专利名称：图像显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电压电平移位电路，特别是涉及一种适用于接收高频且 低电压的输入信号的电压电平移位电路。
背景技术：
电压电平移位电路是将信号在两个不同的电压范围中进行转换，例如， 电压电平移位电路可以将低电压范围的输入信号，转换到适合操作在高电压 下的电路所需的较高电压电平范围。
图1示出了现有的数字电压电平移位器10的电路图，现有的电压电平移 位器10可由两个應0S晶体管103A、 103B，两个PM0S晶体管104A、 104B, 以及三个反相器IOI、 102A与102B所组成，其中，输入信号SIN的电压电平 低于电压源V DD。当输入信号Sw为可使丽0S晶体管103A导通的高电压时， 节点X的电压会因丽OS晶体管103A的导通而拉低至Vss,节点X的低电压Vss 更进一步使PMOS晶体管104B导通，将节点Y的电压拉高至V,经过两个反 相器102A与102B緩冲后，使得输出信号S。uT的电压电平拉高至VDD。而当输 入信号S^为无法导通丽OS晶体管103A的低电压时，输入信号S^经过反相 器101反相后，形成可使丽OS晶体管103B导通的高电压。丽OS晶体管103B 的导通使节点Y的电压拉低至Vss,在经过两个反相器102A与102B緩冲后，
使得输出信号S。UT的电压电平拉低为低电压Vss。
然而，当输入信号S^为高频且低电压电平范围的信号时，由于输入信号 的电压电平很低，因此当画OS晶体管103A的导通时，导通的电流会很小， 于是需要较多时间将节点X的电压拉低至Vss,导致电路的反应速度过慢，例 如当输入信号SIN为5MHz的主时钟信号(Master Clock, MCK)时，由于节点X 的电压变化反应时间会大于200ns,因此节点X的电压来不及反应主时钟信 号的变化，而使得输出信号S。uT的电压电平来不及改变，导致电压电平移位器 失去作用。若要针对增加丽OS晶体管103A的导通电流，使得电压电平移位器10可实时反应高频且低电压电平范围的输入信号，则需要将NM0S晶体管 103A宽度放大很多，如此会导致电压电平移位器10的电路面积过大而不适
合应用。
因此，需要一种改良的设计使得电压电平移位适用于接收高频且低电压 电平的输入信号。
发明内容
根据本发明的一实施例， 一种图像显示系统，包括一电压电平移位电路， 其包括第一电压调整电路与第二电压调整电路。第一电压调整电路用以调整 输入信号的电压电平，包括小信号输入端用以接收输入信号以及一对差动输 出端用以输出一对差动信号，其中，差动信号的电压范围大于输入信号的电 压范围。第二电压调整电路耦接至第一电压调整电路，包括第一输入端与第 二输入端分别用以接收差动信号，第二电压调整电路用以调整差动信号的电 压电平，并且产生一输出信号，其中，输出信号的电压范围大于差动信号的 电压范围。
图1示出了现有的数字电压电平移位器的电路图。
图2示出了根据本发明的一实施例所示的电压电平移位器。
图3示出了根据本发明的第 一 实施例所示的电压电平移位器。
图4示出了根据本发明的第一实施例所示的电压电平移位器的详细电路结构。
图5示出了根据本发明的第二实施例所示的电压电平移位器。
图6示出了根据本发明的第二实施例所示的电压电平移位器的详细电路结构。
图7示出了根据本发明的第三实施例所示的电压电平移位器。
图8示出了根据本发明的第三实施例所示的电压电平移位器的详细电路结构。
图9示出了根据本发明的第四实施例所示的电压电平移位器。 图10示出了根据本发明的第四实施例所示的电压电平移位器的详细电 路结构。
6图11示出了根据本发明的第五实施例的图像显示系统。 附图符号说明
10、 20、 200 电压电平移位器； 101、 102A、 102B 反相器;
103A、 103B、 104A、 104B、 204、 205、 206、 207、 208、 209 ~晶体管;
