專利名稱：運算放大器電路以及使用該電路的液晶顯示器的驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種運算放大器電路，并且更具體地，涉及一種驅動電容負載的運算放大器電路。

背景技術：
傳統(tǒng)上，運算放大器通常由雙極晶體管組成。但是，最近，在存在對于集成MOS(金屬氧化物半導體)電路的需求以及對于低功率的要求的情況下，越來越多的運算放大器也由MOS晶體管構造。當用MOS晶體管構造運算放大器時，MOS晶體管特有的模擬特性的使用可以使得能夠采用與由雙極晶體管組成的運算放大器不同的電路構造。
MOS晶體管構造的運算放大器的應用的一個領域是TFT LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)驅動器LSI(大規(guī)模集成電路)。LCD驅動器LSI被安裝有多個具有電壓跟隨器構造的運算放大器電路作為輸出緩沖器電路或者γ校正灰度級電源。此種運算放大器要求在各個運算放大器之間具有小偏移電壓差的電路。這是由于下述事實，即給定TFT LCD的特性的情況下，即使10mV的電壓差也將被人眼認作不同的灰調層次。因此，在本領域中需要具有非常小的偏移電壓的MOS運算放大器。
圖1是示出被應用以驅動圖形顯示裝置的運算放大器的構造示例的電路圖。該運算放大器是日本專利特開No.2006-319921中公布的放大器。運算放大器被提供有N溝道MOS晶體管MN1至MN6；P溝道MOS晶體管MP1至MP6；開關S1至S8；恒流源I1至I3；恒壓源V1和V2；以及輸出緩沖放大器BA。運算放大器被提供有非反向輸入節(jié)點In+；反向輸入節(jié)點In-；以及輸出節(jié)點Vout。圖1中所示的運算放大器具有其中輸出節(jié)點Vout被連接至反向輸入節(jié)點In-的電壓跟隨器構造。
N溝道MOS晶體管MN1和MN2形成N溝道接收差分對。
經(jīng)由開關S5和S6將N溝道接收差分對的輸入對分別連接至非反向輸入節(jié)點In+和輸出節(jié)點Vout。P溝道MOS晶體管MP1和MP2形成P溝道接收差分對。以類似的方式，經(jīng)由開關S7和S8將P溝道接收差分對的輸入對分別連接至非反向輸入節(jié)點In+和輸出節(jié)點Vout。
P溝道MOS晶體管MP3和MP4的各個柵極被共同地相互連接在一起并且還被連接至恒壓源V1。P溝道MOS晶體管MP3和MP4的各個源極經(jīng)由開關S3連接至P溝道MOS晶體管MP5和MP6的漏極。P溝道MOS晶體管MP3的漏極被連接至P溝道MOS晶體管MP5和MP6的被共同地連接的柵極。
P溝道MOS晶體管MP5和MP6的各個源極和各個柵極被共同地相互連接在一起，并且源極還被連接至正電源電壓VDD。P溝道MOS晶體管MP5和MP6用作折疊共源共柵連接的有源負載。
N溝道MOS晶體管MN3和MN4的各個柵極被共同地相互連接在一起并且還被連接至恒壓源V2。N溝道MOS晶體管MN3和MN4的各個源極經(jīng)由開關S4連接至N溝道MOS晶體管MN5和MN6的漏極。N溝道MOS晶體管MN3的漏極被連接至N溝道MOS晶體管MN5和MN6的被共同地連接的柵極。
N溝道MOS晶體管MN5和MN6的各個源極和各個柵極被共同地相互連接在一起，并且源極還被連接至負電源電壓VSS。N溝道MOS晶體管MN5和MN6用作折疊共源共柵連接的有源負載。
開關S1切換N溝道MOS晶體管MN1和MN2的各個漏極的連接目的地。開關S2切換P溝道MOS晶體管MP1和MP2的各個漏極的連接目的地。
開關S3被連接在P溝道MOS晶體管MP5和MP6的各個漏極與P溝道MOS晶體管MP3和MP4的各個源極之間。換言之，開關S3切換P溝道MOS晶體管MP5的漏極與P溝道MOS晶體管MP3和MP4的各個源極之間的連接。另外，開關S3切換P溝道MOS晶體管MP6的漏極和P溝道MOS晶體管MP3和MP4的各個源極之間的連接。
開關S4被連接在N溝道MOS晶體管MN5和MN6的各個漏極與N溝道MOS晶體管MN3和MN4的各個源極之間。換言之，開關S4切換N溝道MOS晶體管MN5的漏極與N溝道MOS晶體管MN3和MN4的各個源極之間的連接。另外，開關S4切換N溝道MOS晶體管MN6的漏極與N溝道MOS晶體管MN3和MN4的各個源極之間的連接。
開關S5的公共節(jié)點被連接至放大器的輸入節(jié)點In+。開關S5的接通(make)節(jié)點被連接至N溝道MOS晶體管MN1的柵極而其關斷(break)節(jié)點被連接至N溝道MOS晶體管MN2的柵極。開關S6的公共節(jié)點被連接至放大器的輸出節(jié)點Vout。開關S6的關斷節(jié)點被連接至N溝道MOS晶體管MN1的柵極而其接通節(jié)點被連接至N溝道MOS晶體管MN2的柵極。換言之，開關S5切換N溝道接收差分對的非反轉輸入信號的連接目的地，同時開關S6切換N溝道接收差分對的反轉輸入信號的連接目的地。
開關S7的公共節(jié)點被連接至放大器的輸入節(jié)點In+。開關S7的接通節(jié)點被連接至P溝道MOS晶體管MP1的柵極而其關斷節(jié)點被連接至P溝道MOS晶體管MP2的柵極。開關S8的公共節(jié)點被連接至放大器的輸出節(jié)點Vout。開關S8的關斷節(jié)點被連接至P溝道MOS晶體管MP1的柵極而其接通節(jié)點被連接至P溝道MOS晶體管MP2的柵極。換言之，開關S7切換P溝道接收差分對的非反轉輸入信號的連接目的地，而開關S8切換P溝道接收差分對的反轉輸入信號的連接目的地。
恒流源I1被連接在N溝道MOS晶體管MN1和MN2的被共同連接的源極和負電源電壓VSS之間。恒流源I2被連接在P溝道MOS晶體管MP1和MP2的被共同連接的源極和正電源電壓VDD之間。
恒流源I3是浮動電流源。恒流源I3的一端被共同地連接至P溝道MOS晶體管MP3的漏極以及P溝道MOS晶體管MP5和MP6的柵極要連接到的節(jié)點。其另一端被共同地連接至N溝道MOS晶體管MN3的漏極以及N溝道MOS晶體管MN5和MN6的柵極要連接到的節(jié)點。
恒壓源V1被連接在P溝道MOS晶體管MP3和MP4的被共同地連接的柵極和正電源電壓VDD之間。恒壓源V2被連接在N溝道MOS晶體管MN3和MN4的被共同地連接的柵極和負電源電壓VSS之間。
利用輸出緩沖放大器2，P溝道MOS晶體管MP4的漏極和N溝道MOS晶體管MN4的漏極被分別連接至輸出緩沖放大器2的兩個輸入節(jié)點并且輸出緩沖放大器2用作輸出緩沖器。輸出緩沖放大器2的輸出被連接至要被反饋到反向輸入節(jié)點的輸出節(jié)點Vout。
將會描述圖1中所示的運算放大器的操作。開關S1、S5、以及S6聯(lián)鎖地操作作為開關組SW1并且被同時驅動。另外，開關S2、S7、以及S8聯(lián)鎖地操作作為開關組SW2并且被同時驅動。開關S3和S4分別被獨立地驅動作為開關組SW3和SW4。換言之，能夠把驅動模式分類成四個開關組。
(1)開關組SW1(S1，S5，S6)， (2)開關組SW2(S2，S7，S8)， (3)開關組SW3(S3)，以及 (4)開關組SW4(S4)。
能夠分別彼此獨立地驅動開關組SW1至SW4。作為示例，將會描述切換開關組SW1的情況。讓我們假定用Vos(N差分)表示由于組成差分對的N溝道MOS晶體管MN1和MN2之間的不匹配因素導致產(chǎn)生的偏移電壓，而用VOS(不包括N差分)表示由其它因素引起的偏移電壓的積聚總量。如果用VIN表示輸入電壓，那么能夠將輸出電壓Vo表達為Vo＝VIN+VOS(不包括N差分)±Vos(N差分)。
