[实用新型]一种基于BCD工艺的outbuf电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成电路，尤其涉及一种用于列驱动电路的基于BCD工艺(在同一芯片上制作双极管bipolar、CMOS和DMOS器件的单片集成工艺)的outbuf(输出缓冲)电路。

背景技术

在用于大尺寸TFT-LCD屏的列驱动电路(Source Driver)中，当采用HV(HighVoltage，高压)CMOS工艺开发时，由于该工艺提供的MOS管的阈值电压大、跨导小、导通电阻大，因此，对于大负载应用而言，其输出电路的面积会比较大。为了解决上述问题，业内人士开始利用BCD工艺中的LDMOS器件的跨导大、导通电阻小的特征，基于BCD工艺，开发用于大尺寸TFT-LCD屏的列驱动电路，从而减小输出电路的面积，缩小列驱动电路的面积。

Source Driver中实现数模转换功能的电路的系统框图如图1所示，其中，

电平转换电路1’(Level shifter)可以将低电压域的逻辑信号转换成模拟电压域的逻辑电压，其接收的数字输入信号一般有6bit和8bit等；

正电压D/A转换电路2’(POS DAC)和负电压D/A转换电路3’(NEG DAC)对应电平转换电路1’具有64个或者128种模拟输入电压，且电压范围分别为1/2VDDA-VDDA和0-1/2VDDA(VDDA为模拟电源)；

两个电阻分压阵列4’(Gamma Voltage array)的电路结构一样，只是对应不同的D/A转换电路，其输入和输出电压也不一样，当对应正的D/A电路时，电阻分压阵列4’的输入电压范围为1/2VDDA-VDDA，并将在此范围下的64个或者128个电压，输出给正电压D/A转换电路2’；当对应负的D/A电路时，电阻分压阵列4’的输入电压范围为0-1/2VDDA，并将在此范围下的64个或者128个电压，输出给负电压D/A转换电路3’；

两个输出缓冲电路5’(outbuf)的输入电压分别为正电压D/A转换电路2’和负电压D/A转换电路3’输出的模拟电压，且输入电压范围为0.1V-VDDA-0.1V，经过输出缓冲电路5’缓冲后输出给LCD的TFT屏幕。

上述Source Driver的工作原理是，输入的Picture Data/6bit or 8bit(即图像信号/6bit或者8bit的数字信号)经过两个电平转换电路1’分别去控制正电压D/A转换电路2’和负电压D/A转换电路3’的选择开关，从而选择相应的模拟电压输出给输出缓冲电路5’，最后实现液晶屏的驱动。

一般，Source Driver中的输出缓冲电路主要输入一定gamma(伽马)电压，其电压范围可以从0.1V-VDDA-0.1V，然后输出电压去驱动TFT上的电容，从而对屏幕进行控制，所以输出缓冲电路的输入级应该为rail to rail(轨至轨)结构，以达到最大的信号摆幅；另外，由于输出驱动时需要大的瞬态电流以使得输出电压更容易建立，同时又希望取得小的静态电流，因此，输出缓冲电路的输出级为ClassAB(AB类)结构。

现有技术中输出缓冲电路的原理图如图2所示，NMOS管M1’、M2’和PMOS管M5’、M6’组成了rail to rail输入结构；MOS管M29’、M30’、M18’、M20’、M16’、M14’、M12’和M10’组成了ClassAB输出结构。电压INP为正端输入电压，其电压范围为(0.1V---VDDA-0.1V)，电压INN为负端输入电压，电压OUT为驱动输出电压，应用中电压INN和电压OUT相接；电压VN1至VN5、VP1至VP5均为电流源偏置电压；VDDA为电压源，GNDA为模拟地。MOS管M27’、M28’是在大信号瞬态变化时，为输出负载提高大电流，从而提高输出的响应速度；在小信号时，不工作，从而不会影响环路的稳定性。电容C1’、C2’为补偿电容，图2中通过插入MOS管M12’、M18’作为共栅级结构的方法，来提高补偿电容所带来的零点的大小，从而有效地提高了电路的稳定性。

然而，在BCD工艺中，由于工艺中的高压器件的栅源(GS)或者栅衬(GB)耐电压小，所以上述电路用于BCD工艺下会出现的一些问题：

1、输入级的MOS管栅衬底击穿；当输入电压较低时，PMOS管M5’、M6’的栅衬会击穿，输入电压较高时，NMOS管M1’、M2’的栅衬底会击穿。