201、 201A、 201B、 201C、 201D、 202、 203 ~电压调整电3各；
400 显示面板；
500 输入装置;
600 ~电子装置；
1"、 I1B、 I2A、 I2B~电流源;
NA、 NB、 R.、 ND、 NE、 NF、 Ne、 NH、 N,、 N:—端点；
R,、 R2~电阻；
S[), 、Sd2、Sin、 S(h)t J吕可。
具体实施例方式
为使本发明的制造、操作方法、目标和优点能更明显易懂，下文特举几 个较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下 实施例
图2示出了根据本发明的一实施例所示的电压电平移位器20，包括第一 电压调整电路201与第二电压调整电路202。第一电压调整电路201用以调 整输入小信号Sw的电压电平，包括用以接收输入小信号S，n的小信号输入端 NA，以及一对差动输出端用以输出一对差动信号S。，与SD2，其中差动信号S, 与S。2的电压范围大于输入小信号Sw的电压范围。第二电压调整电路202耦 接至第一电压调整电路201，包括两输入端分别用以接收差动信号Sd,与S02， 第二电压调整电路202调整差动信号S。，与S。2的电压电平，并且产生一输出 信号SWT，并且输出信号S,的电压范围大于差动信号Sw与S。2的电压范围。 根据本发明的一实施例，Sw可为高频且低电压的输入信号，其电压值范围约 介于OV-l. 4V之间，第一电压调整电路201将输入信号S,n的电压范围调整至 一中等电位，使得输出的差动信号Sw与S^的电压范围可约介于0V-4V之间。 第二电压调整电路202更进一步调整差动信号S。,与S。2的电压范围，使输出 信号S(肌的电压范围可约介于0V-5V之间。图3示出了才艮据本发明的第一实施例所示的电压电平移位器，其中，包
含根据本发明的第一实施例所示的第一电压调整电路201A的电路结构。第一 电压调整电路201A包括两电流源Iu与I1B、第三电压调整电3各203、两电阻 R,与R,、以及晶体管204,其中，第三电压调整电路203耦接于电流源I1B， 用以提供一电压差，电阻R,耦接于电流源Iu与接地点之间，电阻R2耦接于第 三电压调整电路203与接地点之间，晶体管204耦接于电流源I1A、小信号输 入端NA、电阻Ri以及接地点之间，用以接收输入小信号SIN。
图4示出了根据本发明的第一实施例所示的电压电平移位器的详细电路 结构，其中，包含根据本发明的第一实施例所示的第一电压调整电路201A与 第二电压调整电路202的详细电路结构。在本发明的第一实施例中，晶体管 204为PMOS晶体管，晶体管204的栅极耦接至小信号输入端NA,用以接收输 入小信号SIN，晶体管204的源极耦接至电流源Iu与电阻R,的连接点NB，而 晶体管204的漏极耦接至接地点。并且在此实施例中，第三电压调整电路203 可为PMOS晶体管205,晶体管205的栅极耦接至其漏极，用以在晶体管205 的源极与漏极两端之间提供一电压差。然而，根据本发明的其它实施例，第 三电压调整电路203也可为一二极管、或一栅极与漏极耦接的雨OS晶体管， 用以在第三电压调整电路203的两端提供一电压差。
在本发明的第一实施例中，电流源I"与Lb可如固4所示由一电流镜组 成，其中电流源Iu为PMOS晶体管206,电流源118为PMOS晶体管207,并且 其中晶体管206的栅极耦接至晶体管207的栅极，晶体管206的栅极更耦接 至其漏极，以组成一电流镜。由晶体管206与207所组成的电流镜可根据两 晶体管的尺寸，产生对应的电流分别供应至电阻R,与第三电压调整电路203。