在這樣的情況下，“±”表示切換開關組SW1導致極性相反的輸出。因此，當切換開關組SW1并且計算時間平均值時，項±Vos(N差分)被消除并且變?yōu)镺。換言之，通過切換開關組SW1，能夠消除由于N溝道MOS晶體管MN1和MN2之間的不匹配因素導致產(chǎn)生的偏移電壓的影響。
類似地，當切換開關組SW2時，假定用Vos(P差分)表示由于組成差分對的P溝道MOS晶體管MP1和MP2之間的不匹配因素導致產(chǎn)生的偏移電壓，用VOS(不包括P差分)表示由其它因素引起的偏移電壓的積聚總量，并且用VIN表示輸入電壓，則能夠將輸出電壓Vo表達為Vo＝VIN+VOS(不包括P差分)±Vos(P差分)。
對于切換開關組SW3和SW4進行相同的考慮，其中取決于開關的狀態(tài)在使極性相反之后輸出偏移電壓。通過導通/截止(切換)并且平均化開關組SW1至SW4，由各個元件組產(chǎn)生的偏移電壓被消除并且變?yōu)?。因此，由于所有的開關被全體導通/截止，因此所有的偏移電壓被平均化并且變?yōu)?。結果，減少了偏移電壓的影響。
由于對于四個開關組中的每一組存在導通/截止的兩種狀態(tài)，所以可能狀態(tài)的總數(shù)目是24，或者16。但是，沒有必要必須創(chuàng)建所有這些狀態(tài)。例如，通過聯(lián)鎖開關組SW1和SW2以便于表現(xiàn)為(SW1+SW2)、SW3、以及SW4的三個開關組而實現(xiàn)了總共8種狀態(tài)?；蛘?，可以通過聯(lián)鎖所有的開關組在導通/截止的兩種狀態(tài)之間執(zhí)行切換。如所示，可以以任何組合來聯(lián)鎖各個開關組。
如所示，只要圖1中所示的電路精確地被如上所述地設計，那么該電路能夠提供偏移消除運算放大器電路而沒有問題。但是，在實際應用中，采用除了創(chuàng)建并且順序地前進通過上述16種狀態(tài)之外的方法，諸如聯(lián)鎖所有的開關以實現(xiàn)簡單的兩路布置并且重復兩種狀態(tài)執(zhí)行偏移消除，導致冗余電路構造。這導致成本上的增加。另外，不必要的元件導致寄生電阻的增加，結果導致相位余裕不足。
雖然響應于此種問題執(zhí)行諸如增加空載電流的措施，但是執(zhí)行此種措施增加功率消耗。
本發(fā)明提供了具有簡單電路構造的小偏移運算放大器電路。特別地，本發(fā)明提供了適合于作為成像領域中的典型LSI的LCD驅動器的運算放大器電路。


發(fā)明內(nèi)容
將會使用在“具體實施方式
”中使用的附圖標記和字符描述用于解決上述提出的問題的措施。已經(jīng)添加了附圖標記和字符以闡明“權利要求書”和“具體實施方式
”之間的對應關系。但是，應注意的是，附圖標記和字符不用于解釋在“權利要求書”中描述的本發(fā)明的技術范圍。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，運算放大器電路被提供有差分對部件(MN1和MN2，MP1和MP2)；第一開關部件(SG3)；折疊共源共柵連接電流鏡電路部件(MP3至MP6、MN3至MN6)；第二開關部件(SG1和SG2)；以及緩沖放大器(BA)，其中運算放大器電路在第一開關部件(SG3)和第二開關部件(SG1和SG2)之間聯(lián)鎖地切換以便于空間上分散偏移電壓并且等價地消除偏移。差分對部件(MN1和MN2，MP1和MP2)接收從信號輸入節(jié)點(In+)輸入的輸入信號和從信號輸出節(jié)點(Vout)輸出的輸出信號作為差分信號。
第一開關部件(SG3)交換輸入信號和輸出信號并且將信號連接至差分對部件(MN1和MN2，MP1和MP2)。折疊共源共柵連接電流鏡電路部件(MP3至MP6，MN3至MN6)變?yōu)椴罘謱?MN1和MN2，MP1和MP2)的有源負載。電流鏡電路部件(MP3至MP6，MN3至MN6)被提供有用作折疊共源共柵連接的有源負載的負載晶體管組(MP5和MP6，MN5和MN6)；和被施加了偏置電壓的偏置晶體管組(MP3和MP4，MN3和MN4)。第二開關部件(SGI和SG2)切換與負載晶體管組(MP5和MP6，MN5和MN6)以及偏置晶體管組(MP3和MP4，MN3和MN4)的連接。緩沖放大器(BA)接收從電流鏡電路部件(MP3至MP6，MN3至MN6)輸出的信號并且輸出輸出信號(Vout)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面的液晶顯示器的驅動方法是使用上述的運算放大器電路驅動液晶顯示器的驅動方法，其中該方法被提供有第一連接步驟和第二連接步驟，并且以相同的間隔重復第一步驟和第二步驟以便于在空間上分散偏移電壓并且同等地消除偏移。在第一連接步驟中，輸入信號被輸入至差分對部件的第一輸入節(jié)點，并且輸出信號被輸入至差分對部件的第二輸入節(jié)點。另外，相互連接負載晶體管組當中的第一負載晶體管組和偏置晶體管組當中的第一偏置晶體管組，并且相互連接負載晶體管組當中的第二負載晶體管組和偏置晶體管組當中的第二偏置晶體管組。在第二連接步驟中，輸出信號被輸入至差分對部件的第一輸入節(jié)點并且輸入信號被輸入至差分對部件的第二輸入節(jié)點。相互連接負載晶體管組當中的第一負載晶體管組和偏置晶體管組當中的第二偏置晶體管組，并且相互連接負載晶體管組當中的第二負載晶體管組和偏置晶體管組當中的第一偏置晶體管組。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具有簡單電路構造的小偏移運算放大器電路。該運算放大器電路尤其適合于是成像領域中的典型的LSI的LCD驅動器。



圖1是示出具有空間偏移消除的傳統(tǒng)的運算放大器的構造示例的電路圖； 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的液晶顯示器的構造示例的框圖； 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的差分放大器的等效電路的框圖； 圖4是示出圖3中所示的等效電路的開關部件的構造的修改的圖； 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的差分放大器的等效電路的框圖； 圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的差分放大器的等效電路的框圖； 圖7是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的差分放大器的等效電路的框圖； 圖8A至圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的開關電路的具體電路示例的圖； 圖9A至圖9D是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的開關電路的其它具體電路示例的圖；以及 圖10A和圖10B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的恒流源I3的具體電路示例的圖。

具體實施例方式 將會參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。圖2是示出液晶顯示器的構造示例的框圖。液晶顯示器采用其中基于數(shù)字視頻數(shù)據(jù)生成的模擬數(shù)據(jù)信號被施加于液晶面板的系統(tǒng)。液晶顯示器被提供有液晶面板1；控制電路2；灰度級電源電路3；數(shù)據(jù)電極驅動電路(源極驅動器)4；以及掃描電極驅動電路(柵極驅動器)5。
