專(zhuān)利名稱(chēng)：可提升反應(yīng)速度的驅(qū)動(dòng)電路及其相關(guān)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可提升反應(yīng)速度的驅(qū)動(dòng)電路及其相關(guān)方法，尤指一種 根據(jù)運(yùn)算放大器的輸入電壓與驅(qū)動(dòng)電壓的變化，動(dòng)態(tài)地增加運(yùn)算放大器偏 壓電流大小，以提高反應(yīng)速度的驅(qū)動(dòng)電路及其相關(guān)方法。
背景技術(shù)：
運(yùn)算放大器是一種具有廣泛應(yīng)用的電路基本構(gòu)筑區(qū)塊。電路設(shè)計(jì)者常 可使用運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)許多種不同的運(yùn)作功能。例如，在液晶顯示器的 驅(qū)動(dòng)電路中，運(yùn)算放大器可作為一輸出緩沖器，其依據(jù)前級(jí)數(shù)字至模擬轉(zhuǎn) 換器所輸出的模擬信號(hào)，對(duì)負(fù)載(即液晶)進(jìn)行充放電，以驅(qū)動(dòng)液晶顯示 器上相對(duì)應(yīng)的像素單元。然而，隨著液晶顯示器尺寸及解析度的提高，液 晶顯示器驅(qū)動(dòng)電路每單位時(shí)間所輸出的數(shù)據(jù)量也越來(lái)越多，因此運(yùn)算放大
器的反應(yīng)速度，即回轉(zhuǎn)率(Slew Rate )也必須大幅地纟是高。
一般來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)芯片中所運(yùn)用的運(yùn)算放大器通常為二級(jí)結(jié)構(gòu)的 放大器，其包含有一第一級(jí)放大電路(輸入級(jí))以及一第二級(jí)輸出電路(輸 出級(jí))。傳統(tǒng)運(yùn)算放大器中的第一級(jí)放大電路被用來(lái)提高該運(yùn)算放大器的增 益(Gain),而第二級(jí)輸出電路則用來(lái)推動(dòng)運(yùn)算放大器所連接的電容性或是 電阻性負(fù)載。然而，傳統(tǒng)運(yùn)算放大器具有回路穩(wěn)定度(Loop Stability )不足 的問(wèn)題，因此已知運(yùn)算放大器會(huì)通過(guò)一米勒補(bǔ)償(Miller Compensation)電 容進(jìn)行頻率補(bǔ)償，以達(dá)到穩(wěn)定回路的效果。
請(qǐng)參考圖1，圖1是一已知運(yùn)算放大器100的示意圖。運(yùn)算放大器100 是一軌對(duì)軌(Rail to Rail)運(yùn)算放大器，主要包含有一輸入級(jí)電路110及一 輸出級(jí)電路120。輸入級(jí)電路110包含有一N型差動(dòng)對(duì)112及一P型差動(dòng) 對(duì)114。 N型差動(dòng)對(duì)112由一對(duì)互相匹配的N型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶 體管MN1、 MN2及一偏壓晶體管MN3所組成。偏壓晶體管MN3耦接于 晶體管MN1、 MN2的源極，用來(lái)提供N型差動(dòng)對(duì)112 —固定大小的靜態(tài) 電流(或驅(qū)動(dòng)電流)。同樣地，P型差動(dòng)對(duì)114由一對(duì)互相匹配的P型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管MP1、 MP2及一偏壓晶體管MP3所組成。偏壓 晶體管MP3耦接于晶體管MP1、 MP2的源極，用來(lái)提供P型差動(dòng)對(duì)114 一固定大小的驅(qū)動(dòng)電流。此外，輸入級(jí)電路110還包含有一第一電流鏡130、 一第二電流鏡140以及一第三電流鏡150。第一電流鏡130及第二電流鏡 140分別以電流源IP5、 IP6及電流源IN5、 IN6表示，用來(lái)作為N型差動(dòng) 對(duì)112及P型差動(dòng)對(duì)114的主動(dòng)負(fù)載，而第三電流4竟150則以電流源17、 18表示，用來(lái)將N型差動(dòng)對(duì)112及P型差動(dòng)對(duì)114的信號(hào)迭加并輸出至輸 出級(jí)電路120。
輸出級(jí)電路120由晶體管MP9及MN9所組成的一 AB類(lèi)推挽式輸出 電路。其中，輸出級(jí)電路120的輸出端AVO另反饋耦接至輸入級(jí)電路110 的一輸入端AVN，以形成單增益負(fù)反饋的輸出緩沖器。此外，運(yùn)算放大器 100另在輸出級(jí)電路120與輸入級(jí)電路110之間設(shè)置補(bǔ)償電容CM1、 CM2, 用以將輸入級(jí)電路110及輸出級(jí)電路120的輸出信號(hào)作極點(diǎn)分離 (Pole-Splitting)，以達(dá)到穩(wěn)定回路的效果。請(qǐng)注意，已知運(yùn)算放大器100 的詳細(xì)運(yùn)作原理為業(yè)界所熟知，在此不贅述。