第一电压调整电路201A的两端点Nb与N。可用以输出一对差动信号S。,与 SD2,而第二电压调整电路202的两输入端分别耦接至端点Nb与Ne,用以接收 差动信号S。,与SD2。第二电压调整电路202可以是一般适用于接收具有中/高 电压电平(约为0V-4V)的输入信号的电压电平移位器，用以进一步调整所接 收到的差动信号电压电平，使输出信号S。UT的电压范围可约介于0V-5V之间。。
根据本发明的一实施例，第一电压调整电路201A可为一模拟式电压调整 电路，其中第一电压调整电路201A中的各晶体管可操作于饱和区，使得第一 电压调整电路201A可适用于接收高频且低电压电平的输入信号，并且由于晶 体管204设计为共漏极(common drain),因此端点NB的电压会随着输入端NA
8所接收的输入小信号S^变化而改变，也就是当输入小信号S,n为高电压电平
时(约1.4V)，端点NB的电压会随的提升至高电压电平(约4V)，而端点N。的 电压会因为207的共源极设计(common source)以及第三电压调整电路203所 产生的电压差而降低至低电压电平(约0V)，而晶体管206在此可提供直流偏 压与对应的电流；当输入小信号S^为低电压电平时(约0V),端点Nb的屯圧 会随之降低至低电压电平(约0V),而端点N。的电压也会随之提升至高电压电 平(约4V)。因此端点Nb与队.可输出一对中等电压范围(约在0V-4V)的差动信 号Sd,与SD2。而差动信号S。,与S。2接着输入第二电压调整电路202,并且经由 第二电压调整电路202调整其电压范围，使得输出信号S。UT的电压范围可被调 整至0V-5V之间。
图5示出了根据本发明的第二实施例所示的电压电平移位器，其中包含 根据本发明的第二实施例所示的第一电压调整电路201B的电路结构。本发明 的第二实施例与第一实施例的差异在于晶体管204耦接于电流源I1A、小信号 输入端NA以及电阻R,之间，但晶体管204不耦接至接地端，以及第二电压调 整电路202的第二输入端改由耦接至电流源1,b与第三电压调整电路203的连 接端点NF。图6示出了根据本发明的第二实施例所示的电压电平移位器的详 细电路结构，其中晶体管204的栅极耦接至小信号输入端Na用以接收揄入小 信号SIN，晶体管204的源极耦接晶体管206的漏极于端点NE，以及晶体管204 的漏极耦接至电阻R,。而第二电压调整电路202的两输入端分别耦接至端点 Ne与Nf，用以分别接收第一电压调整电路201B所产生的中电压电平(约为 0V-4V)的差动信号Sd,与S 2，调整差动信号S[),与Sw的电压电平，使得输出信 号S,的电压范围可被达到0V-5V之间，其中图5与图6所示的电压电平移位 器的操作类似于图3与图4所示的电压电平移位器。
为了增加电压电平移位器20的效能，可将第3-6图中的电阻R,与112替 换成另外两个电流源，可增加第一电压调整电路201中的电流量，以加强电 压电平移位器20的驱动能力。以下第7-10图将介绍具有双电流源-电压电平 移位器。
图7示出了根据本发明的第三实施例所示的电压电平移位器，其中包含 根据本发明的第三实施例所示的第一电压调整电路201C的电路结构。第一电 压调整电路201C包括四个电流源Iu、 I1B、 L与I2B、第三电压调整电路203 以及晶体管204，其中，第三电压调整电路203耦接于电流源U，用以提供一电压差，电流源12a耦4姿于电流源Iu与接地点之间，用以增加第一电压调
整电路201C的驱动电流，电流源128耦接于第三电压调整电路203与接地点 之间，晶体管204耦接于电流源IIA、小信号揄入端Na、电流源I2A、以及接地 点之间，用以接收输入小信号SIN。