液晶面板1采用有源矩陣驅動系統(tǒng)并且使用薄膜晶體管(TFT)作為開關元件。液晶面板1呈現(xiàn)下述區(qū)域，其中所述區(qū)域是由作為像素的在行方向中以預定的間隔提供的n個(n是自然數(shù))掃描電極(柵極線)61至6n和在列方向中以預定的間隔提供的m個(m是自然數(shù))數(shù)據(jù)電極(源極線)71至7m包圍的區(qū)域。因此，在整個顯示畫面中有(n×m)個像素。液晶面板1中的每個像素被提供有液晶電容8，該液晶電容8等效于電容負載；公共電極9；以及TFT 10，該TFT 10驅動對應的液晶電容8。
當驅動液晶面板1時，公共電壓Vcom被施加于公共電極9。在這樣的狀態(tài)下，基于數(shù)字視頻數(shù)據(jù)生成的模擬數(shù)據(jù)信號被施加于數(shù)據(jù)電極71至7m。另外，基于水平同步信號和垂直同步信號生成的柵極脈沖被施加于掃描電極61至6n。因此，字符、圖像等等被顯示在液晶面板1的顯示畫面上。在彩色顯示的情況下，基于紅、綠、以及藍數(shù)字視頻數(shù)據(jù)生成模擬數(shù)據(jù)的紅、綠、以及藍信號，從而紅、綠、以及藍信號被分別地施加于對應的數(shù)據(jù)電極。盡管在彩色顯示中信息量和要求的電路變?yōu)槿?，但是由于在操作上沒有直接的關系，因此省略了關于顏色的描述。
例如，通過ASIC(專用集成電路)等等構造控制電路2，并且將點時鐘信號、水平同步信號和垂直同步信號、數(shù)據(jù)使能信號等等從外部提供到控制電路2。基于這些信號，控制電路2生成選通信號、時鐘信號、水平掃描脈沖信號、極性信號、垂直掃描脈沖信號等等，并且將這些信號提供給源極驅動器4和柵極驅動器5。選通信號是具有與水平同步信號相同的周期的信號。另外，時鐘信號是與點時鐘信號同步的信號并且具有相同或者不同的頻率。時鐘信號用于通過被包括在源極驅動器4中的移位寄存器從水平掃描脈沖信號等等生成采樣脈沖。水平掃描脈沖信號是具有與水平同步信號相同周期的信號，但是通過時鐘信號的數(shù)個周期從選通信號延遲該水平掃描脈沖信號。此外，極性信號是每個水平周期，即每條線被反轉以便于AC驅動液晶面板1的信號。極性信號還反轉每個垂直同步周期。垂直掃描脈沖信號是具有與垂直同步信號相同周期的信號。
柵極驅動器5與從控制電路2提供給的垂直掃描脈沖信號的時序同步地順序生成柵極脈沖。柵極驅動器5將生成的柵極脈沖順序地施加到液晶面板1的對應的掃描電極61至6n。
灰度級電源電路3被提供有多個電阻器，該多個電阻器被串聯(lián)連接在基準電壓和接地之間；和多個電壓跟隨器，其各自輸入端子被連接至鄰近電阻器的連接點?；叶燃夒娫措娐?放大和緩沖出現(xiàn)在鄰近電阻器的連接點處的灰度級電壓，并且將該電壓提供給源極驅動器4。設置灰度級電壓從而執(zhí)行伽瑪轉換的校正。最初，伽瑪校正是指執(zhí)行校正以便于獲得與傳統(tǒng)的成像管相反的特性，從而因此恢復正常的視覺信號。通過當前情況下的伽瑪轉換，整個系統(tǒng)的伽瑪呈現(xiàn)為1，并且模擬視頻信號或者數(shù)字視頻信號被校正以獲得具有良好的灰度級的回放圖像。通常，對模擬視頻信號或者數(shù)字視頻信號執(zhí)行伽瑪轉換以便于使信號符合CRT顯示的特性或者，換言之，以便于獲得兼容性。
如圖2中所示，源極驅動器4被提供有視頻數(shù)據(jù)處理電路11；數(shù)字模擬轉換器(DAC)12；以及m個輸出電路131至13m。
視頻數(shù)據(jù)處理電路11被提供有移位寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、鎖存電路、以及電平移位電路(未示出)。移位寄存器是由多個延遲觸發(fā)器組成的串進并出的移位寄存器。移位寄存器執(zhí)行移位操作，其中與從控制電路2提供的時鐘信號同步地移位從控制電路2提供的水平掃描脈沖信號，并且輸出多位的并行采樣脈沖。數(shù)據(jù)寄存器與從移位寄存器提供的采樣脈沖同步地加載從外部提供的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)作為顯示數(shù)據(jù)，并且將該數(shù)據(jù)提供給鎖存電路。鎖存電路與從控制電路2提供的選通信號的上升同步地加載從數(shù)據(jù)寄存器提供的顯示數(shù)據(jù)。鎖存電路保留被加載的顯示數(shù)據(jù)直到選通信號接下來上升或者，換言之，保留一個水平周期。電平移位電路轉換鎖存電路的輸出數(shù)據(jù)的電壓并且將其輸出為電壓轉換顯示數(shù)據(jù)。
基于從灰度級電源電路3提供的灰度級電壓，數(shù)字模擬轉換器12將伽瑪校正的灰度級特性分配給從視頻數(shù)據(jù)處理電路11提供的電壓轉換顯示數(shù)據(jù)。因此，數(shù)字模擬轉換器12將伽瑪校正的數(shù)據(jù)轉換成模擬數(shù)據(jù)信號并且將其提供給對應的輸出電路131至13m。
輸出電路131至13m是共享相同的構造并且被簡單地統(tǒng)稱為輸出電路13的電路。另外，數(shù)據(jù)電極(源極線)71至7m被簡單地統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)電極7。輸出電路13被提供有電壓跟隨器和開關，并且驅動數(shù)據(jù)電極7。根據(jù)本發(fā)明的運算放大器電路將使用在電壓跟隨器中。
(第一實施例) 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的差分放大器電路的等效電路的電路圖。將會基于圖3進行描述。
根據(jù)本發(fā)明的差分放大器被提供有N溝道MOS晶體管MN1和MN2，該N溝道MOS晶體管MN1和MN2形成N溝道接收差分對；N溝道MOS晶體管MN3至MN6；P溝道MOS晶體管MP1和MP2，該P溝道MOS晶體管MP1和MP2形成P溝道接收差分對；P溝道MOS晶體管MP3至MP6；開關組SG1至SG3；恒流源I1至I3；恒壓源V1和V2；以及輸出緩沖放大器BA。
N接收差分對晶體管MN1和MN2形成輸入差分級。N接收差分對晶體管MN1和MN2的各個源極被共同地相互連接在一起，并且經(jīng)由恒流源I1至I3連接至負電壓源VSS。N接收差分對晶體管MN1和MN2的各個柵極被共同地連接至P接收差分對晶體管MP1和MP2的各個柵極。N溝道MOS晶體管MN1的漏極被連接至P溝道MOS晶體管MP5的漏極。N溝道MOS晶體管MN2的漏極被連接至P溝道MOS晶體管MP6的漏極。P接收差分對晶體管MP1和MP2類似地形成輸入差分級。其各個源極被共同地相互連接在一起，并且經(jīng)由恒流源I2連接至正電源電壓VDD。P溝道MOS晶體管MP1的漏極被連接至N溝道MOS晶體管MN5的漏極。P溝道MOS晶體管MP2的漏極被連接至N溝道MOS晶體管MN6的漏極。
P溝道MOS晶體管MP5和MP6的各個源極和各個柵極被共同地相互連接在一起。源極被連接至正電源電壓VDD，而其漏極被連接至N接收差分對晶體管MN1和MN2的各個漏極。P溝道MOS晶體管MP5和MP6用作折疊共源共柵連接的有源負載。類似地，N溝道MOS晶體管MN5和MN6的各個源極和各個柵極被共同地相互連接在一起。源極被連接至負電源電壓VSS，而其漏極被連接至P接收差分對晶體管MP1和MP2的各個漏極。N溝道MOS晶體管MN5和MN6用作折疊共源共柵連接的有源負載。
