专利名称：具有高效率开关架构的数字模拟转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字模拟转换器架构，尤其涉及一种具有较少开关且具有较高效率电
路架构的数字模拟转换器。
背景技术：
如图1所示，一已知数字模拟转换器100由一电阻串110以及多个二进位选择器 120所构成。电阻串110电气连接于一第一电压电平^以及一第二电压电平、之间以使得 电阻串110中每个电阻的端点具有特定且不同的电压电平，每一个二进位选择器120包含 有两个开关122以及124，且开关122以及124分别由一二进位与其相反值来控制，其中相 对应于位值"l"的开关会被开启，且相对应于位值"O"的另一开关会被关闭。请参考图2， 图2为描述数字模拟转换器100如何将数字值'b。b^b/转换为模拟值的示意图。在图2 中，多个二进位选择器120被分为四级(stage)，其中第一级中的二进位选择器120由第一 位b。及其反向值b。b来控制，第二级中的二进位选择器120由第二位及其反向值blb来控 制，以此类推。当输入数字值为"0011"时，在二进位选择器120中由b。b、l^、lvb3所控制 的开关开启，而在数字模拟转换器100的输出与电阻串110的一目标端点之间会产生一导 通路径，因此数字模拟转换器100可以将数字值"0011"转换为模拟值，亦即电阻串110的 该目标端点的电压电平。 由以上叙述可以得知，已知数字模拟转换器需要30个开关以转换4位的数字值， 一般来说，如果是要转换n位的数字值，则需要2* (2n-l)个开关，因此，当数字值的位数增 加时，所需开关的数量会快速地增加，而导致数字模拟转换器需要较大的芯片面积以及较 多的耗电量。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种使用较少开关且具有较高效率电路架构的 数字模拟转换器，当该数字模拟转换器实施在液晶显示装置当中的源极驱动器内时，耦接 至伽马电压产生器的开关级数以及耗电量均会减少。 依据本发明的一实施例，一数字模拟转换器包含有用来产生多个伽马电压的伽马 电压产生器以及用来接收一M位数字值以自多个伽马电压中选择出一伽马电压的解码器， 其中解码器包含有第一温度计编码器、第一选择器以及第二选择器。第一编码器用来接收 该M位数字值中的N个位以产生2W位的第一温度计码，其中N小于M，且M与N均为正整数； 第一选择器包含多个选择群组，每个选择群组包含有被第一温度计码所控制且用来输出一 伽马电压的2N个开关，其中第二选择器接收第一选择器的选择群组所输出的伽马电压，并 依据该M位数字值中剩下的(M-N)个位以选择并输出所接收的伽马电压中的一伽马电压。
图1为已知由电阻串以及多个二进位选择器所构成的数字模拟转换器。
3图2为图1所示的数字模拟转换器如何将数字值'b。b^b/转换为模拟值的示意
图3为依据本发明一实施例的数字模拟转换器结构的示 图4为依据本发明另一实施例的数字模拟转换器结构的 图5为依据本发明另一实施例的数字模拟转换器结构的 图6为依据本发明另一实施例的数字模拟转换器结构的主要元件符号说明
示意图, 示意图, 示意图,
100、300、400、500、600 110
120、590、590， 310 320
330、430 340、440
350a、350b、350c、350d、 450、450'
122、124、355w、355x、 355y、355z、365w、365x、365y、 365z 360、460 370、470 ■
数字模拟转换器 电阻串 二进位选择器
伽马电压产生器 解码器 第一温度计编码器 第一选择器 选择群组
开关
第二选择器 第二温度计编码器 第三温度计编码器
具体实施例方式
在说明书及所附的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技 术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及所附的 权利要求书并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为 区分的准则。在通篇说明书及所附的权利要求书当中所提及的「包含」为一开放式的用语， 故应解释成「包含但不限定于」。以外，「耦接」一词在此包含任何直接及间接的电气连接手
