專利名稱：數(shù)模轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路，尤其涉及到這類電路的功率損耗。
基于電阻器的數(shù)模轉(zhuǎn)換器是公知技術(shù)。

圖1示出了兩種可能的電路的例子。右邊的電路利用一組二進制加權(quán)電阻器R、2R......32R。代表要被轉(zhuǎn)換的數(shù)字數(shù)據(jù)的位的數(shù)據(jù)信號D0至D5，被施加到電阻器的一側(cè)，電阻器的另一側(cè)則與一個形成轉(zhuǎn)換器輸出的公共點相連。D0代表數(shù)字數(shù)據(jù)的最低有效位，D5代表最高有效位。
根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)中相應(yīng)的位是1還是0，數(shù)字信號在一定的離散電壓電平之間進行切換。電路的輸出電壓隨數(shù)字數(shù)據(jù)線性變化。
圖1中左邊的電路通過采用具有電阻值為R和2R的電阻器構(gòu)成的梯形網(wǎng)絡(luò)，從而避免了各電阻器值的相當(dāng)大的比率，如圖所示。輸入數(shù)據(jù)電壓以與前面的電路相同的方式得到，輸出電壓同樣線性依賴于數(shù)字數(shù)據(jù)?；谶@些電阻器其它變化形式的轉(zhuǎn)換器也是公知的。
基于這些電阻器的轉(zhuǎn)換器的一個優(yōu)點在于，當(dāng)驅(qū)動一個電容性負載時，不需要輸出放大器。如果給予充足的時間，則輸出電壓將充電至由電阻器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字數(shù)據(jù)所決定的值。轉(zhuǎn)換器中的電阻性元件可以使用真正的電阻器購成，例如由半導(dǎo)體的或金屬的薄膜購成，或者可選擇地它們由如圖2所示的開關(guān)電容器電阻性元件構(gòu)成。
開關(guān)電容器電路包括兩個并聯(lián)支路，每個支路有串聯(lián)的第一和第二開關(guān)，它們利用互補信號來操作。一個電容器連接在兩條支路的開關(guān)之間的連接部分之間。各開關(guān)被循環(huán)操作，從而對電容器進行周期性的充電和放電。
如圖2所示，開關(guān)電容器電路的等效電路僅僅是一個電阻器，其電阻值取決于電容和電路的操作頻率。
使用開關(guān)電容器電阻性元件的一個優(yōu)點在于，與電阻器相比，它控制起來更容易，并且可以精確定義電容器的值。由于這可借助于電容值和時鐘頻率來實現(xiàn)，也使得對電阻器的值的控制更加靈活。
基于無緩沖電阻器的DAC電路，無論是使用常規(guī)的電阻器還是使用開關(guān)電容器電阻器，都存在這樣一個缺點在驅(qū)動電阻器網(wǎng)絡(luò)輸入的數(shù)據(jù)電壓源之間存在很大的電流。這些電流的大小依賴于數(shù)字數(shù)據(jù)值、電阻器值以及數(shù)據(jù)電壓。在選擇電阻器值時要考慮對負載電容充電需要多長時間。在輸出充電時間必須要短因而電阻器值必須相對低的應(yīng)用中，由于數(shù)據(jù)電壓源之間的電流造成的功率損耗就會非常大。
因此，需要減小使用開關(guān)電容器電阻性電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的功率損耗。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括多個數(shù)字輸入，其數(shù)目與數(shù)字輸入字的位數(shù)相對應(yīng)，所述輸入用來選擇第一和第二二進制電壓電平中的其中一個作為至轉(zhuǎn)換器的二進制輸入；與每個輸入相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)電容器電路；第一和第二時鐘輸入；輸出負載；以及由時鐘輸入控制的多個開關(guān)，用于控制電容器電路與其中一個二進制輸入或與輸出負載相耦合；其中多個電容器電路可控制地向負載輸出有效電壓，根據(jù)數(shù)字輸入字的位，該有效電壓包括第一二進制電壓電平、第二二進制電壓電平或第一與第二二進制電壓電平的平均值。
本發(fā)明因此提供多個電容器(輸入)電路，根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)的值，該電路或者以分壓器模式工作(從而提供一個平均輸出)，或者以電阻器模式工作。電容器電路的這種工作方式可以使得在數(shù)據(jù)電壓源之間流過的電流大大地減小，并因此可以大大降低了轉(zhuǎn)換器電路的功率損耗。而電路的輸出電阻以及由此它們對負載電容器的充電能力卻沒有由于本發(fā)明的改進而降級。
優(yōu)選地，每個電容器電路包括開關(guān)電容器電阻器電路。例如，每個電容器電路可以包括第一支路，位于第一輸入和輸出之間，并包括串聯(lián)的第一和第二開關(guān)；第二支路，位于第二輸入和輸出之間，并包括串聯(lián)的第三和第四開關(guān)；電容器，連接在第一與第二開關(guān)間的連接部分與第三與第四開關(guān)間的連接部分之間。