P溝道MOS晶體管MP3和MP4的各個柵極被共同地相互連接在一起并且都被連接至恒壓源V1。P溝道MOS晶體管MP3和MP4的源極經(jīng)由開關組SG1被連接至P溝道MOS晶體管MP5和MP6的漏極。P溝道MOS晶體管MP3的漏極連接到P溝道MOS晶體管MP5和MP6的被共同連接的柵極，以及經(jīng)由恒流源I3連接至N溝道MOS晶體管MN3的漏極。
N溝道MOS晶體管MN3和MN4的各個柵極被共同地相互連接在一起并且都被連接至恒壓源V2。N溝道MOS晶體管MN3和MN4的各個源極經(jīng)由開關組SG2連接至N溝道MOS晶體管MN5和MN6的漏極。N溝道MOS晶體管MN3的漏極連接到N溝道MOS晶體管MN5和MN6的被共同連接的柵極，以及經(jīng)由恒流源I3連接至P溝道MOS晶體管MP3的漏極。
開關組SG1被提供有聯(lián)鎖的開關S11和S12，并且被連接在P溝道MOS晶體管MP5和MP6的各個漏極與P溝道MOS晶體管MP3和MP4的各個源極之間。開關S11將P溝道MOS晶體管MP5的漏極的連接目的地切換成P溝道MOS晶體管MP3和MP4的源極中的任何一個。開關S12將P溝道MOS晶體管MP6的漏極的連接目的地切換成P溝道MOS晶體管MP3和MP4的源極中的任何一個。因此，當P溝道MOS晶體管MP5的漏極被連接至P溝道MOS晶體管MP3的源極時，P溝道MOS晶體管MP6的漏極被連接至P溝道MOS晶體管MP4的源極。類似地，當P溝道MOS晶體管MP5的漏極被連接至P溝道MOS晶體管MP4的源極時，P溝道MOS晶體管MP6的漏極被連接至P溝道MOS晶體管MP3的源極。
開關組SG2被提供有聯(lián)鎖的開關S21和S22，并且被連接在N溝道MOS晶體管MN5和MN6的各個漏極與N溝道MOS晶體管MN3和MN4的各個源極之間。開關S21將N溝道MOS晶體管MN5的漏極的連接目的地切換成N溝道MOS晶體管MN3和MN4的源極中的任何一個。開關S22將N溝道MOS晶體管MN6的漏極的連接目的地切換成N溝道MOS晶體管MN3和MN4的源極中的任何一個。因此，當N溝道MOS晶體管MN5的漏極被連接至N溝道MOS晶體管MN3的源極時，N溝道MOS晶體管MN6的漏極被連接至N溝道MOS晶體管MN4的源極。類似地，當N溝道MOS晶體管MN5的漏極被連接至N溝道MOS晶體管MN4的源極時，N溝道MOS晶體管MN6的漏極被連接至N溝道MOS晶體管MN3的源極。
開關組SG3被提供有開關S31，其公共節(jié)點被連接至輸入節(jié)點In+；和開關S32，其公共節(jié)點被連接至輸出節(jié)點Vout。開關S31的接通節(jié)點被連接至N接收差分對晶體管的柵極中的一個和P接收差分對晶體管的柵極中的一個的共同連接節(jié)點。開關S31的關斷節(jié)點被連接至N接收差分對晶體管的另一個柵極和P接收差分對晶體管的另一個柵極的公共連接節(jié)點。開關S32的接通節(jié)點被連接至開關S31的關斷節(jié)點并且開關S32的關斷節(jié)點被連接至開關S31的接通節(jié)點。換言之，通過開關S31和S32切換要被連接至輸入節(jié)點In+和輸出節(jié)點Vout的差分對晶體管。
例如，開關S31的接通節(jié)點和開關S32的關斷節(jié)點被連接至N溝道MOS晶體管MN1的柵極和P溝道MOS晶體管MP1的柵極，而開關S31的關斷節(jié)點和開關S32的接通節(jié)點被連接至N溝道MOS晶體管MN2的柵極和P溝道MOS晶體管MP2的柵極。
恒流源I1被連接在N接收差分對晶體管MN1和MN2的被共同連接的源極與負電源電壓VSS之間。恒流源I2被連接在P接收差分對晶體管MP1和MP2的被共同連接的源極與正電源電壓VDD之間。恒流源I3是浮動電流源，其一端被共同地連接至P溝道MOS晶體管MP3的漏極以及P溝道MOS晶體管MP5和MP6的柵極。恒流源I3的另一端被共同地連接至N溝道MOS晶體管MN3的漏極以及N溝道MOS晶體管MN5和MN6的柵極。
恒壓源V1被連接在P溝道MOS晶體管MP3和MP4的被共同地連接的柵極與正電源電壓VDD之間。恒壓源V2被連接在N溝道MOS晶體管MN3和MN4的被共同地連接的柵極和負電源電壓VSS之間。輸出緩沖放大器BA是下述輸出緩沖電路，該輸出緩沖電路的一個輸入節(jié)點被連接至P溝道MOS晶體管MP4的漏極并且另一個輸入節(jié)點被連接至N溝道MOS晶體管MN4的漏極。
接下來，將會描述本差分放大器電路的操作。在這樣的情況下，開關組SG1至SG3被控制為使得被集體聯(lián)鎖。因此，開關組只具有兩種操作狀態(tài)。開關組SG1切換由于是有源負載的P溝道MOS晶體管MP5和MP6的閾值電壓(VT)變化導致生成的偏移電壓。以類似的方式，開關組SG2切換由于是有源負載的N溝道MOS晶體管MN5和MN6的閾值電壓(VT)變化導致生成的偏移電壓。此外，開關組SW3在由于N接收差分對晶體管MN1和MN2的閾值電壓(VT)變化導致生成的偏移電壓和由于P接收差分對晶體管MP1和MP2的閾值電壓(VT)變化導致生成的偏移電壓之間進行切換。
在此種電路構造中，差分放大器的偏移電壓的大部分由下面四種變化因素來確定。即，(1)由P溝道MOS晶體管MP5和MP6組成的有源負載的閾值(VT)變化，(2)由N溝道MOS晶體管MN5和MN6組成的有源負載的閾值(VT)變化，(3)N接收差分對晶體管MN1和MN2的閾值電壓(VT)變化，以及(4)P接收差分對晶體管MP1和MP2的閾值電壓(VT)變化。因此，通過切換如上所述的開關組SG1至SG3，由這四種因素生成的偏移電壓被分別切換成相對于理想電壓的相反極性。換言之，如果用Vos表示由這四種因素生成的偏移電壓并且用VIN表示輸入電壓，那么每次切換開關生成的輸出電壓Vo可以被表示為Vo＝VIN±Vos。在這樣的情況下，取決于開關組的兩種狀態(tài)，由“±”表示的極性在一種開關狀態(tài)中變?yōu)椤?”并且在另一種開關狀態(tài)中變?yōu)椤?”。極性根據(jù)放大器電路的固有(intrinsic)偏移電壓而不同。
因此，通過切換開關組SG1至SG3，偏移電壓被平均化并且理想電壓將被輸出。
開關組SG3被提供有開關S31，該開關S31將從非反向輸入節(jié)點In+輸入的信號的連接目的地切換成晶體管MN1和MP1或者晶體管MN2和MP2；和開關SW2，該開關SW2將從輸出節(jié)點Vout輸出的信號的連接目的地切換成晶體管MN1和MP1或者晶體管MN2和MP2。如圖4中所示，電路可以被提供有用于每個差分對的分離的開關。即，開關組SG3可以被提供有開關組SG31，該開關組SG31切換N接收差分對晶體管MN1和MN2的輸入；和開關組SG32，該開關組SG32切換P接收差分對晶體管MP1和MP2的輸入。在這樣的情況下，開關組SG31被提供有開關S311，該開關S311切換從非反向輸入節(jié)點In+輸入的信號的連接目的地；和開關S312，該開關S312切換從輸出節(jié)點Vout輸出的信號的連接目的地。另外，開關組SG32被提供有開關S321，該開關S321切換從非反向輸入節(jié)點In+輸入的信號的連接目的地；和開關S322，該開關S322切換從輸出節(jié)點Vout輸出的信號的連接目的地。這些開關組聯(lián)鎖地切換連接以便于平均化偏移電壓。