段。因此，如果文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接
于该第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。 请参考图3，图3为依据本发明一实施例的数字模拟转换器结构的示意图。数字模
拟转换器300包含有用来产生多个伽马电压的伽马电压产生器310，以及用来接收一M位
数字值以自多个伽马电压中选择出一伽马电压的解码器320 ;藉此将数字值转换为一模拟
伽马电压以作为数字模拟转换器300的输出。伽马电压产生器310可以为，但不限于，如图
1所示耦接于两电压电平K、 V2之间的电阻串110。 解码器320包含有一第一选择器340以及一第二选择器360，其中，在本实施例中， 第一选择器340以及第二选择器360由选择群组所构成，每个选择群组具有多个输出端点 彼此相连的开关。在一实施例中，第一选择器340包含4个选择群组350a、 350b 、 350c 、 350d，每个选择群组包含4个开关355w、355x、355y、355z ;第二选择器360包含一个选择群组，该 选择群组包含有4个开关365w、365x、365y、365z。需注意的是，图3所示仅为一范例说明而 并非是本发明的限制，其中，第一选择器340以及第二选择器360中选择群组的数目，以及 每个选择群组中开关的数目，都不是本发明的限制条件。此外，开关355(365)可以视系统 需求使用N型或是P型金属氧化物半导体(Metal-Oxide Semiconductor,MOS)晶体管(可 分别简称为NM0S晶体管与PM0S晶体管)来实作。 与已知数字模拟转换器不同的是，第一、第二选择器340、360分别由第一温度计 码'q。a qob q0c q0/以及第二温度计码'qla qlb qlc qld'所控制，其中第一温度计码是将M 位数字值中部分位加以编码而产生，且第二温度计码是将M位数字值中剩下位加以编码而 产生。此外，开关355w、355x、355y、355z分别由q。a、 q。b、 q。e、 q。d所控制，而开关365w、365x、 365y、365z分别由qla、 qlb、 qlc、 qld所控制。尤其是，每一个选择群组350a 350d的开关 355w由第一温度计码的第一个位q。a所控制，每一个选择群组350a 350d的开关355x由 第一温度计码的第二个位q。b所控制，以此类推。举例来说，当开关355w以NMOS晶体管来 实作时，如果是q。a的值等于'1'(亦即高电压电平)，则开关355w会开启；而若是q。a的值 等于'0'(亦即低电压电平)，则开关355w会关闭。由以上叙述可知，一个选择群组中开关 的数量与一温度计码中的位数是彼此相关的。 上述编码的操作由一第一温度计编码器330以及一第二温度计编码器370来执 行，在本实施例中，第一温度计编码器330接收数字值中N个位(举例来说，数字值中最低 有效N位)，并将其编码以产生具有2N位的第一温度计码，其中N小于M且为一正整数；第 二温度计编码器370接收数字值中剩下的(M-N)个位(举例来说，数字值中最高有效(M-N) 位)，并将其编码以产生具有2(M—N)位的第二温度计码。 为了说明上的方便，在本实施例中，输入数字值具有4个位(亦即M = 4)，第一温 度计编码器330接收数字值中2个位(N = 2)以产生4位的第一温度计码'q。a q。b q。e q。d'， 且第二温度计编码器370接收数字值中另外2个位以产生4位的第二温度计码'c^ qlb qlc qld'。在本实施例中，输入数字值被表示为'b。 ^ b2 b/，第一温度计编码器330可以依据 下列公式来将2个位b。、^编码以产生第一温度计码'q。a q。b q。c q。d':
q0a = AND(bob，blb);
qob = AND(b0，blb);
q0c = AND(b加，b》；及
qod = AND(b。， b》； 其中b。b为b。的相反值，且blb为^的相反值。相同地，第二温度计编码器370可