這定義了一種開關(guān)電容器電路，其起到串聯(lián)電阻的作用并具有兩個輸入。通過控制被施加到兩個輸入的電壓，電路可以基本上作為電壓源和電阻性負載或者作為分壓器和電阻性負載進行工作。
在這個電路中，第一和第四開關(guān)由第一時鐘信號定時，第二和第三開關(guān)由第二時鐘信號定時，盡管第一和第二時鐘信號可以是互補信號。
每個電容器電路可以進一步包括第一開關(guān)裝置，用來向第一輸入提供選自二進制電壓電平的第一電壓電平，還包括第二開關(guān)裝置，用來向第二輸入提供選自二進制電壓電平的第二電壓電平。
在一種布置中，電容器電路被并聯(lián)連接在多個輸入與電容性輸出負載之間。特別地，所述電容器電路可以定義電阻器的二進制加權(quán)結(jié)構(gòu)。在這種實現(xiàn)中，具有最大有效電阻的電容器電路受數(shù)字輸入字中最高有效位的控制，其它電容器電路的每一個都分別受到數(shù)字輸入字中最高有效位以及數(shù)字輸入字中一個相應(yīng)其它位的控制。大多數(shù)電容器電路因此具有兩個控制輸入，其中一個是最高有效位。這種布置允許轉(zhuǎn)換器依賴于數(shù)字數(shù)據(jù)被配置，用這種方式達到節(jié)能的目的。
在另一種實現(xiàn)中，電容器電路被并聯(lián)連接于多個輸入與電阻器梯形結(jié)構(gòu)的連接部分之間，電阻器梯形結(jié)構(gòu)的第一端連接至電容性輸出負載。這種類型的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)使得能夠利用更一致的電路。特別地，電容器電路可以具有同樣的有效電阻。
在電阻器梯形結(jié)構(gòu)的第二端處的電容器電路優(yōu)選地受數(shù)字輸入字中最高有效位的控制，其它電容器電路的每一個都分別受到數(shù)字輸入字中最高有效位以及數(shù)字輸入字中的一個相應(yīng)其它位的控制。
在任一種實現(xiàn)中在與電容性負載相對的電容器電路梯形結(jié)構(gòu)一端處的電容器電路受到有效控制，以根據(jù)最高有效位，輸出第一二進制電壓電平或者第二二進制電壓電平；并且，其它的每個電容器電路受到有效控制以當(dāng)數(shù)字輸入字的最高有效位是高的時候，根據(jù)相應(yīng)的其它位，輸出第二二進制電壓電平或第一和第二二進制電壓電平的平均值；或者，
以當(dāng)數(shù)字輸入字的最高有效位是低的時候，根據(jù)相應(yīng)的其它位，輸出第一二進制電壓電平或第一和第二二進制電壓電平的平均值。
在減少所需開關(guān)個數(shù)的一種電路中，每個電容器電路可以包括輸入開關(guān)和輸出開關(guān)，所述輸入開關(guān)和所述輸出開關(guān)串聯(lián)連接于其中一個二進制輸入和輸出負載之間，還可以進一步包括電容器，它連接到輸入開關(guān)與輸出開關(guān)之間的連接部分與公共端之間。
在又一改進方案中，每個電容器電路可以包括輸入開關(guān)和輸出開關(guān)，所述輸入開關(guān)和所述輸出開關(guān)串聯(lián)連接于第一電源線與第二電源線之間，其中第一電源線可選擇地連接至第一二進制電壓電平，第二電源線可選擇地連接至第二二進制電壓電平，每個電容器電路還進一步包括電容器，它連接到輸入開關(guān)與輸出開關(guān)之間的連接部分與公共端之間。每個輸入開關(guān)分別受到相應(yīng)的數(shù)字輸入的控制，而每個輸出開關(guān)分別受到相應(yīng)的數(shù)字輸入的互補的控制。這種布置減少了受控于時鐘輸入的開關(guān)的個數(shù)。
本發(fā)明還提供一種進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的方法，包括利用數(shù)字輸入字的位來產(chǎn)生多個控制電壓，其數(shù)目與位數(shù)相對應(yīng)，一個控制電壓包括第一二進制電壓電平或第二二進制電壓電平，而其它的每個控制電壓包括第一二進制電壓電平、第二二進制電壓電平或第一和第二二進制電壓電平的平均值；并且，利用所述多個控制電壓來驅(qū)動輸出負載。
這種方法優(yōu)選地利用本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器電路中所使用的開關(guān)電容器電阻器電路。
本發(fā)明還提供一種顯示裝置(例如一種液晶顯示器)，本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器可用在列地址電路中。
下面參考附圖詳細說明本發(fā)明的實例，其中圖1示出了兩種公知的數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路；圖2示出了用于模擬電阻器的一種公知開關(guān)電容器電路；圖3示出了本發(fā)明的一種開關(guān)電容器電路，并且構(gòu)成本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4示出了圖3中的電路是如何被控制的；圖5是圖4中電路的示意圖示；