图8示出了根据本发明的第三实施例所示的电压电平移位器的详细电路 结构，其中包含根据本发明的第三实施例所示的第一电压调整电路201C与第 二电压调整电路202的详细电路结构。在本发明的第三实施例中，晶体管204 为PMOS晶体管，晶体管204的栅极耦接至小信号输入端NA,用以接收输入小 信号SIN,晶体管204的源极耦接至电流源"与电流源^的连接点N。，而晶 体管204的漏极耦接至接地点。并且在此实施例中，第三电压调整电^各203 可为PMOS晶体管205，晶体管205的栅极耦接至其漏极，用以在晶体管205 的源极与漏极两端之间提供一电压差。然而，根据本发明的其它实施例，第 三电压调整电路203也可为一二极管、或一栅极与漏极耦接的丽OS晶体管， 用以在第三电压调整电路203的两端提供一电压差。
在本发明的第三实施例中，电流源I"与118与电流源In与L可如图8 所示分别由两个电流镜组成，其中电流源I"为PMOS晶体管206，电流源I1B 为PMOS晶体管207,电流源L为蘭OS晶体管208,电流源121)为NMOS晶体 管209，并且其中晶体管206的栅极耦接至晶体管207的栅极，晶体管206 的栅极更耦接至其漏极，以组成第一电流镜，以及晶体管208的栅极耦接至 晶体管209的栅极，晶体管208的栅极更耦接至其漏极，以组成第二电流镜。 第 一电流镜与第二电流镜皆可根据晶体管的尺寸，产生对应的电流用以驱动 第一电压调整电路201C。
第一电压调整电路201C的两端点N。与Nn可用以输出一对差动信号Sw与 SD2，而第二电压调整电路202的两输入端分别耦接至端点Ne与N ,用以接收 差动信号S。,与SD2。第二电压调整电路202可以是一般适用于接收具有中/高 电压电平(约为0V-4V)的输入信号的电压电平移位器，用以进一步调整所接 收到的差动信号电压电平，使输出信号S隨的电压范围可约介于0V-5 V之间。。
根据本发明的一实施例，第一电压调整电路201C可为一模拟式电压调整 电路，其中第一电压调整电路201C中的各晶体管可操作于饱和区，使得第一 电压调整电路201C可适用于接收高频且低电压电平的输入信号，并且由于晶 体管204设计为共漏极(common drain),因此端点N。的电压会随着输入端NA所接收的输入小信号S^变化而改变，也就是当输入小信号S^为高电压电平
时(约1.4V),端点l的电压会随之提升至高电压电平(约4V)，而端点N,的 电压会因为晶体管207的共源极设计(common source)以及第三电压调整电路 203所产生的电压差而降低至低电压电平(约0V),而晶体管206在此可提供 直流偏压与对应的电流；当输入小信号S,N为低电压电平时(约0V),端点Nc 的电压会随之降低至低电压电平(约0V)，而端点N',的电压也会随之提升至高 电压电平(约4V)。因此端点N。与N"可输出一对中等电压范围(约在0V-4V)的 差动信号S。,与SD2。而差动信号S。i与S。2接着输入第二电压调整电路202，并 且经由第二电压调整电路202调整其电压范围，使得输出信号S,的电压范围 可被调整至0V-5V之间。
图9示出了根据本发明的第四实施例所示的电压电平移位器，其中包含 根据本发明的第四实施例所示的第一电压调整电路201D的电路结构。本发明 的第四实施例与第三实施例的差异在于晶体管204耦接于电流源Iu、小信号 输入端l以及电流源L之间，但晶体管204不耦接至接地端，以及第二电压 调整电路202的第二输入端改由耦接至电流源U与第三电压调整电路203的 连接端点N。图10示出了根据本发明的第四实施例所示的电压电平移位器的 详细电路结构，其中晶体管204的栅极耦接至小信号输入端Na用以接收愉入 小信号Sw，晶体管204的源极耦接晶体管206的漏极于端点N,，以及晶体管 204的漏极耦接至电流源I2A。而第二电压调整电路202的两输入端分别耦接 至端点N,与N,，用以分别接收第一电压调整电路201D所产生的中电压电平(约 为0V-4V)的差动信号S。,与SD2,调整差动信号S。，与S。2的电压电平，使得输出 信号S,的电压范围可被达到0V-5V之间，其中图9与图IO所示的电压电平 移位器的操作类似于图7与图8所示的电压电平移位器。