以依据下列公式来将2个位lvb3编码以产生第二温度计码'qlaqlb Ql。 qld': qla = AND(b2b， b3b); qlb = AND(b2， b3b); qlc = AND(b2b， b3);及 qld = AND(b2， b3); 其中b2b为b2的相反值，且b3b为b3的相反值。 需注意的是，上述公式仅为范例说明而并非作为本发明的限制，只要所使用的编 码演算法可以产生一代码'q。a q。b q。。 q。d'且符合下列任一条件时，这些编码演算法均可以使用在本发明中当开关355使用NM0S晶体管来实现时，该代码中只有一个位(q。a、q。b、q。c 或q。d)的值为'1';或是当开关355使用PMOS晶体管来实现时，该代码中只有一个位(q。a、 q。b、q。。或q。d)的值为'O'。因此，在一个选择群组中仅有一个开关会被开启在第一选择器 340中每个选择群组350a 350d均会输出一个伽马电压，而第二选择器360接收选择群组 350a 350d所输出的4个伽马电压并从其中选出一个伽马电压以作为输出，亦即，在数字 模拟转换器300中仅会形成一条导通路径将数字模拟转换器300的输出端点耦接至一单一 的目标伽马电压。 在本发明中，数字模拟转换器300中所需的开关数量从2*(2"-1)减少为 (4/3^(2n-l)，大约33X的减少量，开关数量减少有以下优点较小的芯片面积、较少的功 率消耗、以及较少的开关级数。当输入数字值的位数增加时，本发明的优点会更明显。图4 为依据本发明另一实施例的用以转换一6位数字值的数字模拟转换器400的示意图，数字 模拟转换器400使用三个温度计编码器430、470、480以将输入数字值编码以产生三个温度 计码。需注意的是，图4中所示的选择群组为上述的选择群组350，其具有2W个开关(亦即 4个开关)，且每一个开关由具有2N位的一温度计码中的一位来控制，以输出一伽马电压。 第一选择器440包含有被一第一温度计码所控制的16个选择群组，其中第一温度计码经由 将输入数字值中的两位编码后所产生；第二选择器460包含有被分为两级的5个选择群组， 其中4个选择群组450被安排在前一级且被一第二温度计码所控制，第二温度计码经由将 输入数字值中的另两位编码后所产生，此外，选择群组450'被安排至后一级且被一第三温 度计码所控制，第三温度计码经由将输入数字值中的最后剩下两位编码后所产生。在数字 模拟转换器400中，所需的开关数量为84(第一选择器440具有64个、第二选择器460的 前一级具有16个、第二选择器460的后一级具有4个)；然而，已知用来转换6位数字值的 数字模拟转换器100则需要126个开关(64+32+16+8+4+2)，因此本发明的数字模拟转换器 可以大幅提高效率。 图5所示为混合式架构的数字模拟转换器500，在本实施例中，是将图4所示的选 择群组450'置换为三个二进位选择器590以及590' 。 二进位选择器590依据一二进位以 输出两输入端点中的一输入端点的电压。在本实施例中，前一级的二进位选择器590由数 字值中的第5位b4及其相反值b4b来控制，且后一级的二进位选择器590'由数字值中的最 后一位b5及其相反值b5b来控制。虽然数字模拟转换器500中所需的开关数量比数字模拟 转换器400稍多(数字模拟转换器500需要86个开关)，但仍然比已知数字模拟转换器100 所需的开关数量少很多，因此仍然具有较小的芯片面积、较少的功率消耗、以及较少的开关 级数等优点。 图6所示为另一混合式架构的数字模拟转换器600，其是将图4所示的第二选择器 460中的选择群组置换为二进位选择器，第二选择器460中的二进位选择器被安排为四级， 且同一级的二进位选择器由数字值的同一位(在本实施例中为lvb3、、或b》所控制，数 字模拟转换器600需要94个开关，亦即相较于已知数字模拟转换器100，开关数量减少了约 25%，此减少量由使用选择群组的第一选择器440所贡献。由上述实施例可知，使用选择群 组架构或是使用选择群组与二进位选择器混合式架构可以有效改善数字模拟转换器在设 计上的弹性。对于混合式架构来说，为了节省较多的开关，在耦接于伽马电压产生器的这些 前级当中使用选择群组而不使用二进位选择器，是较佳的实施方式。