圖6示出了本發(fā)明的第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路；圖7用于解釋圖6中電路的響應(yīng)；圖8示出了控制線到圖6中電路的連接；圖9示出了本發(fā)明的第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路；圖10用于解釋圖9中電路的響應(yīng)；圖11更詳細地示出了構(gòu)成圖8中電路的電路元件；圖12示出了本發(fā)明的第三數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路；圖13示出了具有輸入開關(guān)的圖12中的轉(zhuǎn)換器；圖14示出了本發(fā)明的第四數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路；圖15示出了本發(fā)明的一種顯示裝置。
本發(fā)明利用電容性電路，它們有效輸出兩個二進制電壓電平之一，或者輸出兩個二進制電壓電平的平均值。通過依賴于數(shù)字數(shù)據(jù)控制這些電容器電路的運行，電路的功率損耗可以被降低。在優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明利用改進的開關(guān)電容器電路作為電容器電路。
圖3示出了將圖2中的開關(guān)電容器電阻器電路進行改進以形成一種公知分壓器電路的方法。
開關(guān)電容器電路的第一支路又連接至第一輸入V1，第二支路又連接至第二輸入V2。電容器Cn還連接在每個支路上開關(guān)之間的連接部分之間。如圖所示，一個支路輸入端的開關(guān)與其它支路輸出端的開關(guān)同步定時(CK1)，反之亦然(CK2)。這些CK1和CK2信號又可以是互補的信號。
當(dāng)圖3中電路的輸出連接至電容性負載時，輸出電壓V0將定位于兩個輸入電壓V1和V2的平均值上。這種電路的一個重要特征在于，當(dāng)流過輸出端的電流為零時(這種情況發(fā)生在當(dāng)輸出電壓為V1和V2的平均值時)，流過兩個輸入端的電流也為零。
通過控制兩個輸入端上的電壓，圖3中的電路可以在作為電阻器的工作模式與作為分壓器的工作模式之間進行切換。
圖4中的電路解釋了實現(xiàn)這一目的一種方式。提供第一開關(guān)裝置，其包括受S1和/S1控制的開關(guān)，用來向第一輸入V1提供選自二進制電壓電平VL和VH的第一電壓電平。提供第二開關(guān)裝置，其包括受S2和/S2控制的開關(guān)，用來向第二輸入V2提供選自二進制電壓電平的第二電壓電平。
利用其它電路實現(xiàn)方式也可以實現(xiàn)同樣的結(jié)果。
二進制電壓信號VH和VL表示兩個可能的數(shù)據(jù)電壓電平。這些參考電壓決定數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出電壓的范圍，并且可能與數(shù)字信號電平相同，例如0V或3.3V，或者，在轉(zhuǎn)換器利用公知技術(shù)對非線性特征進行分段線性近似的情況下，它們可能代表選自一組參考電壓電平的一對參考電壓電平。
數(shù)字控制信號S1和S2以及它們的互補信號/S1和/S2操縱開關(guān)以將兩個參考電壓之一與開關(guān)電容器電路的兩個輸入的每一個相連接。從數(shù)字數(shù)據(jù)中得到控制信號的方法將在下面進行說明。
電路在不同狀態(tài)S1和S2下的性能在下面的表1中進行了總結(jié)。輸出電壓代表當(dāng)充電結(jié)束且輸出電流為零時將在電容性負載上產(chǎn)生的電壓。輸出電阻是電路的有效輸出電阻。這個輸出電壓可被認為是“有效輸出電壓”，這一名詞在本說明書和權(quán)利要求中應(yīng)當(dāng)被理解。
表1
圖4中電路的輸出特性總結(jié)如下。當(dāng)S1和S2為低時，則V1和V2設(shè)為VL，電路的輸出等效于連接在輸出端與參考電壓VL之間的電阻器，其值為R0。當(dāng)S1和S2為高時，則V1和V2設(shè)為VH，電路的輸出等效于連接在輸出端與參考電壓VH之間的電阻器，其值為R0。當(dāng)S1與S2的狀態(tài)不同，V1和V2的其中之一為VH而另外的一個為VL時，電路的輸出等效于連接在輸出端與電壓源之間的電阻器，其值為R0，該電壓源等于VH與VL的平均值。
圖5示出了表示圖4中電路輸出特性的等效電路。如圖所示，電路具有兩個控制輸入，其將電路在三種可能工作模式之間進行切換。
這個電路可被用作結(jié)構(gòu)框圖，可選地結(jié)合附加的電阻器元件，以形成數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
圖6示出了電路的第一種可能的實例。
很清楚地，圖6中電路的工作方式與圖1中右邊的電路的工作方式類似。
