專利名稱：時間/電壓轉(zhuǎn)換方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將時間值變換成電壓值的方法及實現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置。所說時間值對應(yīng)于一個脈沖寬度。
關(guān)于液晶顯示激發(fā)電路的在先申請P3930259.8公開了一種電流放大器，這是一種電壓/時間轉(zhuǎn)換器和時間/電壓轉(zhuǎn)換器的組合，其中電壓/時間轉(zhuǎn)換器將視頻輸入信號變換為脈沖寬度調(diào)制信號，該信號具有多個由視頻輸入電壓幅值決定的寬度不等的脈沖。
上述脈沖寬度調(diào)制信號隨后由時間/電壓轉(zhuǎn)換器變換成由各個脈沖寬度所決定的電壓值。
一種可行的時間/電壓轉(zhuǎn)換器包括一個MOS晶體管，脈沖寬度調(diào)制信號就送至該管的柵極。這個晶體管的源極所加的電壓以恒定梯度從最大值降到零值，于是，利用一個傾斜電壓給與漏極相連的電容充電，就能從電容上測取相應(yīng)的電壓。
從所說的申請所知道的電壓/時間轉(zhuǎn)換器給出許多具有不同寬度的脈沖，而在相應(yīng)的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，它們的電壓波形曲線實質(zhì)上是不變的。顯然，所說的時間/電壓轉(zhuǎn)換器并不能將這樣的脈沖以足夠的精確性變換成電壓值。
因此，本發(fā)明的目的在于確保更精確地將與脈沖寬度相對應(yīng)的時間值轉(zhuǎn)換為電壓值。
這個任務(wù)是如下實現(xiàn)的。
用輔助電壓把與具有予定電壓波形曲線的脈沖寬度相對應(yīng)的時間值變換為電壓值的方法，其中所說輔助電壓的值與一時間函數(shù)相對應(yīng)，其特征在于脈沖的電壓波形曲線由該時間函數(shù)所決定。
用輔助電壓(UR)把與具有予定電壓波形曲線的脈沖寬度相對應(yīng)的時間值變換為電壓值(Uo)的裝置，其中所說輔助電壓的值與一時間函數(shù)相對應(yīng)，其特征在于提供部件(22、14;19)以根據(jù)該時間函數(shù)來確定脈沖的電壓波形曲線。
按照本發(fā)明，輸入脈沖的電壓波形曲線與一呈斜形變化的輔助電壓(以下簡稱傾斜電壓)相適應(yīng)，脈沖電壓波形曲線與傾斜電壓波形曲線之間的差值在給定值的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的進一步優(yōu)點是，第一，所用晶體管的電壓較低;第二，由于關(guān)斷(斷開開關(guān))時間較寬且電壓較小，傾斜電壓的斜坡端沿時間方向移到更接近所要引出的曲線末端，這就能導(dǎo)致更高的精度。
本發(fā)明的實施例如圖所示，并將在下面予詳細(xì)描述。其中

圖1為公知的具有電壓/時間轉(zhuǎn)換器和時間/電壓轉(zhuǎn)換器的放大器;
圖2a至圖2c以及圖3為圖1所示放大器的電壓波形曲線;
圖4為本發(fā)明的第一實施例;
圖5a至圖5c以及圖6為圖4所示實施例的電壓波形曲線;
圖7為本發(fā)明的第二實施例。
詳細(xì)敘述實施例之前須注意各圖中所示之方框僅用于幫助更好地理解本發(fā)明。通常，一些或者幾個這樣的方框組成塊體?？梢杂眉呻娐贰⒒旌瞎に?、程控微機或者適合于這種控制的部分程序等形式來實現(xiàn)這一點。
再應(yīng)指出的是各級電路的元件也可為分離的。
圖1表示一種公知的放大裝置10，它包括電壓/時間轉(zhuǎn)換器11(U/t轉(zhuǎn)換器)和時間/電壓轉(zhuǎn)換器12(t/U轉(zhuǎn)換器)。電壓/時間轉(zhuǎn)換器11根據(jù)輸入信號Ue產(chǎn)生一脈沖寬度調(diào)制信號Ui，并將該信號Ui送至?xí)r間/電壓轉(zhuǎn)換器12的第一輸入端。轉(zhuǎn)換器12還經(jīng)第二輸入端與一傾斜電壓發(fā)生器13連接;轉(zhuǎn)換器12從發(fā)生器13接收傾斜電壓UR。時間/電壓轉(zhuǎn)換器12根據(jù)信號Ui及傾斜電壓UR可在其輸出端產(chǎn)生一輸出信號Uo。