一般來(lái)說(shuō)，運(yùn)算放大器100的反應(yīng)速度取決于運(yùn)算放大器內(nèi)部輸入級(jí) 電路的偏壓電流與輸出級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)電流兩者的大小。然而，為了能推動(dòng) 外部負(fù)載，輸出級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)電流通常會(huì)大于輸入級(jí)電路的偏壓電流。如 此一來(lái)，當(dāng)已知運(yùn)算放大器在驅(qū)動(dòng)大負(fù)載時(shí)，驅(qū)動(dòng)能力往往會(huì)被輸入級(jí)電 路的偏壓電流所影響的回轉(zhuǎn)率給限制住。在此情形下，運(yùn)算放大器100的 反應(yīng)速度將會(huì)由輸入級(jí)電路的偏壓電流對(duì)補(bǔ)償電容CM1、 CM2充放電的速 度決定，其可通過(guò)下列回轉(zhuǎn)率方程式表示^ =垂=，。其中，/代表晶
體管MN3、 MP3所提供的偏壓電流，C為補(bǔ)償電容CM1、 CM2的大小， 而AF則代表輸出端AVO的電壓變化。也就是說(shuō)，當(dāng)輸入級(jí)電路110的偏 壓電流越大時(shí)，其對(duì)補(bǔ)償電容充放電的速度越快，而運(yùn)算放大器100的反 應(yīng)速度也越快。
因此，已知技術(shù)一般會(huì)通過(guò)增加輸入級(jí)電路的偏壓電流來(lái)增加運(yùn)算放 大器內(nèi)部的回轉(zhuǎn)率，然而如此作法不但會(huì)增加電路面積(例如增加偏壓 晶體管的面積)，也將導(dǎo)致額外的功率消耗
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明即在于提供一種可提升反應(yīng)速度的驅(qū)動(dòng)電路及其相關(guān)方法。
本發(fā)明公開(kāi)一種可提升反應(yīng)速度的驅(qū)動(dòng)電路，其包含有一運(yùn)算放大器 及一回轉(zhuǎn)率提升單元。該運(yùn)算放大器用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電
壓。該回轉(zhuǎn)率提升單元耦接于該運(yùn)算放大器，用來(lái)在該輸入電壓變化時(shí)， 根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn)生一補(bǔ)償電流至該運(yùn)算放大 器，以增加該運(yùn)算放大器的一偏壓電流的大小。
本發(fā)明另公開(kāi)一種用來(lái)提升一運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度的方法。該運(yùn)算 放大器用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電壓。該方法包含有接收該輸入
電壓及該驅(qū)動(dòng)電壓；以及在該輸入電壓變化時(shí)，根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng) 電壓的電壓差值，產(chǎn)生一補(bǔ)償電流至該運(yùn)算放大器，以增加該運(yùn)算放大器 的一偏壓電流的大小。


圖1為一已知運(yùn)算放大器的示意圖。
圖2為本發(fā)明用來(lái)提高運(yùn)算放大器反應(yīng)速度的一流程的示意圖。 圖3為本發(fā)明可提升反應(yīng)速度的一驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。 圖4為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路的一實(shí)施例示意圖。 圖5為本發(fā)明回轉(zhuǎn)率提升單元的實(shí)施例示意圖。 圖6為一傳統(tǒng)定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路的示意圖。 圖7為本發(fā)明回轉(zhuǎn)率提升單元的另一實(shí)施例示意圖。 圖8與圖9為本發(fā)明回轉(zhuǎn)率提升單元的其他實(shí)施例的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明
100、 310運(yùn)算放大器 110 輸入級(jí)電路 120 輸出級(jí)電路 112 N型差動(dòng)輸入對(duì) 114 P型差動(dòng)對(duì)
MN1、 MN2、 MN3、 MN9、 MSRE1、 MNN1、 MNN2 N型金屬氧化 物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管
MP1、 MP2、 MP3、 MP9、 MSRE2、 MPP1、 MPP2 P型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管