圖6中的電路生成輸出電壓，該電壓隨由數(shù)據(jù)位D0到D5定義的6位數(shù)字數(shù)據(jù)線性變化，其中D0為最低有效位，D5為最高有效位。輸出電壓在對應(yīng)于碼000000的電壓VL與對應(yīng)于碼111111的電壓VH之間變化。
電路包括六個改進的開關(guān)電容器電阻器/分壓器電路，它們并聯(lián)連接于多個輸入與電容性輸出負載之間。輸出電阻值對于較低有效的連續(xù)數(shù)據(jù)位以2為倍數(shù)增大，以提供二進制加權(quán)電路結(jié)構(gòu)。
具有最大有效電阻32R的第六電容器電路只受數(shù)字輸入字的最高有效位D5的控制，而其它電容器電路的每一個都分別受到數(shù)字輸入字的最高有效位D5以及數(shù)字輸入字中的一個相應(yīng)的其它位D0、D1、D2、D3或D4的控制。
因此，具有最大有效電阻32R的第六電容器電路受到有效控制，以根據(jù)最高有效位輸出第一二進制電壓電平VL或第二二進制電壓電平VH，并且在中間分壓器模式中不工作。
當(dāng)最高有效位D5為高時，其它的每個電容器電路受到有效控制，以輸出高的二進制電壓電平VH或平均電壓電平(VL+VH)/2。當(dāng)最高有效位D5為低時，其它的每個電容器電路受到有效控制，以輸出低的電壓電平VL或平均電壓電平(VL+VH)/2。
第六電容器電路具有的電阻值是與最低有效位D0的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的改進的開關(guān)電容器電阻器/分壓器電路的電阻值的兩倍。這種電路的布置保證了數(shù)字輸入與模擬輸出之間的線性關(guān)系。
這種新的轉(zhuǎn)換器電路與圖1中右邊所示的相應(yīng)常規(guī)電路相比，一個重要的優(yōu)點在于，在不改變輸出電阻的情況下，靜態(tài)功率損耗大大降低了。針對常規(guī)電路以及圖6中的改進電路，圖7示出了從VH參考電壓源得到的平均電流隨數(shù)字碼變化的方式。
這個電流值是當(dāng)負載電容器上的電壓定位于最終值時在參考電壓源之間流過的電流值。兩個電路中最大電容器的值都是1pF，對應(yīng)于具有最低電阻的開關(guān)電容器電阻器，且時鐘頻率為50kHz。這樣使得兩個電路都具有2.54MΩ的輸出電阻。對于VL，參考電壓值是0V，對于VH參考電壓值是5V。在常規(guī)電路的情況下，電流最大值為4.92μA，并且是當(dāng)數(shù)字碼取31和32時發(fā)生。對改進電路來說，電流最大值為1.23μA，并且是當(dāng)數(shù)字碼取16和47時發(fā)生。在新電路中峰值電流因此以4為倍數(shù)減小，這導(dǎo)致功率損耗以4為倍數(shù)降低?？紤]到所有碼值的平均電流，對常規(guī)電路來說為3.23μA，而對改進電路來說為807nA，這同樣是以4為倍數(shù)減小的。
參考電壓源之間電流的減小歸因于兩個因素。第一，當(dāng)改進的開關(guān)電容器電阻器元件充當(dāng)分壓器電路時，它們兩端的有效電壓低于常規(guī)電路中等效開關(guān)電容器電阻器元件兩端的有效電壓。第二，當(dāng)開關(guān)電容器電阻器元件充當(dāng)分壓器電路時，流進或流出開關(guān)電容器電阻器元件的電流被平均地分給電阻器的兩個參考電壓輸入端之間。這個電流趨向于抵消在充當(dāng)電阻器的改進的開關(guān)電容器電阻器電路中流動的電流，并由此減小由參考電壓源提供的電流的大小。
本電路可以相當(dāng)簡單地通過將輸入數(shù)據(jù)的各個位施加到分壓器電路的輸入端來實現(xiàn)，如圖8所示。數(shù)字輸入D0-D5充當(dāng)圖4中的開關(guān)控制信號S1和S2。圖8中沒有示出針對VH和VL的電源線，這些電源電線將被提供給每個電容器電路C、2C、......、32C。
本發(fā)明也可用于構(gòu)成一電路，其以相應(yīng)于圖1中左邊電路的工作方式進行工作，圖1中左邊電路基于R2R梯形網(wǎng)絡(luò)。
圖9示出了本發(fā)明的第二種轉(zhuǎn)換器電路。電容器電路并聯(lián)連接于輸入與由多個電阻器R構(gòu)成的電阻器鏈的連接部分之間。電阻器梯形結(jié)構(gòu)的一端連接至電容性輸出負載，另一端連接至受最高有效位D5控制的電路，如上述電路。電阻器鏈的這一端還通過另外的電容器電路被提供有第一和第二二進制電壓電平VL、VH的平均值。所有的電容器電路均具有相同的有效電阻2R，其是電阻器鏈中電阻器R的電阻的兩倍。
正如圖6所示的電路，當(dāng)最高有效位D5為高時，其它的每一個電容器電路受到有效控制，以輸出高電平VH或平均電壓電平(VL+VH)/2。當(dāng)最高有效位D5為低時，其它的每一個電容器電路受到有效控制，以輸出低電壓電平VL或平均電壓電平(VL+VH)/2。
針對圖9所示的電路以及針對圖1中左邊的常規(guī)電路，圖10示出了從VH電壓參考提供的電流。