由于传统的电压电平移位器中，用以提供差动信号的反相器(例如图1中 的反相器IOI)具有较大的内电阻与内电容，因此当传统反相器要接收低输入 电压与高频率的输入信号时，反相器需要改用大尺寸的晶体管才能加大驱动 电流，使反相器可实时反应低输入电压与高频率的输入信号的变化，如此一 来会使得电路面积与消耗功率都过大。然而，根据本发明的实施例，使用模 拟式第一电压调整电路201与201A-201D作为第一级电压调整电路，可有效 利用小尺寸晶体管的电路而达到实时反应低输入电压与高频率的输入信号的 变化，其中与传统反相器的电路面积相比，本发明所提出的第一电压调整电
ii路所需的面积差异可为传统反相器电路面积的1/28。此外，根据本发明的实
施例所实施的电压电平移位器由于在输入端使用晶体管204,使得电压电平 移位器可具有高输入阻抗，容易连接前级电路。
图11示出了根据本发明的第五实施例的图像显示系统，在本实施例中， 图像显示系统可包括显示面板400或电子装置600，如图11所示显示面板400 包括根据本发明的一实施例所示的电压电平移位器200，显示面板400可以 是电子装置的一部分(例如电子装置600 ), —般电子装置600包括显示 面板400和一输入装置500，甚者，输入装置500耦接至显示装置400以提 供输入信号(图像信号)给显示装置400以产生图像，电子装置600可以是 移动电话、数字相机、PDA (个人数据助理)、笔记型计算机、桌上型计算机、 电视、车用显示器、全球定位系统(GPS)、航空用显示器、数字相框(digital photo frame)、或是可携式DVD》丈映才几。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任 何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与 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
1.一种图像显示系统，包括一电压电平移位电路，包括一第一电压调整电路，用以调整一输入信号的电压电平，包括一小信号输入端用以接收上述输入信号以及一对差动输出端用以输出一对差动信号，其中，上述差动信号的电压范围大于上述输入信号的电压范围；以及一第二电压调整电路，耦接至上述第一电压调整电路，包括一第一输入端与一第二输入端分别用以接收上述差动信号，上述第二电压调整电路用以调整上述差动信号的电压电平，并且产生一输出信号，其中，上述输出信号的电压范围大于上述差动信号的电压范围。
2. 如权利要求1所述的图像显示系统，其中，上述第一电压调整电路包括一第一电流源； 一第二电流源；一第三电压调整电路，耦接于上述第二电流源，用以提供一电压差； 一第 一电阻，耦接于上述第一电流源与 一接地点之间； 一第二电阻，耦接于上述第三电压调整电路与上述接地点之间；以及 一第一晶体管，耦接于上述第一电流源、上述小信号输入端以及上述第 一电阻之间，用以接收上述输入信号。
3. 如权利要求2所述的图像显示系统，其中，上述第一晶体管的一栅极 耦接至上述小信号输入端，用以接收上述输入信号，上述第一晶体管的一源 极耦接至上述第一电流源与上述第一电阻的一第一连接点，上述第一晶体管 的一漏极耦接至上述接地点，并且，其中上述第二电压调整电路的上述第一 输入端耦接至上述第一连接点，上述第二电压调整电路的上述第二输入端耦 接至上述第三电压调整电路与上述第二电阻的一第二连接点。
4. 如权利要求2所述的图像显示系统，其中，上述第一晶体管的一栅极 耦接至上述小信号输入端用以接收上述输入信号，上述第一晶体管的一源极 耦接至上述第一电流源，以及上述第一晶体管的一漏极耦接至上述第一电阻， 并且，其中上述第二电压调整电路的上述第一输入端耦接至上述第一晶体管 与上述第一电流源的一第三连接点，上述第二电压调整电路的上述第二输入端耦接至上述第二电流源与上述第三电压调整电路的一第四连接点。