(第二實施例) 圖5示出實現(xiàn)圖3中所示的輸出緩沖放大器BA的示例。在此省略了與圖3相同的部件的描述。如圖5中所示，輸出緩沖放大器BA被提供有P溝道MOS晶體管MP8；N溝道MOS晶體管MN8；P溝道MOS晶體管MP7；N溝道MOS晶體管MN7；電容C1；以及電容C2。假定恒壓源V1和V2被分別連接至恒壓源節(jié)點BP2和BN2，并且省略了其描述。
P溝道MOS晶體管MP8的柵極被連接至作為輸出緩沖放大器BA的輸入節(jié)點中的一個的P溝道MOS晶體管MP4的漏極，其源極被連接至正電源電壓VDD，并且其漏極被連接至輸出緩沖放大器BA的輸出節(jié)點Vout。N溝道MOS晶體管MN8的柵極被連接至作為輸出緩沖放大器BA的另一個輸入節(jié)點的N溝道MOS晶體管MN4的漏極，其源極被連接至負電源電壓VSS，并且其漏極被連接至輸出緩沖放大器BA的輸出節(jié)點Vout。
P溝道MOS晶體管MP7的柵極被連接至恒壓源節(jié)點BP1，其源極被連接至P溝道MOS晶體管MP8的柵極，并且其漏極被連接至N溝道MOS晶體管MN8的柵極。P溝道MOS晶體管MP7確定P溝道MOS晶體管MP8的空載電流。
N溝道MOS晶體管MN7的柵極被連接至恒壓源節(jié)點BN1，其源極被連接至N溝道MOS晶體管MN8的柵極，并且其漏極被連接至P溝道MOS晶體管MP8的柵極。N溝道MOS晶體管MN7確定N溝道MOS晶體管MN8的空載電流。
電容C1用作相位補償電容，其一端被連接至P溝道MOS晶體管MP4的源極并且另一端被連接至輸出節(jié)點Vout。電容C2類似地用作相位補償電容，其一端被連接至N溝道MOS晶體管MN4的源極并且另一端被連接至輸出節(jié)點Vout。
N溝道MOS晶體管MN8和P溝道MOS晶體管MP8用作所謂的浮動恒流源。在下面將會描述設置浮動恒流源的方法。
因為被連接至節(jié)點BP1的恒壓源的電壓V(BP1)等于P溝道MOS晶體管MP7的柵極和源極之間的電壓VGS(MP7)和P溝道MOS晶體管MP8的柵極和源極之間的電壓VGS(MP8)的總和，下面的公式(1)成立。
V(BP1)＝VGS(MP7)+VGS(MP8)···(1) 另外，如果用W表示晶體管的柵極寬度，用L表示柵極長度，用μ表示遷移率，用C0表示每單位面積的柵極氧化物層膜電容、用VT表示閾值電壓、用ID表示漏電流，然后可以通過下面的公式表達柵源電壓VGS 其中 當組成差分對的N溝道MOS晶體管MN1和MN2作為放大器進行操作時，兩個晶體管的漏極電流一個和另一個相等。因此，如果用I3表示電流源I3的電流，那么能夠用I3/2表示其各個漏電流。典型地，要被施加于節(jié)點BP1和BN1的偏置電壓被確定為使得組成浮動電流源的P溝道MOS晶體管MP7和N溝道MOS晶體管MN7的漏電流變得一個和另一個相等。在該點，可以通過下面的公式表達P溝道MOS晶體管MP8的空載電流Iidle(MP8)和節(jié)點BP1的偏置電壓V(BP1)之間的關系。在公式中，β(MP7)表示P溝道MOS晶體管MP7的β并且β(MP8)表示P溝道MOS晶體管MP8的β。
盡管在這里將不會顯示用于生成偏置電壓V(BP1)的恒壓源的具體電路，但是能夠為Iidle(MP8)求解公式(3)。因為實際公式非常復雜，因此在此將會省略等式。
類似地，被連接至節(jié)點BN1的恒壓源的電壓V(BN1)被設置為使得N溝道MOS晶體管MN7的漏電流和P溝道MOS晶體管MP7的漏電流變得一個和另一個相等。
如上所述地設置浮動恒流源。在這樣的情況下，被連接至節(jié)點BN1的恒壓源(電壓V(BN1))和被連接至節(jié)點BP1的恒壓源(電壓V(BP1))包括兩個MOS晶體管和恒壓源并因此對于由于元件變化導致的波動的抵抗更強。根據(jù)上述構造，項“2VT”出現(xiàn)在沿著電路展開V(BP1)的公式中。因為上面描述的公式(3)的左側(V(BP1))包括被包括在右側中的相同項“2VT”，因此該項被從左側和右側消掉。不描述恒壓源的具體電路示例。
[第三實施例] 圖6是其中省略了圖5中所示的P溝道接收差分級的電路的圖。
當不要求軌對軌特性并且輸入電壓范圍從大約Vss+1伏特至VDD時，圖5中所示的P溝道接收差分級是沒有必要的。因此，在這樣的情況下，能夠省略圖5中所示的組成P溝道接收差分對的P溝道MOS晶體管MP1和MP2以及恒壓源I2。即使省略了這些元件也能夠執(zhí)行放大器的正常操作。電路操作與上述圖5中所示的電路的操作基本上相同。由于此，省略了其操作的描述。
[第四實施例] 圖7是示出其中省略了圖5中所示的N溝道接收差分級的電路的圖。
當不要求軌對軌特性并且輸入電壓范圍從Vss至大約VDD-1伏特時，圖5中所示的N溝道接收差分級是沒有必要的。因此，在這樣的情況下，能夠省略圖5中所示的組成N溝道接收差分對的N溝道MOS晶體管MN1和MN2以及恒流源I1。即使省略了這些元件也能夠執(zhí)行放大器的正常操作。電路操作與上述圖5中所示的電路的操作基本上相同。因此，省略了其操作的描述。
[第五實施例] 接下來，將會參考圖8和圖9描述實現(xiàn)上述開關的具體示例。首先，將會闡明術語。“接通開關”指當輸入控制信號時閉合電路的開關。另外，“關斷開關”指當輸入控制信號時斷開電路的開關。此外，“傳輸開關”是被提供有公共節(jié)點和兩個輸出節(jié)點(接通側和關斷側)的開關。通過傳輸開關，當輸入控制信號時在公共節(jié)點和接通節(jié)點之間創(chuàng)建導電狀態(tài)，并且當沒有輸入控制信號時，在公共節(jié)點和關斷節(jié)點之間創(chuàng)建導電狀態(tài)。
圖8示出接通-關斷開關。如圖8A中所示，開關根據(jù)被施加于節(jié)點C的信號控制節(jié)點A和B之間的短路/開路。通過N溝道MOS晶體管MN10(圖8B)或者P溝道MOS晶體管MP10(圖8C)實現(xiàn)開關。節(jié)點A和B對應于N溝道MOS晶體管MN10或者P溝道MOS晶體管MP10的漏極和源極，并且通過將控制信號施加于與節(jié)點C相對應的柵極來控制開關的短路/開路。如圖8B中所示，在N溝道MOS晶體管的情況下，當柵極位于高電平時漏源部件進入導電狀態(tài)。換言之，開關被閉合。當柵極位于低電平時漏源部件進入非導電狀態(tài)，從而開關被斷開。如圖8C中所示，在P溝道MOS晶體管的情況下，相反地，當柵極位于低電平時開關閉合并且當柵極位于高電平時開關斷開。
此外，如圖8D中所示，還存在組合N溝道MOS晶體管和P溝道MOS晶體管的開關。通過該開關，N溝道MOS晶體管MN10和P溝道MOS晶體管MP10的各個漏極和各個源極被共同地彼此連接在一起，而通過反相器INV1在反相信號下驅動N溝道MOS晶體管MN10和P溝道MOS晶體管MP10的各個柵極。在這樣的情況下，當N溝道MOS晶體管MN10的柵極位于高電平時，反相器INV1引起P溝道MOS晶體管MP10的柵極呈現(xiàn)低電平，從而兩個晶體管都進入導電狀態(tài)。換言之，開關被導通(閉合)。相反地，當N溝道MOS晶體管MN10的柵極位于低電平時，反相器INV1引起P溝道MOS晶體管MP10的柵極呈現(xiàn)高電平，從而兩個晶體管都進入非導電狀態(tài)。換言之，開關被截止(斷開)。
此外，如圖9A中所示，傳輸開關被提供有關斷節(jié)點A1；接通節(jié)點A2；公共節(jié)點B；以及要被輸入控制信號的節(jié)點C。