時間/電壓轉(zhuǎn)換器12由MOS晶體管12′組成，傾斜電壓UR送至其源極，漏極則連接到電容器12″的第一端。信號Ui送至晶體管12′的柵極接頭;電容器12″和第二端接地?？捎诰w管12′和電容器12″的公共接點處取出輸出信號Uo。
圖1所示放大裝置的工作方式已于前述的在先申請中有所描述，下面僅就理解本發(fā)明所需的范圍內(nèi)加以說明。
電壓/時間轉(zhuǎn)換器11產(chǎn)生脈沖的理想波形曲線如圖2a至圖2c中的虛線所示。隨著輸?shù)睫D(zhuǎn)換器11的輸入電壓Ue不同，這些脈沖分別具有不同的時間寬度t1、t2或t3;它們的電壓值則在整個脈沖持續(xù)時間基本恒定。
圖2a至圖2c中用實線畫出實際脈沖波形曲線，它們就是自電壓/時間轉(zhuǎn)換器11送到時間/電壓轉(zhuǎn)換器12的波形。這些波形曲線偏離理想波形曲線面呈圓形邊緣，這是由寄生電容引起的。圖2a至圖2c中所畫的閾值電壓Us的意義將在后面予解釋。
圖3示出相應(yīng)于圖2a至圖2c實際脈沖Ui波形曲線的右邊沿。另外，圖3還畫出曲線b，它對應(yīng)著傾斜電壓UR的時間曲線，在該已知裝置中，僅在t1時間段終止后UR才表現(xiàn)為斜波形式，它特別對電容12b起作用，即先是完全充電，繼而，它上面的電壓Ue主要由該傾斜電壓UR來決定。
時間/電壓轉(zhuǎn)換器12給出的輸出電壓Uo，其值是當(dāng)曲線Ui與曲線b相交時所確定的。
此刻應(yīng)當(dāng)注意，若以半導(dǎo)體元件來得到時間/電壓轉(zhuǎn)換器，就須考慮一個適當(dāng)?shù)拈撝惦妷?，除了傾斜電壓UR之外它還要包容波形b在內(nèi)。
在t1′時刻，即圖2a中第一個理想脈沖結(jié)束的時刻，曲線b具有U1值;但由于圓化，第一實際脈沖的波形曲線在T1＝t1′+d1時刻與曲線b首次相交，其時電壓值為V1。
在t2′時刻，即圖2b所示的第二理想脈沖結(jié)束的時刻，曲線b具有U2值，但由于第二脈沖圓化，第二實際脈沖在T2＝t2′+d2時刻與曲線b首次相交，其時電壓值為V2。余此類推，圖2c所示的圓化了的第三脈沖下降沿在T3＝t3′+d3時刻與曲線b首次相交，其時電壓值為V3而非U3。
差值V1-U1、V2-U2以及V3-U3并不相同，這是由于這種常規(guī)形狀下降沿的不同寬度的時間差d1、d2和d3所引起的。
這意味著，按照圖1到圖3所示的時間/電壓變換會出現(xiàn)非線性。
借助圖4到圖7，通過兩個實施例來描述本發(fā)明。所說各圖中，完成圖1至圖3相同作用的元件或產(chǎn)生同樣效果的電壓都具有相同的參考標(biāo)號。在下面的描述中，僅在為理解本發(fā)明所必需的范圍內(nèi)才涉及這些。
圖4表示本發(fā)明的第一實施例。時間/電壓轉(zhuǎn)換裝置12a有一個脈沖轉(zhuǎn)換器14，其輸入端有閾值級15，輸入信號為Ui;其輸出端與開關(guān)部件16的控制輸入端相連。開關(guān)部件16的第一開關(guān)端(轉(zhuǎn)換連接器)與第一電阻器17的第一端相連，電阻器的第二端與傾斜電壓發(fā)生器13的輸出端相連。
開關(guān)部件16的第二開關(guān)端與第二電阻器18的第一端以及時間/電壓轉(zhuǎn)換器12的第一輸入端相連。第二電阻器18的第二端接地。
傾斜電壓UR經(jīng)衰減組件22送至?xí)r間/電壓轉(zhuǎn)換器12，衰減組件以相加方式，譬如減去一個電壓，和/或相乘方式，譬如采用一個適當(dāng)?shù)乃p器(放大系數(shù)小于1)衰減傾斜電壓UR，并將減小后的電壓送入時間/電壓轉(zhuǎn)換器12的第二輸入端。
下面借助圖2a至圖2c以及圖5a至圖5c來解釋圖4所示本發(fā)明裝置的工作方式。
將圖2a至圖2c所給出的實際脈沖信號Ui加到閾值級15，當(dāng)超過予定的閾值Us時，它使開關(guān)部件16動作，使電阻器17與電阻器18連接起來。當(dāng)不再超過所說的閾值電壓，則開關(guān)部件16重又?jǐn)嚅_。適于開關(guān)部件16觸發(fā)信號的時間曲線基本上與圖2a至2c的理想脈沖相對應(yīng)。閾值電壓值Us的位置最好由實際脈沖Ui(圖2a至2c)的圓化程度來確定，具體講是使開關(guān)部件16一直閉合的時間與理想脈沖Ui(圖2a至2c)的持續(xù)時間相對應(yīng)。