這兩個電路中最大電容器值均為1pF，對應(yīng)于具有最低電阻的開關(guān)電容器電阻器，時鐘頻率為50kHz。這樣使得兩個電路都具有5MΩ的輸出電阻。對于VL，參考電壓值是0V，對于VH，參考電壓值是5V。在常規(guī)電路的情況下，電流最大值為7.766μA，并且是當(dāng)數(shù)字碼取21和43時發(fā)生。對改進電路來說，電流最大值為1.942μA，并且是當(dāng)數(shù)字碼取21和42時發(fā)生。在新電路中峰值電流因此也以4為倍數(shù)減小，這導(dǎo)致功率損耗以4為倍數(shù)降低。考慮到所有碼值，對常規(guī)電路來說平均電流為5.53μA，而對改進電路來說平均電流為1.58μA，這是以3.5為倍數(shù)減小的。
在保持同樣功能的同時還可以對于上面描述的電路作些改進。特別地，復(fù)雜度和功率損耗可進一步降低。
圖11更詳細地示出了構(gòu)成圖8中電路的電路元件。對輸入數(shù)字數(shù)據(jù)的每一位來說，需要四個開關(guān)和一個電容器以構(gòu)成針對每一輸入位的電容器電路。因此，開關(guān)總數(shù)為4N，其中N為位數(shù)。
與數(shù)字數(shù)據(jù)的每一位相關(guān)聯(lián)的電路部分對每一位都是相同的。針對每一電路，第一開關(guān)連接在輸入數(shù)據(jù)位D5和電容器的第一端之間，第二開關(guān)連接在電容器的這個第一端和電路的輸出端之間。電路的這一部分在每個電容器電路中都是相同的，以便每個電容器電路中的每個電容器的第一端可以被連接到一個公共點，而不會影響電路的工作原理。
圖12示出了這種改進電路，它的優(yōu)點是構(gòu)成轉(zhuǎn)換器電路所需的以時鐘頻率工作的開關(guān)數(shù)目減少了。構(gòu)成轉(zhuǎn)換器所需的開關(guān)數(shù)目從4N減少到2N+2。
在這種布置中，除了最高位以外的每一位，只與一個輸入開關(guān)(CK2)和一個輸出開關(guān)(CK1)相關(guān)聯(lián)。在輸入端和輸出開關(guān)之間，連接到相關(guān)電容器的一端。最高位(在該實例中為D5)與兩個輸入開關(guān)和兩個輸出開關(guān)相關(guān)聯(lián)。電容器均連接在它們的另一個端與公共點之間，該公共點位于與最高位相關(guān)聯(lián)的電路的一個輸入開關(guān)與一個輸出開關(guān)之間。
更詳細地，每一輸入D0-D5與具有串聯(lián)連接于二進制輸入和輸出負載之間的輸入開關(guān)(每一個均由CK2定時)和輸出開關(guān)(每一個均由CK1定時)的電路相關(guān)聯(lián)。相關(guān)聯(lián)的電容器連接于輸入開關(guān)與輸出開關(guān)之間的連接部分與公共端之間。二進制輸入字的最高有效位D5，與串聯(lián)連接于最有效的二進制輸入和輸出負載之間的附加輸入開關(guān)(由CK1定時)和附加輸出開關(guān)(由CK2定時)相關(guān)聯(lián)。公共端被定義在附加輸入開關(guān)與附加輸出開關(guān)之間的連接部分。圖12的電路與圖11的電路具有完全相同的功能，并且在拓撲結(jié)構(gòu)上是相同的。
圖12的電路的一個缺點在于，仍然有受時鐘信號CK1和CK2控制的相對大量開關(guān)。這些時鐘信號以比數(shù)字數(shù)據(jù)的位更高的頻率進行切換，并且操作這些開關(guān)所需的功率對于轉(zhuǎn)換器電路的總功率損耗有顯著影響。
圖13示出了圖12的全部電路，其包括將二進制電壓電平VH和VL耦合到電路的開關(guān)。在這個電路中，每個輸入10連接兩個開關(guān)，第一開關(guān)將所述輸入連接至電壓電平VH，第二開關(guān)將所述輸入連接至電壓電平VL。
通過進一步改進電路，特別地通過改進二進制電壓電平VH和VL耦合至電路的方式，必須被定時的開關(guān)的數(shù)目有可能減少(為了節(jié)約功率)。
在圖14的電路中，以不同的方式提供用于電路的數(shù)據(jù)輸入信號。圖14中電路的拓撲是不同的，但是所有開關(guān)組合操作所做的連接在功能上與前面的實施例是相同的。
圖14中，多個電容器電路的每一個包括輸入開關(guān)和輸出開關(guān)，所述輸入開關(guān)和輸出開關(guān)串聯(lián)連接于第一電源線20與第二電源線22之間。第一電源線20可選擇地連接到(通過CK2)高二進制電壓電平VH，第二電源線22可選擇地連接到(也通過CK2)低二進制電壓電平VL。電容器連接至輸入開關(guān)與輸出開關(guān)之間的連接部分與公共端之間。第一電源線20可選擇地連接到(通過CK1)輸出負載，第二電源線22可選擇地連接到(也通過CK1)輸出負載。
在這種布置下，每個輸入開關(guān)分別由相應(yīng)的數(shù)字輸入D0-D5控制，而每個輸出開關(guān)分別由相應(yīng)的數(shù)字輸入的互補/D0-/D5控制。