如圖9B中所示，傳輸開關共同地連接兩個N溝道MOS晶體管MN11和MN12的各個源極以形成傳輸開關公共節(jié)點。N溝道MOS晶體管MN11和MN12的漏極分別變?yōu)殛P斷節(jié)點A1和接通節(jié)點A2。通過反相器INV2在反相位中驅動各個晶體管的柵極。即，當晶體管中的一個的柵極處于高電平時，另一個晶體管的柵極呈現(xiàn)低電平。因此，節(jié)點A1和A2中的任何一個進入與公共節(jié)點B的導電狀態(tài)，而另一個節(jié)點進入非導電狀態(tài)。
另外，如圖9C中所示，使用兩個P溝道MOS晶體管MP11和MP12的傳輸開關類似地共同地連接兩個P溝道MOS晶體管MP11和MP12的各個源極以形成傳輸開關公共節(jié)點B。P溝道MOS晶體管MP11和MP12的漏極分別變?yōu)殛P斷節(jié)點A1和接通節(jié)點A2。通過反相器INV2在反相位下驅動兩個P溝道MOS晶體管MP11和MP12的各個柵極。
此外，圖9D示出在使用組合N溝道MOS晶體管和P溝道MOS晶體管的電路的情況下的傳輸開關。N溝道MOS晶體管MN11和P溝道MOS晶體管MP11的被公共地連接的漏極被連接至斷開節(jié)點A1并且N溝道MOS晶體管MN12和P溝道MOS晶體管MP12的被公共地連接的漏極被連接至接通節(jié)點A2。四個晶體管的源極被公共地連接以成為傳輸開關公共節(jié)點B。N溝道MOS晶體管MN12的柵極和P溝道MOS晶體管MP11的柵極被公共地相互連接在一起并且被連接至控制節(jié)點C。N溝道MOS晶體管MN11的柵極和P溝道MOS晶體管MP12的柵極被公共地相互連接在一起并且經(jīng)由反相器INV2連接至控制節(jié)點C。因此，在與被連接至關斷節(jié)點的N溝道MOS晶體管MN11和P溝道MOS晶體管MP11相反的相位中驅動被連接至接通節(jié)點A2的N溝道MOS晶體管MN12和P溝道MOS晶體管MP12。由于傳輸開關的操作基本上是上述接通和關斷開關的組合，所以將會省略其描述。
將會描述選擇前述開關的方法。是N溝道MOS晶體管、P溝道MOS晶體管、還是組合N溝道MOS晶體管和P溝道MOS晶體管的電路被用作開關將取決于被施加于開關的電壓來判斷。例如，如果用VDD表示正電源電壓并且用VSS表示負電源電壓，那么當被施加于開關的電壓高于(VDD-VSS)/2時將使用P溝道MOS晶體管。相反地，當被施加于開關的電壓低于(VDD-VSS)/2時將使用N溝道MOS晶體管。此外，如果操作必須發(fā)生在從VSS到VDD的整個輸入電壓范圍內(nèi)，則將要使用組合N溝道MOS晶體管和P溝道MOS晶體管的電路。
在圖3中所示的電路示例中，因為必須在從VSS到VDD的整個輸入電壓范圍內(nèi)操作開關組SG3，所以必須使用諸如圖9D中所示的開關，其中電路組合N溝道MOS晶體管和P溝道MOS晶體管。另外，由于開關組SG1的開關處理比電壓VDD大約低1至2伏特的電壓的信號，所以P溝道MOS晶體管被用作用于開關組SG1的開關。此外，因為由于開關組SG2的開關處理比電壓VSS(GND)高大約1至2伏特的電壓的信號，所以N溝道MOS晶體管被用作用于開關組SG2的開關。
[第六實施例] 接下來，將會示出在第一至第四實施例中描述的恒流源I3的具體電路示例。因為能夠在沒有限制的情況下設置恒流源I3的兩端的電壓，所以恒流源I3被另外稱為“浮動電流源”。例如，如圖10中所示，浮動電流源被提供有N溝道MOS晶體管MN21和MN22；P溝道MOS晶體管MP21和MP22；恒壓源V3；以及恒流源I4。
N溝道MOS晶體管MN21和MN22的各個柵極被共同地相互連接在一起并且還被連接至N溝道MOS晶體管MN21的漏極。N溝道MOS晶體管MN21的漏極經(jīng)由恒流源I4連接至正電源電壓VDD，而其源極被連接至P溝道MOS晶體管MP21的源極。N溝道MOS晶體管MP22的漏極變成浮動恒流源I3的電流輸入節(jié)點，而其源極被連接至P溝道MOS晶體管MP22的源極。
P溝道MOS晶體管MP21和MP22的各個柵極被共同地相互連接在一起并且還被連接至P溝道MOS晶體管MP21的漏極。P溝道MOS晶體管MP21的漏極經(jīng)由恒流源I3被連接至負電源電壓VSS，而其源極被連接至N溝道MOS晶體管MN21的源極。P溝道MOS晶體管MP22的漏極變成浮動恒流源I3的電流輸出節(jié)點，而其源極被連接至N溝道MOS晶體管MN22的源極。
恒壓源V3的高電壓側節(jié)點被連接至P溝道MOS晶體管MP21的柵極和漏極，而其低電壓側節(jié)點被連接至負電源電壓VSS。恒流源I4被插入在正電源電壓VDD與N溝道MOS晶體管MN21的柵極和漏極之間，并且提供恒流。
接下來，將會描述浮動電流源I3的操作。嚴格地講，存在取決于柵源電壓，電流部分地從漏極泄漏到基板的模式。但是，通過MOS晶體管，漏極電路基本上等于源極電流。因此，被串行連接的N溝道MOS晶體管MN21和P溝道MOS晶體管MP21分別在相同的漏電流下進行操作。換言之，從恒流源I4提供的電流I4變?yōu)楦鱾€晶體管的漏電流。類似地，被串行連接的N溝道MOS晶體管MN22和P溝道MOS晶體管MP22的各個漏電流一個和另一個相等。
恒壓源V3提供確定P溝道MOS晶體管MP21和N溝道MOS晶體管MN21的操作電壓的偏置電壓。恒壓源V3的電壓被最優(yōu)地確定為使得P溝道MOS晶體管MP21的源極電壓變得精確地等于VDD/2。在這樣的情況下，假定N溝道MOS晶體管MN22和N溝道MOS晶體管MN21被構造有相同的柵極寬度W/柵極長度L尺寸，并且P溝道MOS晶體管MP21和P溝道MOS晶體管MP22被構造有相同的柵極寬度W/柵極長度L尺寸。被施加于P溝道MOS晶體管MP21的柵源部件的電壓(VGS(MP21))和被施加于N溝道MOS晶體管MN21的柵源部件的電壓(VGS(MN21))的總和變得等于被施加于P溝道MOS晶體管MP22的柵源部件的電壓(VGS(MP22))和被施加于N溝道MOS晶體管MN22的柵源部件的電壓(VGS(MN22))的總和。該等式可以被表達為 VGS(MN21)+VGS(MP21)＝VGS(MN22)+VGS(MP22)···(4) 由于能夠將柵源電壓表達為如較早描述的公式(2)， 保持成立，其中β(MXn)表示X溝道MOS晶體管MXn的β。
另外，由于N溝道MOS晶體管MN22的漏電流(ID(MN22))和P溝道MOS晶體管MP22的漏電流(ID(MP22))一個和另一個相等，因此， ID(MN22)＝ID(MP22)-I4···(6) 保持成立，從而實現(xiàn)浮動恒流源。
雖然在這里已經(jīng)解釋了上述電路，但是在日本專利特開No.2006-319921中示出了另一個電路構造。在本發(fā)明中，浮動電流源I3不限于上述電路構造并且可以采用其它的構造。
根據(jù)本發(fā)明的運算放大器電路可適合作為LCD源極驅動器的輸出放大器或者在確定γ校正的灰度級電源電路中使用的運算放大器。這樣的運算放大器要求具有最小的偏移電壓的電路，這相應地要求偏移消除的一些措施。本發(fā)明實現(xiàn)具有簡單的電路結構的消除偏移的空間偏移消除電路。
當根據(jù)本發(fā)明的運算放大器電路被用作液晶顯示器源極驅動器的輸出放大器或者在確定γ校正的灰度級電源電路中使用該運算放大器時，通過與一個水平周期、一個幀周期等等相對應的液晶驅動信號執(zhí)行切換。因此，在運算放大器中生成的偏移電壓被空間上分散。結果，獲得表面上不受偏移電壓影響的美麗圖像從而欺騙人們的眼睛。雖然偏移電壓的存在產(chǎn)生諸如豎條的顯示缺陷，但是使用根據(jù)本發(fā)明的運算放大器使得能夠獲得均勻的灰度級。