當(dāng)開關(guān)部件16的觸點閉合時，兩個電阻器17和18形成一個分壓器。圖5a至5c中的實線畫出送到時間/電壓變換器12的信號脈沖Ui′，即具有圓角下降沿的脈沖。其意義是在相應(yīng)的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，脈沖的電壓波形曲線不恒定，而是受到傾斜電壓UR影響的。
若假定傾斜電壓波形曲線是按圖3的曲線b那樣，即斜形下降沿最先自t1′開始，則持續(xù)時間為t1的第一脈沖Ui(圖2a)在傳輸?shù)綍r間/電壓轉(zhuǎn)換器12第一輸入端時保持其電壓波形曲線Ui(圖5a)在整個脈沖持續(xù)時間內(nèi)基本不變。
可是，持續(xù)時間為t2的第二脈沖Ui(圖2b)在所說的輸入端呈修正的電壓波形曲線Ui′(圖5b)，即其最初為不變的電壓波形曲線在t1時間段結(jié)束后線性地下降。第三脈沖也表現(xiàn)出類似的波形曲線。
圖6中也畫出所說的加到時間/電壓轉(zhuǎn)換器12第一輸入端的脈沖，其中還給出曲線b。
波形曲線Ui′和曲線b之間的間隔由衰減組件22來予先確定。重要的在于，當(dāng)脈沖Ui輸入時，即本實施例中開關(guān)部件16閉合時，電壓Ui′的波形曲線位于曲線b的上方。
由這些脈沖的修正波形曲線可得到結(jié)論，在T1′＝t1′+d1′時刻，第一脈沖與曲線b相交于電壓值V1′處;在T2′＝t2′+d2′時刻，第二脈沖與曲線b相交于電壓值V2′處;在T3′＝t3′+d3′時刻，第三脈沖與曲線b相交于電壓值V3′處。
若假設(shè)各脈沖右緣有相同的圓化，則由于波形曲線Ui的包絡(luò)與曲線b基本上平行，以致時間差d1′，d2′，d3′的大小相同。這樣，隨著斜波曲線的一致，其效果就是使電壓差V1′-U1，V2′-U2和V3′-U3為常數(shù)。由此可避免時間/電壓轉(zhuǎn)換當(dāng)中的不精確性。
采用本發(fā)明的裝置12a進行時間/電壓變換，以此做與放大組件10的一部分，就使線性放大成為是可能的。
如果在送入時間/時壓轉(zhuǎn)換器12之前有必要對電壓/時間轉(zhuǎn)換器11的信號倒相，則可采用圖7所示的第二實施例。
時間/電壓轉(zhuǎn)換器的倒相部件12b包括如圖7中所示的倒相器19，它代替了脈沖轉(zhuǎn)換級14。
倒相器19有第一MOS晶體管20及第二MOS晶體管21。第一晶體管20的源極與其柵極相接，并與傾斜電壓發(fā)生器13相連，其漏極與第二晶體管21的源極相連。將脈沖寬度調(diào)制信號Ui加到第二晶體管21的柵極;第二晶體管的漏極接地。在兩個晶體管20和21的公共接點處可拾取電壓U＊i，這個電壓代表受到傾斜電壓UR電壓波形曲線影響的信號Ui的反相。
這里應(yīng)該指出的是，由于兩個MOS管的對稱結(jié)構(gòu)，所指的源極和漏極是可替換的。
按照本發(fā)明的另一種未示出的變型，輸出電壓不依賴于傾斜電壓UR的斜形波形曲線，而依賴于與一電源相連的電容器上的電壓，這個電源將一予定值的電流加到該電容器上和/或把一予定值的電壓加到電容器上。
既然如此，信號U′i和U＊i的脈沖電壓就須分別適當(dāng)?shù)匦薷摹?br> 下列變化之一即可得到上述實施例的諸多變型。
不用衰減部件22，或者是除此之外在傾斜電壓發(fā)生器13與脈沖轉(zhuǎn)換器14或倒相器19之間相加一裝置，它以相加方式，譬如加上一個電壓，和/或以相乘方式，譬如采用放大作用來增強傾斜電壓UR，并將此增強了的電壓送至脈沖轉(zhuǎn)換器14或倒相器19。