130、 140、 150、 62、 63、 72、 73電流4竟 IP5、 IP6、 IN5、 IN6、 17、 18 電流源 AVP、 AVN、 AVO、 ND1 ND4 端點(diǎn)
APCOM、 ANCOM
CM1、 CM2補(bǔ)償電容
20 流程
200、 210、 220、 230
30 驅(qū)動(dòng)電鴻_
320、 420、 50、 70、 80、 90
VIN 輸入電壓
VOUT 驅(qū)動(dòng)電壓
IT 補(bǔ)償電流
41、 51、 74、 84、 94
42、 43、 52、 53 IC1、 IC2控制信號(hào) l 定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路
61 定轉(zhuǎn)導(dǎo)開(kāi)關(guān)電路
節(jié)點(diǎn)
步驟
回轉(zhuǎn)率提升單元
電壓比4交電^各 電流運(yùn)算電路
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖2,圖2為本發(fā)明用來(lái)提高運(yùn)算放大器反應(yīng)速度的一流程20 的示意圖。優(yōu)選地，流程20被應(yīng)用于具反饋配置的一運(yùn)算放大器，其用來(lái) 根據(jù)一輸入電壓，產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電壓。在此情形下，流程20包含有下列步驟
步驟200:開(kāi)始。
步驟210:接收運(yùn)算放大器的輸入電壓及驅(qū)動(dòng)電壓。
步驟220:在輸入電壓變化時(shí)，根據(jù)輸入電壓與驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，
產(chǎn)生一補(bǔ)償電流至運(yùn)算放大器的一輸入級(jí)電路，以增加輸入級(jí)電路的一偏
壓電流的大小。
步驟230:結(jié)束。
根據(jù)流程20,當(dāng)運(yùn)算放大器的輸入電壓發(fā)生變化時(shí)，本發(fā)明可根據(jù)輸 入電壓與驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn)生一補(bǔ)償電流至運(yùn)算放大器的輸入級(jí)電路，以增加輸入級(jí)電路的偏壓電流的大小，進(jìn)而提升運(yùn)算放大器內(nèi)部的驅(qū) 動(dòng)能力。換句話(huà)說(shuō)，本發(fā)明根據(jù)運(yùn)算放大器的輸入電壓與驅(qū)動(dòng)電壓的電壓 差異，動(dòng)態(tài)地增加輸入級(jí)電路的偏壓電流大小，以提高運(yùn)算放大器的反應(yīng)
因此在直流穩(wěn)態(tài)下將不會(huì)消耗額外的功率。
請(qǐng)參考圖3,圖3為本發(fā)明可提升反應(yīng)速度的一驅(qū)動(dòng)電路30的示意圖。 驅(qū)動(dòng)電路30被用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明流程20,其包含有一運(yùn)算放大器310及一回 轉(zhuǎn)率提升單元320。運(yùn)算放大器310具有一輸出端AVO反饋耦接至一負(fù)輸 入端AVN,用來(lái)根據(jù)一正輸入端AVP所接收的一輸入電壓VIN,產(chǎn)生一驅(qū) 動(dòng)電壓VOUT?；剞D(zhuǎn)率提升單元320耦接于運(yùn)算放大器310的正輸入端AVP 及輸出端AVO,用來(lái)在輸入電壓VIN變化時(shí)，根據(jù)輸入電壓VIN與驅(qū)動(dòng) 電壓VOUT的電壓差值，產(chǎn)生一補(bǔ)償電流lT至運(yùn)算放大器310的一輸入級(jí) 電3各，以增加輸入級(jí)電3各的偏壓電流的大小。
如已知技術(shù)所述，運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度通常會(huì)被輸入級(jí)電路的偏壓 電流大小給限制住。因此，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路30在輸入電壓變化時(shí)，額外產(chǎn) 生一補(bǔ)償電流至運(yùn)算放大器，以瞬間增加輸入級(jí)電路的偏壓電流大小，進(jìn) 而加快運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度。除此之外，本發(fā)明僅在運(yùn)算放大器的輸入 電壓變化時(shí)才動(dòng)態(tài)產(chǎn)生額外的電流，因此在直流穩(wěn)態(tài)下將不會(huì)消耗多余的 功率。
優(yōu)選地，運(yùn)算放大器310可以通過(guò)類(lèi)似于圖1中的軌對(duì)軌運(yùn)算放大器 實(shí)現(xiàn)。在此情形下，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路30可進(jìn)一步地根據(jù)輸入電壓VIN的變 化情形，選擇性地將補(bǔ)償電流Lp輸出至P型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流輸入端 (如圖1中的節(jié)點(diǎn)APCOM)或N型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流輸入端(如圖1 中的節(jié)點(diǎn)ANCOM),以加快運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度。