權利要求
1.一種運算放大器電路，包括
差分對部件，所述差分對部件接收從信號輸入節(jié)點輸入的輸入信號和從信號輸出節(jié)點輸出的輸出信號作為差分信號；
第一開關部件，所述第一開關部件交換所述輸入信號和所述輸出信號并且將所述信號連接至所述差分對部件；
折疊共源共柵連接電流鏡電路部件，所述折疊共源共柵連接電流鏡電路部件變?yōu)樗霾罘謱Φ挠性簇撦d，所述電流鏡電路部件包括用作所述折疊共源共柵連接的有源負載的負載晶體管組和被施加偏置電壓的偏置晶體管組，
第二開關部件，所述第二開關部件切換與所述負載晶體管組和所述偏置晶體管組的連接；以及
緩沖放大器，所述緩沖放大器接收從所述電流鏡電路部件輸出的信號并且輸出所述輸出信號，其中
所述運算放大器電路聯(lián)鎖地切換所述第一開關部件和所述第二開關部件以空間上分散偏移電壓并且等價地消除偏移。
2.根據(jù)權利要求1所述的運算放大器電路，其中
所述負載晶體管組包括
第一負載P溝道MOS晶體管，所述第一負載P溝道MOS晶體管包括被連接至正電源電壓的源極、經(jīng)由所述第二開關部件連接至所述偏置晶體管組的漏極、以及被連接至所述偏置晶體管組的柵極；
第二負載P溝道MOS晶體管，所述第二負載P溝道MOS晶體管包括被連接至正電源電壓的源極、經(jīng)由所述第二開關部件連接至所述偏置晶體管組的漏極、以及被連接至所述第一負載P溝道MOS晶體管的柵極的柵極；
第一負載N溝道MOS晶體管，所述第一負載N溝道MOS晶體管包括被連接至負電源電壓的源極、經(jīng)由所述第二開關部件連接至所述偏置晶體管組的漏極、以及被連接至所述偏置晶體管組的柵極；以及
第二負載N溝道MOS晶體管，所述第二負載N溝道MOS晶體管包括被連接至所述負電源電壓的源極、經(jīng)由所述第二開關部件連接至所述偏置晶體管組的漏極、以及被連接至所述第一負載N溝道MOS晶體管的柵極的柵極，并且
所述偏置晶體管組包括
第一偏置P溝道MOS晶體管和第二偏置P溝道MOS晶體管，所述第一偏置P溝道MOS晶體管和第二偏置P溝道MOS晶體管的柵極被相互連接在一起并且被施加了公共偏置電壓；以及
第一偏置N溝道MOS晶體管和第二偏置N溝道MOS晶體管，所述第一偏置N溝道MOS晶體管和第二偏置N溝道MOS晶體管的柵極被相互連接在一起并且被施加了公共偏置電壓。
3.根據(jù)權利要求2所述的運算放大器電路，其中
所述輸出緩沖放大器包括
第一輸出P溝道MOS晶體管，所述第一輸出P溝道MOS晶體管包括被連接至所述正電源電壓的源極、被連接至所述輸出節(jié)點的漏極、以及被連接至所述第二偏置P溝道MOS晶體管的漏極的柵極；
第一輸出N溝道MOS晶體管，所述第一輸出N溝道MOS晶體管包括被連接至所述負電源電壓的源極、被連接至所述輸出節(jié)點的漏極、以及被連接至所述第二偏置N溝道MOS晶體管的漏極的柵極；
第二輸出P溝道MOS晶體管，所述第二輸出P溝道MOS晶體管包括被連接至所述第一輸出P溝道MOS晶體管的柵極的源極、被連接至所述第一輸出N溝道MOS晶體管的柵極的漏極以及被施加了預定電壓的柵極，并且控制所述第一輸出P溝道MOS晶體管的空載電流；
第二輸出N溝道MOS晶體管，所述第二輸出N溝道MOS晶體管包括被連接至所述第一輸出N溝道MOS晶體管的柵極的源極、被連接至所述第一輸出P溝道MOS晶體管的柵極的漏極以及被施加了預定電壓的柵極，并且控制所述第一輸出N溝道MOS晶體管的空載電流；
第一電容，所述第一電容具有被連接至所述第二偏置P溝道MOS晶體管的源極的一端和被連接至所述輸出節(jié)點的另一端，并且用作相位補償電容；以及
第二電容，所述第二電容具有被連接至所述第二偏置N溝道MOS晶體管的源極的一端和被連接至所述輸出節(jié)點的另一端，并且用作相位補償電容。
4.根據(jù)權利要求2所述的運算放大器電路，進一步包括
浮動恒流源，所述浮動恒流源被提供在所述第一偏置P溝道MOS晶體管的漏極和所述第一和第二負載P溝道MOS晶體管的柵極的連接節(jié)點與所述第一偏置N溝道MOS晶體管的漏極和所述第一和第二負載N溝道MOS晶體管的柵極的連接節(jié)點之間，并且將恒流提供給所述第一偏置P溝道MOS晶體管和所述第一偏置N溝道MOS晶體管，其中
所述浮動恒流源包括
恒流源，所述恒流源具有被連接至所述正電源電壓的一端；
恒壓源，所述恒壓源具有被連接至所述負電源電壓的一端；
第一浮動N溝道MOS晶體管，所述第一浮動N溝道MOS晶體管包括被連接至所述恒流源的另一端的柵極和漏極，以及經(jīng)由所述恒壓源連接至所述負電源電壓的源極；
第一浮動P溝道MOS晶體管，所述第一浮動P溝道MOS晶體管包括被連接至所述恒壓源的另一端的柵極和漏極，以及被連接至所述第一浮動N溝道MOS晶體管的源極的源極；
第二浮動N溝道MOS晶體管，所述第二浮動N溝道MOS晶體管包括被連接至所述第一浮動N溝道MOS晶體管的柵極和漏極的柵極，和變成提供所述浮動恒流源的恒流的第一節(jié)點的漏極；以及
第二浮動P溝道MOS晶體管，所述第二浮動P溝道MOS晶體管包括被連接至所述第二浮動N溝道MOS晶體管的源極的源極、被連接至所述第一浮動P溝道MOS晶體管的柵極和漏極的柵極、以及變成提供所述浮動恒流源的恒流的第二節(jié)點的漏極。
5.根據(jù)權利要求2所述的運算放大器電路，其中
所述差分對部件包括N溝道接收差分對，所述N溝道接收差分對包括第一N溝道MOS晶體管和第二N溝道MOS晶體管；并且
所述第一開關部件切換被施加于所述第一和第二N溝道MOS晶體管的柵極的所述輸入信號和所述輸出信號的連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的運算放大器電路，其中
所述第一N溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第一負載P溝道MOS晶體管的漏極；
所述第二N溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第二負載P溝道MOS晶體管的漏極；并且
所述第二開關部件包括
在所述第一負載P溝道MOS晶體管和所述第二負載P溝道MOS晶體管之間切換所述第一偏置P溝道MOS晶體管的源極的連接目的地的開關電路，和
在所述第一負載P溝道MOS晶體管和所述第二負載P溝道MOS晶體管之間切換所述第二偏置P溝道MOS晶體管的源極的連接目的地的開關電路。
7.根據(jù)權利要求2所述的運算放大器電路，其中
所述差分對部件包括P溝道接收差分對，所述P溝道接收差分對包括第一P溝道MOS晶體管和第二P溝道MOS晶體管；并且
所述第一開關部件切換被施加于所述第一和第二P溝道MOS晶體管的柵極的所述輸入信號和所述輸出信號的連接。
8.根據(jù)權利要求7所述的運算放大器電路，其中
所述第一P溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第一負載N溝道MOS晶體管的漏極；
所述第二P溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第二負載N溝道MOS晶體管的漏極；并且
所述第二開關部件包括
在所述第一負載N溝道MOS晶體管和所述第二負載N溝道MOS晶體管之間切換所述第一偏置N溝道MOS晶體管的源極的連接目的地的開關電路，和
在所述第一負載N溝道MOS晶體管和所述第二負載N溝道MOS晶體管之間切換所述第二偏置N溝道MOS晶體管的源極的連接目的地的開關電路。
