[发明专利]可提升反应速度的驱动电路及其相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可提升反应速度的驱动电路，尤指一种根据运算放大 器的输入电压与驱动电压的变化，动态地增加运算放大器偏压电流大小， 以提高反应速度的驱动电路。

背景技术

运算放大器是一种具有广泛应用的电路基本构筑区块。电路设计者常 可使用运算放大器来实现许多种不同的运作功能。例如，在液晶显示器的 驱动电路中，运算放大器可作为一输出缓冲器，其依据前级数字至模拟转 换器所输出的模拟信号，对负载(即液晶)进行充放电，以驱动液晶显示 器上相对应的像素单元。然而，随着液晶显示器尺寸及解析度的提高，液 晶显示器驱动电路每单位时间所输出的数据量也越来越多，因此运算放大 器的反应速度，即回转率(Slew Rate)也必须大幅地提高。

一般来说，在传统驱动芯片中所运用的运算放大器通常为二级结构的 放大器，其包含有一第一级放大电路(输入级)以及一第二级输出电路(输 出级)。传统运算放大器中的第一级放大电路被用来提高该运算放大器的增 益(Gain)，而第二级输出电路则用来推动运算放大器所连接的电容性或是 电阻性负载。然而，传统运算放大器具有回路稳定度(Loop Stability)不足 的问题，因此已知运算放大器会通过一米勒补偿(Miller Compensation)电 容进行频率补偿，以达到稳定回路的效果。

请参考图1，图1是一已知运算放大器100的示意图。运算放大器100 是一轨对轨(Rail to Rail)运算放大器，主要包含有一输入级电路110及一 输出级电路120。输入级电路110包含有一N型差动对112及一P型差动 对114。N型差动对112由一对互相匹配的N型金属氧化物半导体导体晶 体管MN1、MN2及一偏压晶体管MN3所组成。偏压晶体管MN3耦接于 晶体管MN1、MN2的源极，用来提供N型差动对112一固定大小的静态 电流(或驱动电流)。同样地，P型差动对114由一对互相匹配的P型金属 氧化物半导体导体晶体管MP1、MP2及一偏压晶体管MP3所组成。偏压 晶体管MP3耦接于晶体管MP1、MP2的源极，用来提供P型差动对114 一固定大小的驱动电流。此外，输入级电路110还包含有一第一电流镜130、 一第二电流镜140以及一第三电流镜150。第一电流镜130及第二电流镜 140分别以电流源IP5、IP6及电流源IN5、IN6表示，用来作为N型差动 对112及P型差动对114的主动负载，而第三电流镜150则以电流源I7、 I8表示，用来将N型差动对112及P型差动对114的信号迭加并输出至输 出级电路120。

输出级电路120由晶体管MP9及MN9所组成的一AB类推挽式输出 电路。其中，输出级电路120的输出端AVO另反馈耦接至输入级电路110 的一输入端AVN，以形成单增益负反馈的输出缓冲器。此外，运算放大器 100另在输出级电路120与输入级电路110之间设置补偿电容CM1、CM2， 用以将输入级电路110及输出级电路120的输出信号作极点分离 (Pole-Splitting)，以达到稳定回路的效果。请注意，已知运算放大器100 的详细运作原理为业界所熟知，在此不赘述。

一般来说，运算放大器100的反应速度取决于运算放大器内部输入级 电路的偏压电流与输出级电路的驱动电流两者的大小。然而，为了能推动 外部负载，输出级电路的驱动电流通常会大于输入级电路的偏压电流。如 此一来，当已知运算放大器在驱动大负载时，驱动能力往往会被输入级电 路的偏压电流所影响的回转率给限制住。在此情形下，运算放大器100的 反应速度将会由输入级电路的偏压电流对补偿电容CM1、CM2充放电的速 度决定，其可通过下列回转率方程式表示：其中，I代表晶 体管MN3、MP3所提供的偏压电流，C为补偿电容CM1、CM2的大小， 而ΔV则代表输出端AVO的电压变化。也就是说，当输入级电路110的偏 压电流越大时，其对补偿电容充放电的速度越快，而运算放大器100的反 应速度也越快。

因此，已知技术一般会通过增加输入级电路的偏压电流来增加运算放 大器内部的回转率，然而如此作法不但会增加电路面积(例如：增加偏压 晶体管的面积)，也将导致额外的功率消耗。

发明内容

因此，本发明即在于提供一种可提升反应速度的驱动电路。