管中选择出一个与该电流源串联。
7.如权利要求5所述的输入缓冲器，其中该选择码是一种温度计码，用以从所述各晶体管中选择出一个或多者并联后串联到该电流源。
8.如权利要求5所述的输入缓冲器，其中该晶体管模块的输入端串联有一阻抗。
9.如权利要求8所述的输入缓冲器，其中该阻抗以一晶体管开关加以等效。
10.一种具有可调带宽滤波功能的输入缓冲器，配置于一液晶显示控制器的模拟前端装置中，用以缓冲一模拟信号，该输入缓冲器包括一晶体管；以及一电流源模块，与该晶体管串联以组成源极跟随器，该电流源模块包括多个彼此并联的电流源，该电流源模块依据一选择码自该些电流源中选择出至少一个与该晶体管串联以组成滤波电路。
11.如权利要求10所述的输入缓冲器，其中该选择码是一种多选一码，用以自该些电流源中选择出一个与该晶体管串联。
12.如权利要求10所述的输入缓冲器，其中该选择码是一种温度计码，用以自该些电流源中选择出一个或多者并联后串联到该晶体管。
13.如权利要求10所述的输入缓冲器，其中该晶体管的输入端串联有一阻抗。
14.如权利要求13所述的输入缓冲器，其中该阻抗是以一晶体管开关加以等效。
全文摘要
一种具有可调带宽滤波功能的模拟前端装置，包括输入缓冲器及模拟/数字转换器，可调带宽的滤波功能可集成在模拟/数字转换器或输入缓冲器中。当集成在模拟/数字转换器时，可由模拟/数字转换器内部的电容及开关模块实现，其中该电容原作为模拟信号的取样及保持之用。开关模块包括多个彼此并联的晶体管开关，可依据选择码由晶体管开关中选出一个或多个并联以作为等效电阻与该电容串联，组成滤波电路。其中选择码可以是多选一码或温度计码。
文档编号G09G5/00GK1549241SQ031362
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月20日 优先权日2003年5月20日
发明者蔡瑞原, 黄睿政, 李朝政, 王文祺 申请人:瑞昱半导体股份有限公司