舉例來(lái)說(shuō)，請(qǐng)參考圖4,圖4為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路30的一實(shí)施例示意圖。 在圖4中，回轉(zhuǎn)率提升單元420包含有一電壓比較電路41、 一第一電流運(yùn) 算電路42及一第二電流運(yùn)算電路43。電壓比較電路41具有一第一輸入端 ND1耦接于運(yùn)算放大器的正輸入端AVP, —第二輸入端ND2耦接于運(yùn)算放 大器的輸出端AVO, —第一輸出端ND3以及一第二輸出端ND4,其用來(lái) 對(duì)運(yùn)算放大器的輸入電壓VIN與驅(qū)動(dòng)電壓VOUT進(jìn)行比較，以在輸入電壓 VIN大于驅(qū)動(dòng)電壓VOUT時(shí)，根據(jù)輸入電壓VIN與驅(qū)動(dòng)電壓VOUT的電壓差值，產(chǎn)生一第一控制信號(hào)IC1至第一輸出端ND3，或者在輸入電壓VIN 小于驅(qū)動(dòng)電壓VOUT時(shí)，才艮據(jù)輸入電壓VIN與驅(qū)動(dòng)電壓VOUT的電壓差 值，產(chǎn)生一第二控制信號(hào)IC2至第二輸出端ND4。第一電流運(yùn)算電路42 耦接于電壓比較電路41的第一輸出端ND3，用來(lái)根據(jù)第一控制信號(hào)IC1， 運(yùn)算產(chǎn)生補(bǔ)償電流lT,以輸出至P型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流輸入端。第二 電流運(yùn)算電路43則耦接于電壓比較電路41的第二輸出端ND4,用來(lái)根據(jù) 第二控制信號(hào)IC2，運(yùn)算產(chǎn)生補(bǔ)償電流lT,以輸出至N型差動(dòng)輸入對(duì)的偏 壓電流豸#入端。
如此一來(lái)，當(dāng)運(yùn)算放大器的輸入電壓VIN變化時(shí)，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)電路30 可根據(jù)輸入電壓與驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn)生補(bǔ)償電流It至P型差動(dòng)輸入 對(duì)或N型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流輸入端，以加快運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度。 關(guān)于回轉(zhuǎn)率提升單元420的詳細(xì)實(shí)施方式，請(qǐng)繼續(xù)參考以下說(shuō)明。
請(qǐng)參考圖5，圖5為本發(fā)明一回轉(zhuǎn)率提升單元50的實(shí)施例示意圖?；?轉(zhuǎn)率提升單元50被用來(lái)實(shí)現(xiàn)圖4的回轉(zhuǎn)率提升單元420,其包含有一電壓 比較電路51、 一第一電流運(yùn)算電路52及一第二電流運(yùn)算電路53。電壓比 較電路51由串聯(lián)的N型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管MSRE1及P型金屬氧化半 導(dǎo)體晶體管MSRE2所組成。其中，N型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管MSRE1與 P型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管MSRE2的柵極通過(guò)第一輸入端ND1耦接于運(yùn) 算^:大器的正輸入端AVP; N型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管MSRE1與P型金 屬氧化半導(dǎo)體晶體管MSRE2的源極通過(guò)第二輸入端ND2耦接于運(yùn)算放大 器的輸出端AVO;而N型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管MSRE1與P型金屬氧化 半導(dǎo)體晶體管MSRE2的漏極則分別耦接于電壓比較電路51的第一輸出端 ND3及第二輸出端ND4。第一電流運(yùn)算電路52及第二電流運(yùn)算電路53分 別由P型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管MPP1、MPP2及N型金屬氧化物半 導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管MNN1 、MNN2組成的電流鏡電路，用來(lái)對(duì)第一輸出端ND3 及第二輸出端ND4所輸出的電流信號(hào)進(jìn)行「復(fù)制」運(yùn)算，以分別輸出至P 型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流接收端APCOM及N型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流接 收端ANCOM ，如圖4所示。