由脈沖轉(zhuǎn)換器14或倒相器19所給出的脈沖波形曲線可以是這樣的，即脈沖電壓不與傾斜電壓UR或加在元件上的電壓相對應(yīng)的輔助電壓相平行，但它們的間隔在給定的界限內(nèi)變化。這對應(yīng)于這些脈沖的電壓值與輔助電壓做為時間函數(shù)的函數(shù)值的相加組合和/或相乘組合，而且可以通過諸如二極管或其它半導(dǎo)體器件等附加元件來實現(xiàn)這些，這些附加元件與圖中所示的元件可以單個地連接或者以并聯(lián)和/或串聯(lián)的組合方式相連。由此，就可將時間/電壓轉(zhuǎn)換器所屬系統(tǒng)中的非線性減至最小或避免掉。
因而，按照本發(fā)明所包括的方法以及為實現(xiàn)本發(fā)明方法的優(yōu)選裝置，給出一種確定與脈沖寬度相對應(yīng)的電壓值的系統(tǒng)。
為避免因變換所致的非線性，其寬度適于時間/電壓轉(zhuǎn)換的脈沖電壓與一輔助電壓的波形曲線相匹配，后者用來形成輸出電壓。這個輔助電壓可以是由傾斜電壓發(fā)生器提供的傾斜電壓，或者是加在本發(fā)明裝置元件上的其它電壓。
采用本發(fā)明，可減小或避免時間/電壓轉(zhuǎn)換所致的非線性。
因此，若將本發(fā)明用作某系統(tǒng)的一部分，譬如放大裝置的一部分，起碼可減小或者避免相應(yīng)的非線性。
本發(fā)明的系統(tǒng)可優(yōu)選用作原膜技術(shù)中作為放大裝置的一部分，也可適用于激發(fā)液晶顯示。
權(quán)利要求
1.一種用輔助電壓把與具有予定電壓波形曲線的脈沖寬度相對應(yīng)的時間直值變換為電壓值的方法，該輔助電壓的值與一時間函數(shù)相對應(yīng)，其特征在于脈沖的電壓波形曲線由該時間函數(shù)所確定。
2.一種如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于脈沖電壓波形曲線實質(zhì)上遵循輔助電壓的時間函數(shù)。
3.一種如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于該時間函數(shù)至少在部分時間內(nèi)是時間的線性增函數(shù)或時間的線性減函數(shù)。
4.一種如權(quán)利要求1至3所述的方法，其特征在于脈沖電壓波形曲線的值對應(yīng)于與時間函數(shù)的函數(shù)值的加法組合和/或乘法組合。
5.一種用輔助電壓(UR)把與具有予定電壓波形曲線的脈沖寬度相對應(yīng)的時間值變換為電壓值(Ua)的裝置，該輔助電壓的值與一時間函數(shù)相對應(yīng)，其特征在于提供部件(22、14;19)以根據(jù)該時間函數(shù)來確定脈沖的電壓波形曲線。
6.一種如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于部件(14，19)被設(shè)計成使脈沖的電壓波形曲線實質(zhì)上遵循該時間函數(shù)。
7.一種如權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于該時間函數(shù)至少在部分時間內(nèi)是時間的線性增函數(shù)或時間的線性減函數(shù)。
8.一種如權(quán)利要求5至7所述的裝置，其特征在于提供部件(22，14;19)，它們以相加和/或相乘方式使脈沖的電壓波形曲線的值與該時間函數(shù)的函數(shù)值相結(jié)合。
全文摘要
提出一種時間/電壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括一種方法和適于實現(xiàn)本發(fā)明方法的優(yōu)選裝置。所說的系統(tǒng)確定與脈沖寬度相對應(yīng)的電壓值。為避免因轉(zhuǎn)換所致的非線性，本發(fā)明使其寬度適于時間/電壓轉(zhuǎn)換的脈沖電壓與一個用來形成輸出電壓的輔助電壓相匹配。這個輔助電壓可以是由傾斜電壓發(fā)生器提供的傾斜電壓，或者是加到本發(fā)明裝置元件上的其它電壓。本發(fā)明系統(tǒng)可優(yōu)選用作原膜技術(shù)中作為放大裝置的一部分，還可適用于激發(fā)液晶顯示。
文檔編號G09G3/18GK1064775SQ9210143
公開日1992年9月23日 申請日期1992年2月8日 優(yōu)先權(quán)日1991年2月8日
發(fā)明者米遐爾·瑪亞, 艾利克畢腦艾特 申請人:湯姆森勃朗特有限公司