第三電源線24和第四電源線26之間可串聯(lián)連接附加的輸入開關(guān)和附加的輸出開關(guān)，該附加輸入開關(guān)和附加輸出開關(guān)受數(shù)字輸入的最高有效位D5和/D5的控制。公共端被定義在附加輸入開關(guān)和附加輸出開關(guān)之間的連接部分處。第三和第四電源線24、26通過CK1連接至相應(yīng)的二進制電壓電平，并通過CK2連接至輸出負載。
可以看出，這個電路提供同樣的功能。特別地，當(dāng)公共端連接至輸出負載時，CK2起控制作用；當(dāng)公共端連接至二進制輸入電壓時，CK1起控制作用，如圖12所示。當(dāng)電容器端(非公共端)連接至輸出負載時，CK1起控制作用；當(dāng)那個電容器端連接至二進制輸入電壓時，CK2起控制作用，如圖12所示。
D和/D開關(guān)對控制將哪個二進制電壓提供給電容器端(通過CK2)，并且這些D和/D開關(guān)對完成圖13中輸入開關(guān)組的功能。
這種布置的優(yōu)點在于，只有八個開關(guān)受時鐘CK1和CK2的控制，開關(guān)總數(shù)為2N+10。
盡管這個電路與前面的電路相比在開關(guān)的布置上有很大的不同，但是電容器連接至二進制電壓電平VH和VL以及輸出節(jié)點的順序，與前面的電路是完全相同的，如上所述。
這里所描述的技術(shù)也可以應(yīng)用到利用開關(guān)電容器電阻器裝置的其他數(shù)模轉(zhuǎn)換器電路中。
這項技術(shù)對于AMLCD的集成列驅(qū)動電路具有特別的意義。轉(zhuǎn)換器電路具有相對低的輸出電阻，這樣的低輸出電阻使得可以不必使用輸出放大器/緩沖器。
圖15示出了本發(fā)明的顯示裝置，所述顯示裝置包括行驅(qū)動器電路30，用來為像素陣列34中的像素行提供信號，還包括列地址電路32，用來為陣列中的像素列提供像素驅(qū)動信號。
列地址電路32包括本發(fā)明的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，可以直接向列導(dǎo)體(column condutcors)提供信號，而無需中間緩沖器或放大器。轉(zhuǎn)換器的組件也適合于集成在帶有顯示像素的襯底上。
所示轉(zhuǎn)換器為6位轉(zhuǎn)換器。很明顯，本發(fā)明可用于其它規(guī)格的轉(zhuǎn)換器。同樣地，有很多其它專用的轉(zhuǎn)換器電路，其可以通過利用本發(fā)明的電容器電路得到改進，這些電容器電路組成了本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)框圖。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其它多種改進形式都是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器，包括多個數(shù)字輸入(D0-D5)，其數(shù)目與數(shù)字輸入字的位數(shù)相對應(yīng)，所述輸入用來從第一和第二二進制電壓電平(VH、VL)中選擇其一作為至轉(zhuǎn)換器的二進制輸入；與每個輸入相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)電容器電路(C、2C、......、32C)；第一和第二時鐘輸入(CK1、CK2)；輸出負載(CLOAD)；以及由時鐘輸入控制的多個開關(guān)，用于控制電容器電路與二進制輸入中的一個或與所述輸出負載相耦合；其中多個電容器電路可控制地向負載輸出一個有效電壓，根據(jù)數(shù)字輸入字的位，該有效電壓包括第一二進制電壓電平、第二二進制電壓電平或第一與第二二進制電壓電平的平均值。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中每個電容器電路包含一個輸入電路，包括第一支路，位于第一輸入和輸出之間，并且包括串聯(lián)的第一和第二開關(guān)；第二支路，位于第二輸入和輸出之間，并且包括串聯(lián)的第三和第四開關(guān)；電容器，連接在第一與第二開關(guān)間的連接部分與第三與第四開關(guān)間的連接部分之間。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)換器，其中第一和第四開關(guān)由第一時鐘輸入(CK1)定時，第二和第三開關(guān)由第二時鐘輸入(CK2)定時。
4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)換器，其中第一和第二時鐘輸入(CK1、CK2)是互補信號。
5.如權(quán)利要求2至4中任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)換器，其中每一個輸入電路進一步包括第一開關(guān)裝置，用來向第一輸入提供選自二進制電壓電平的第一電壓電平，還包括第二開關(guān)裝置，用來向第二輸入提供選自二進制電壓電平的第二電壓電平。
6.如權(quán)利要求5所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述多個輸入電路的每一個中的第一和第二開關(guān)裝置可控制地向第一和第二輸入提供第一二進制電壓電平，向第一和第二輸入提供第二二進制電壓電平，或者向一個輸入提供第一二進制電壓電平且向另一個輸入提供第二二進制電平。