5. 如权利要求2所述的图像显示系统，其中，上述第三电压调整电路为一二极管或一MOS晶体管之一者，上述第一电流源与上述第二电流源组成一 第一电流镜，上述第一晶体管为一第一PMOS晶体管，上述第一电流源为一第 二PM0S晶体管，上述第二电流源为一第三PM0S晶体管，并且，其中上述第 二 PM0S晶体管的 一栅极耦接至上述第三PM0S晶体管的一栅极，上述第二 PM0S 晶体管的上述栅极更耦接至上述第二 PM0S晶体管的一漏极。
6. 如权利要求1所述的图像显示系统，其中上述第一电压调整电路包括 一第一电流源；一第二电流源；一第三电压调整电路，耦接于上述第二电流源，用以提供一电压差； 一第三电流源，耦接于上述第一电流源与一接地点之间； 一第四电流源，耦接于上述第三电压调整电路与上述接地点之间；以及 一第一晶体管，耦接于上述第一电流源、上述小信号输入端以及上述第 三电流源之间，用以接收上述输入信号。
7. 如权利要求6所述的图像显示系统，其中，上述第一晶体管的一栅极 耦接至上述小信号输入端用以接收上述输入信号，上述第一晶体管的一源极 耦接至上述第一电流源与上述第三电流源的一第五连接点，上述第一晶体管 的一漏极耦接至上述接地点，并且，其中上述第二电压调整电路的上述第一 输入端耦接至上述第五连接点，上述第二电压调整电路的上述第二输入端耦 接至上述第三电压调整电路与上述第四电流源的一第六连接点。
8. 如权利要求6所述的图像显示系统，其中，上述第一晶体管的一栅极 耦接至上述小信号输入端用以接收上述输入信号，上述第一晶体管的一源极 耦接至上述第一电流源，上述第一晶体管的一漏极耦接至上述第三电流源， 并且，其中上述第二电压调整电路的上述第一输入端耦接至上述第一晶体管 与上述第一电流源的一第六连接点，上述第二电压调整电路的上述第二输入 端耦接至上述第二电流源与上述第三电压调整电路的一第七连接点。
9. 如权利要求6所述的图像显示系统，其中，上述第三电压调整电路为 一二极管或一MOS晶体管之一者，上述第一电流源与上述第二电流源组成一 第一电流镜，上述第三电流源与上述第四电流源组成一第二电流镜，上述第 一晶体管为一第一PMOS晶体管，上述第一电流源为一第二 PM0S晶体管，上述第二电流源为一第三PM0S晶体管，上述第三电流源为一第四PM0S晶体管， 上述第四电流源为一第五PM0S晶体管，并且，上述第二 PM0S晶体管的一栅 极耦接至上述第三PM0S晶体管的一栅极，上述第二 PM0S晶体管的上述栅极 耦接至上述第二 PM0S晶体管的一漏极，上述第四PM0S晶体管的一栅极耦接 至上述第五PM0S晶体管的一栅极，上述第四PM0S晶体管的上述栅极耦接至 上述第四PM0S晶体管的一漏极。
10.如权利要求1所述的图像显示系统，更包括一电子装置，包括一显示面板，其中，上述电压电平移位电路为上述显示面板的一部分；以及一输入装置，耦接至上述显示面板并提供输入给上述显示面板以显示以 图像，其中上述电子装置为一移动电话、数字相机、个人数据助理、笔记型 计算机、桌上型计算机、电视、车用显示器、全球定位系统、航空用显示器、 数字相匡、或可携式DVD播放机。
全文摘要
一种图像显示系统，包括一电压电平移位电路，包括第一电压调整电路与第二电压调整电路。第一电压调整电路用以调整输入信号的电压电平，包括小信号输入端用以接收输入信号以及一对差动输出端用以输出一对差动信号，其中，差动信号的电压范围大于输入信号的电压范围。第二电压调整电路耦接至第一电压调整电路，包括第一输入端与第二输入端分别用以接收差动信号，第二电压调整电路用以调整差动信号的电压电平，并且产生一输出信号，其中，输出信号的电压范围大于差动信号是电压范围。
文档编号H03K19/0185GK101494454SQ20081000058
公开日2009年7月29日 申请日期2008年1月23日 优先权日2008年1月23日
发明者吴泽宏 申请人:统宝光电股份有限公司