当本发明的数字模拟转换器使用在液晶显示装置中的一源极驱动器内以将数字 显示数据转换为模拟显示数据来驱动液晶显示装置中的液晶显示面板时，可以得到较小的 芯片面积、较少的功率消耗、以及较少的开关级数的优点，且当需要被转换的数字值的位数 越多时，本发明的数字模拟转换器的优点会更加明显。此外，上述实施例的些微修改亦隶属 于本发明的范围，举例来说，选择群组可以具有3个开关或是4个以上的开关，且每一个选 择群组中的开关数量不一定要相同(举例来说，开关可以由温度计码或是数字值中一个以 上的位来控制，或是温度计码中部分位可以闲置而不用来控制开关的开启与关闭)。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求书所做的均等变化与修 饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一数字模拟转换器，包含有一伽马电压产生器，用来产生多个伽马电压；以及一解码器，用来接收一M位的数字值以自该多个伽马电压选择其一，该解码器包含有一第一温度计编码器，用来接收该数字值中N个位以产生具有2N位的一第一温度计码，其中N小于M，且M与N均为正整数；一第一选择器，包含有多个选择群组，每个选择群组具有由该第一温度计码所控制且用来输出一伽马电压的2N个开关；以及一第二选择器，用来接收该第一选择器的该多个选择群组所输出的伽马电压，并依据该数字值中剩下的(M-N)个位以选择并输出所接收的伽马电压中的一伽马电压。
2. 如权利要求1所述的数字模拟转换器，其中该第二选择器包含有被安排为第一级的 多个二进位选择器。
3. 如权利要求1所述的数字模拟转换器，其中该第二选择器包含有被安排为多个级的 多个二进位选择器，同一级的二进位选择器由该(M-N)个位中的一相同位所控制，其中该 (M-N)个位不包含输入至该第一温度计编码器的N个位。
4. 如权利要求1所述的数字模拟转换器，其中该解码器还包含有 一第二温度计编码器，用来接收该(M-N)个位中K个位以产生具有2M立的一第二温度计码，其中该(M-N)个位不包含输入至该第一温度计编码器的N个位，且K为一正整数且小 于或等于(M-N)。
5. 如权利要求4所述的数字模拟转换器，其中该第二选择器包含有多个选择群组，每 个选择群组包含有被该第二温度计码所控制的2K个开关，且接收该第一选择器输出的伽马 电压并依据该第二温度计码来从所接收的这些伽马电压选择一伽马电压以作为输出。
6. 如权利要求5所述的数字模拟转换器，其中该解码器还包含有 至少一第三温度计编码器，用来接收该数字值中的(M-N-K)个位中的R个位以产生具有2K位的一第三温度计码，其中该(M-N-K)个位不包含输入至该第一温度计编码器的N个 位以及输入至该第二温度计编码器的K个位，且R为一正整数且小于或等于(M-N-K)。
7. 如权利要求5所述的数字模拟转换器，其中该第二选择器还包含有被安排为多个级 的多个二进位选择器，同一级的二进位选择器由该数字值中的(M-N-K)个位中的一相同位 所控制，其中该(M-N-K)个位不包含输入至该第一温度计编码器的N个位以及输入至该第 二温度计编码器的K个位。
8. 如权利要求5所述的数字模拟转换器，其实施于一液晶显示装置中的一源极驱动器内。
全文摘要
具有高效率开关架构的数字模拟转换器。该数字模拟转换器包含有用来产生多个伽马电压的伽马电压产生器以及用来接收一M位数字值以自多个伽马电压中选择出一伽马电压的解码器，其中解码器包含有第一温度计编码器、第一选择器以及第二选择器。第一编码器用来接收该M位数字值中的N个位以产生2N位的第一温度计码；第一选择器包含多个选择群组，每个选择群组包含有被第一温度计码所控制且用来输出一伽马电压的2N个开关，其中第二选择器接收第一选择器的选择群组所输出的伽马电压，并依据M位数字值中剩下的(M-N)个位以选择并输出所接收的伽马电压中的一伽马电压。
文档编号G09G3/36GK101753143SQ20091011848
公开日2010年6月23日 申请日期2009年3月13日 优先权日2008年12月9日
发明者李敬中 申请人:奇景光电股份有限公司