7.如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)換器，其中多個電容器電路包括除一個電容器電路以外的所有電容器電路。
8.如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述一個輸入電路受數(shù)字輸入字的最高有效位(D5)的控制。
9.如權(quán)利要求8所述的轉(zhuǎn)換器，其中所述一個電容器電路可控制地輸出僅包括第一二進制電壓電平(VH)或第二二進制電壓電平(VL)的有效電壓。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)換器，其中電容器電路并聯(lián)連接于多個輸入與所述電容性輸出負載之間。
11.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中每個電容器電路都包括輸入開關(guān)和輸出開關(guān)，所述輸入開關(guān)和輸出開關(guān)串聯(lián)連接于二進制輸入中的一個與所述輸出負載之間，并且進一步包括電容器，所述電容器連接于輸入開關(guān)與輸出開關(guān)之間的連接部分與公共端之間。
12.如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)換器，其中每個輸入開關(guān)受第一時鐘輸入(CK2)的控制，而每個輸出開關(guān)受第二時鐘輸入(CK1)的控制。
13.如權(quán)利要求12所述的轉(zhuǎn)換器，進一步包括附加輸入開關(guān)和附加輸出開關(guān)，所述附加輸入開關(guān)和所述附加輸出開關(guān)串聯(lián)連接于與最高有效位相關(guān)聯(lián)的二進制輸入與輸出負載之間，公共端被定義在附加輸入開關(guān)與附加輸出開關(guān)之間的連接部分處。
14.如權(quán)利要求13所述的轉(zhuǎn)換器，其中附加輸入開關(guān)受第二時鐘輸入(CK1)的控制，附加輸出開關(guān)受第一時鐘輸入(CK2)的控制。
15.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器，其中每個電容器電路包含輸入開關(guān)和輸出開關(guān)，所述輸入開關(guān)和所述輸出開關(guān)串聯(lián)連接于第一電源線(20)與第二電源線(22)之間，其中第一電源線可選擇地連接至第一二進制電壓電平(VH)，第二電源線可選擇地連接至第二二進制電壓電平(VL)，每個電容器電路進一步包括電容器，該電容器連接在輸入開關(guān)與輸出開關(guān)之間的連接部分與公共端之間。
16.如權(quán)利要求15所述的轉(zhuǎn)換器，其中每個輸入開關(guān)分別受相應(yīng)的數(shù)字輸入(D0-D5)的控制，每個輸出開關(guān)分別受相應(yīng)的數(shù)字輸入的互補(/D0-/D5)的控制。
17.如權(quán)利要求16所述的轉(zhuǎn)換器，其中第一和第二電源線(20、22)在其中一個時鐘輸入(CK2)的控制下，連接至第一和第二二進制電壓電平(VH、VL)，并且，在另一個時鐘輸入(CK1)的控制下第一和第二電源線連接至輸出負載。
18.如權(quán)利要求15至17中任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)換器，進一步包括附加輸入開關(guān)和附加輸出開關(guān)，所述附加輸入開關(guān)和所述附加輸出開關(guān)串聯(lián)連接在第三電源線(24)和第四電源線(26)之間，附加輸入開關(guān)和附加輸出開關(guān)受數(shù)字輸入的最高有效位(D5)的控制，公共端被定義在附加輸入開關(guān)與附加輸出開關(guān)之間的連接部分處。
19.如權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)換器，其中第三和第四電源線(24、26)在另一個時鐘輸入(CK1)的控制下連接至第一和第二二進制電壓電平，并且在其中一個時鐘輸入(CK2)的控制下第三和第四電源線連接至輸出負載。
20.如前述任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)換器，其中每個電容器電路具有由電容決定的有效電阻。
21.如權(quán)利要求20所述的轉(zhuǎn)換器，其中電容器電路具有有效電阻(R、2R、......、32R)，使得它們構(gòu)成二進制加權(quán)電路結(jié)構(gòu)。
22.如權(quán)利要求21所述的轉(zhuǎn)換器，其中具有最大有效電阻(32R)的電容器電路受數(shù)字輸入字最高有效位(D5)的控制，其它電容器電路的每一個都受到數(shù)字輸入字中最高有效位(D5)以及數(shù)字輸入字中一個相應(yīng)的其它位(D0-D4)的控制。