9.一種運算放大器電路，包括
N接收差分對，所述N接收差分對包括其源極被共同地相互連接在一起并且用作輸入差分級的N溝道MOS晶體管；
P接收差分對，所述P接收差分對包括其源極被共同地相互連接在一起并且用作輸入差分級的P溝道MOS晶體管，所述P接收差分對的P溝道MOS晶體管具有分別連接至所述N接收差分對的N溝道MOS晶體管的對應柵極的柵極；
第一和第二P溝道MOS晶體管，所述第一和第二P溝道MOS晶體管具有被共同地相互連接在一起并且被連接至正電源電壓的源極、被共同地相互連接在一起的柵極、被分別連接至所述N接收差分對的N溝道MOS晶體管的漏極的漏極，并且用作折疊共源共柵連接的有源負載；
第一和第二N溝道MOS晶體管，所述第一和第二N溝道MOS晶體管具有被共同地相互連接在一起并且被連接至負電源電壓的源極、被共同地相互連接在一起的柵極、被分別連接至所述P接收差分對的P溝道MOS晶體管的漏極的漏極，并且用作折疊共源共柵連接的有源負載；
第三和第四P溝道MOS晶體管，所述第三和第四P溝道MOS晶體管被施加了預定的偏置電壓，并且具有被共同地相互連接在一起的柵極；
第三和第四N溝道MOS晶體管，所述第三和第四N溝道MOS晶體管被施加了預定的偏置電壓，并且具有被共同地相互連接在一起的柵極；
第一開關組，所述第一開關組被提供在所述第一和第二P溝道MOS晶體管的漏極與所述第三和第四P溝道MOS晶體管的源極之間，所述第一開關組切換和連接所述第一P溝道MOS晶體管的漏極和所述第三或者第四P溝道MOS晶體管的源極，并且切換和連接所述第二P溝道MOS晶體管的漏極和所述第三或者第四P溝道MOS晶體管的源極；
第二開關組，所述第二開關組被提供在所述第一和第二N溝道MOS晶體管的漏極與所述第三和第四N溝道MOS晶體管的源極之間，所述第二開關組切換和連接所述第一N溝道MOS晶體管的漏極和所述第三或者第四N溝道MOS晶體管的源極，并且切換和連接所述第二N溝道MOS晶體管的漏極和所述第三或者第四N溝道MOS晶體管的源極；
第三開關組，所述第三開關組將作為所述N接收差分對的N晶體管中的一個的第一N晶體管的柵極和作為所述P接收差分對的P晶體管中的一個的第一P晶體管的柵極切換和連接至輸入節(jié)點或者輸出節(jié)點，并且將作為所述N接收差分對的另一個N晶體管的第二N晶體管的柵極和作為所述P接收差分對的另一個P晶體管的第二P晶體管的柵極切換和連接至所述輸出節(jié)點或者所述輸入節(jié)點；以及
輸出緩沖放大器，所述輸出緩沖放大器具有被連接至第一輸入節(jié)點的所述第四P溝道MOS晶體管的漏極并且具有被連接至第二輸入節(jié)點的所述第四N溝道MOS晶體管的漏極，并且將信號輸出至所述輸出節(jié)點。
10.一種使用根據(jù)權利要求9所述的運算放大器電路的液晶顯示器的驅動方法，所述驅動方法包括
第一步驟，其中所述第一N晶體管的柵極和所述第一P晶體管的柵極被連接至所述輸入節(jié)點，所述第二N晶體管的柵極和所述第二P晶體管的柵極被連接至所述輸出節(jié)點，所述第一P溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第三P溝道MOS晶體管的源極，所述第二P溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第四P溝道MOS晶體管的源極，所述第一N溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第三N溝道MOS晶體管的源極，并且所述第二N溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第四N溝道MOS晶體管的源極；和
第二步驟，其中所述第一N晶體管的柵極和所述第一P晶體管的柵極被連接至所述輸出節(jié)點，所述第二N晶體管的柵極和所述第二P晶體管的柵極被連接至所述輸入節(jié)點，所述第一P溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第四P溝道MOS晶體管的源極，所述第二P溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第三P溝道MOS晶體管的源極，所述第一N溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第四N溝道MOS晶體管的源極，并且所述第二N溝道MOS晶體管的漏極被連接至所述第三N溝道MOS晶體管的源極，其中
以相同的間隔重復所述第一步驟和所述第二步驟。
11.一種使用運算放大器電路驅動液晶顯示器的液晶顯示器驅動方法，所述運算放大器電路包括
差分對部件，所述差分對部件接收從信號輸入節(jié)點輸入的輸入信號和從信號輸出節(jié)點輸出的輸出信號作為差分信號，并且所述差分對部件被對稱地構造；
第一開關部件，所述第一開關部件交換所述輸入信號和所述輸出信號并且將所述信號連接至所述差分對部件；
折疊共源共柵連接電流鏡電路部件，所述折疊共源共柵連接電流鏡電路部件變?yōu)樗霾罘謱Φ挠性簇撦d，所述電流鏡電路部件包括用作折疊共源共柵連接的有源負載的負載晶體管組和被施加了偏置電壓的偏置晶體管組；以及
第二開關部件，所述第二開關部件切換與所述負載晶體管組和所述偏置晶體管組的連接，所述驅動方法包括
第一連接步驟，其中所述輸入信號被輸入至所述差分對部件的第一輸入節(jié)點，所述輸出信號被輸入至所述差分對部件的第二輸入節(jié)點，所述負載晶體管組當中的第一負載晶體管組與所述偏置晶體管組當中的第一偏置晶體管組相連接，并且所述負載晶體管組當中的第二負載晶體管組與所述偏置晶體管組當中的第二偏置晶體管組相連接；和
第二連接步驟，其中所述輸出信號被輸入至所述差分對部件的所述第一輸入節(jié)點，所述輸入信號被輸入至所述差分對部件的所述第二輸入節(jié)點，所述負載晶體管組當中的所述第一負載晶體管組與所述偏置晶體管組當中的所述第二偏置晶體管組相連接，并且所述負載晶體管組當中的所述第二負載晶體管組與所述偏置晶體管組當中的所述第一偏置晶體管組相連接，其中
以相同的間隔重復所述第一步驟和所述第二步驟以空間上分散偏移電壓并且等價地消除偏移。
12.根據(jù)權利要求11所述的液晶顯示器驅動方法，其中
與所述液晶顯示器的同步信號同步地重復所述第一步驟和所述第二步驟。
13.根據(jù)權利要求11所述的液晶顯示器驅動方法，其中
所述相同的間隔被設置為所述液晶顯示器的一個幀周期。
14.根據(jù)權利要求11所述的液晶顯示器驅動方法，其中
所述相同的間隔被設置為所述液晶顯示器的一個水平周期。
全文摘要
本發(fā)明提供了運算放大器電路以及使用該電路的液晶顯示器的驅動方法。提供了具有簡單電路構造的小偏移運算放大器電路。運算放大器電路包括差分對部件(MN1和MN2，MP1和MP2)；第一開關部件(SG3)；折疊共源共柵連接電流鏡電路部件(MP3至MP6、MN3至MN6)；第二開關部件(SG1和SG2)；以及緩沖放大器(BA)，其中運算放大器電路在第一開關部件(SG3)和第二開關部件(SG1和SG2)之間進行聯(lián)鎖地切換，以便于空間上分散偏移電壓并且等價地消除偏移。
文檔編號H03F3/30GK101610072SQ20091014964
公開日2009年12月23日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權日2008年6月17日
發(fā)明者西村浩一 申請人:恩益禧電子股份有限公司