23.如權(quán)利要求22所述的轉(zhuǎn)換器，其中具有最大有效電阻(32R)的電容器電路受到有效控制，以根據(jù)最高有效位，輸出第一二進制電壓電平(VH)或第二二進制電壓電平(VL)；并且，每個其它的電容器電路受到有效控制以當(dāng)數(shù)字輸入字的最高有效位(D5)是高的時候，根據(jù)相應(yīng)的其它位，輸出第二二進制電壓電平(VH)或第一和第二二進制電壓電平的平均值；或者，以當(dāng)數(shù)字輸入字的最高有效位(D5)是低的時候，根據(jù)相應(yīng)的其它位，輸出第一二進制電壓電平(VL)或第一和第二二進制電壓電平的平均值。
24.如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的轉(zhuǎn)換器，其中電容器電路并聯(lián)連接于多個輸入與電阻器鏈(R)的連接部分之間，所述電阻器鏈的第一端連接至輸出負載。
25.如權(quán)利要求24所述的轉(zhuǎn)換器，其中電容器電路具有相同的有效電阻(2R)。
26.如權(quán)利要求25所述的轉(zhuǎn)換器，其中在電阻器鏈的第二端處的電容器電路受數(shù)字輸入字的最高有效位(D5)的控制，其它電容器電路的每一個都受數(shù)字輸入字的最高有效位(D5)以及數(shù)字輸入字中一個相應(yīng)的其它位(D0-D4)的控制。
27.如權(quán)利要求26所述的轉(zhuǎn)換器，其中在電阻器鏈的第二端處的電容器電路受到有效控制，以根據(jù)最高有效位(D5)，輸出第一二進制電壓電平或第二二進制電壓電平；并且，每個其它的電容器電路受到有效控制以當(dāng)數(shù)字輸入字的最高有效位(D5)是高的時候，根據(jù)相應(yīng)的其它位，輸出第二二進制電壓電平(VH)或第一和第二二進制電壓電平的平均值；或者，以當(dāng)數(shù)字輸入字的最高有效位(D5)是低的時候，根據(jù)相應(yīng)的其它位，輸出第一二進制電壓電平(VL)或第一和第二二進制電壓電平的平均值。
28.如權(quán)利要求25、26或27所述的轉(zhuǎn)換器，其中第一和第二二進制電壓電平的平均值通過與電容器電路有效電阻相應(yīng)的有效電阻(2R)，被耦合到電阻器鏈的第二端。
29.如權(quán)利要求28所述的轉(zhuǎn)換器，其中第一和第二二進制電壓電平的平均值通過另外的電容器電路被耦合到電阻器鏈的第二端。
30.一種進行數(shù)模轉(zhuǎn)換的方法，包括利用數(shù)字輸入字的位來產(chǎn)生多個控制電壓，其數(shù)目與位數(shù)相對應(yīng)，一個控制電壓包括第一二進制電壓電平或第二二進制電壓電平，而其它的每個控制電壓包括第一二進制電壓電平、第二二進制電壓電平或第一和第二二進制電壓電平的平均值；并且，利用多個控制電壓來驅(qū)動一個輸出負載。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中生成多個控制電壓包括操作開關(guān)電容器電阻器電路。
32.如權(quán)利要求30或31所述的方法，其中生成多個控制電壓包括操作多個開關(guān)電容器電阻器電路，每個電路包括兩個控制輸入，其中第一和第二二進制電壓電平的其中之一被施加到第一控制輸入，并且第一和第二二進制電壓電平的其中之一被施加到第二控制輸入。
33.一種顯示裝置，包括顯示像素的陣列(34)；行驅(qū)動器電路(30)，用來向像素行提供信號；以及列地址電路(32)，用來向像素列提供像素驅(qū)動信號，其中列地址電路(32)包括如權(quán)利要求1至29中任一權(quán)利要求所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
在一種數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，利用多個數(shù)字輸入選擇第一和第二二進制電壓電平的其中一個電壓電平作為至轉(zhuǎn)換器的二進制輸入(10)。電容器電路(C、2C、……、32C)與每個輸入相關(guān)聯(lián)，這些電路受到控制以根據(jù)數(shù)字輸入字的位，向輸出負載輸出一個有效電壓，該有效電壓包括第一二進制電壓電平、第二二進制電壓電平或第一與第二二進制電壓電平的平均值。多個電容器電路根據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)的值，可工作在分壓器模式(從而提供一個平均輸出)或電阻器模式。電容器電路以這種方式工作，可以使得電流減小，并因此可以降低功率損耗。
文檔編號H03M1/00GK1938952SQ200580009731
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月27日
發(fā)明者M·J·愛德華茲 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司