為了能清楚說(shuō)明回轉(zhuǎn)率提升單元50的操作方式，請(qǐng)同時(shí)參考圖1、圖 4及圖5。當(dāng)運(yùn)算放大器的輸入電壓瞬間上升時(shí)，此時(shí)運(yùn)算放大器的輸入電 壓會(huì)大于驅(qū)動(dòng)電壓，因此晶體管MSRE1導(dǎo)通，并根據(jù)輸入電壓與驅(qū)動(dòng)電壓
10的電壓差異，通過(guò)晶體管MPP1汲取一電流(即第一控制信號(hào)IC1)。在此
情形下，晶體管MPP1、 MPP2所形成的電流鏡可進(jìn)一步根據(jù)對(duì)應(yīng)于第一控 制信號(hào)IC1的電流，運(yùn)算產(chǎn)生補(bǔ)償電流lT,以輸出至P型差動(dòng)對(duì)的偏壓電 流輸入端APCOM。另一方面，對(duì)于運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，由于輸入端AVP的 電位瞬間提升，導(dǎo)致晶體管MP1關(guān)閉，因此回轉(zhuǎn)率提升單元50所產(chǎn)生的 補(bǔ)償電流lT將通過(guò)晶體管MP2流入電流源IN5中。然而，由于電流源IN5 及IN6亦為一電流鏡，因此補(bǔ)償電流Lr亦同時(shí)提高了電流源IN6從補(bǔ)償電 容CM1 、 CM2汲取電流的能力。
在此情形下，運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度可通過(guò)下列回轉(zhuǎn)率方程式表示 朋=;=^，其中，/'為晶體管MN3、 MP3所提供的偏壓電流與回轉(zhuǎn)率提
升單元50所產(chǎn)生的補(bǔ)償電流Lr的大小總和，C為補(bǔ)償電容CM1、 CM2的 大小，而AF則代表輸出端AVO的電壓變化。如本領(lǐng)域具通常知識(shí)者所知， 晶體管的導(dǎo)通電阻由其柵源極電壓Vgs決定，因此運(yùn)算放大器的輸入電壓 與驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差異會(huì)決定回轉(zhuǎn)率提升單元50所產(chǎn)生的補(bǔ)償電流lT的大
由此可知，當(dāng)運(yùn)算放大器的輸入電壓與驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差異越大時(shí)， 回轉(zhuǎn)率提升單元50所產(chǎn)生的補(bǔ)償電流Lr也越大，對(duì)補(bǔ)償電容CM1、 CM2 充放電的速度也越快，而加快運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度。相反地，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電 壓跟上輸入電壓的變化而使得電壓差異變小時(shí)，回轉(zhuǎn)率提升單元50所產(chǎn)生 的補(bǔ)償電流lT也跟著變小，直到電壓差異小于晶體管MSRE1的門(mén)檻電壓 而使得晶體管關(guān)閉為止。在此情形下，本發(fā)明回轉(zhuǎn)率提升單元50不再產(chǎn)生 額外補(bǔ)償電流進(jìn)行提升回轉(zhuǎn)率的動(dòng)作，而使得運(yùn)算放大器恢復(fù)至正常的工 作狀態(tài)。
另一方面，當(dāng)運(yùn)算放大器的輸入電壓下降時(shí)，晶體管MSRE2則根據(jù)相 同的^4'j產(chǎn)生補(bǔ)償電流It至N型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流輸入端ANCOM, 以進(jìn)行提升回轉(zhuǎn)率的操作，在此不再贅述。
請(qǐng)注意，本發(fā)明回轉(zhuǎn)率提升單元50的實(shí)施方式僅為本發(fā)明之一舉例說(shuō) 明，本領(lǐng)域具通常知識(shí)者當(dāng)可根據(jù)實(shí)際需求做適當(dāng)?shù)男薷?。舉例來(lái)說(shuō)，本 發(fā)明亦可將回轉(zhuǎn)率提升單元50與傳統(tǒng)定轉(zhuǎn)導(dǎo)(Constant Gm)電路作結(jié)合， 以節(jié)省運(yùn)算放大器所需使用的晶體管數(shù)量，進(jìn)而節(jié)省電路面積。首先，請(qǐng)
參考圖6,圖6為一傳統(tǒng)定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路60的示意圖。定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路60—般被內(nèi)建在運(yùn)算放大器中，用來(lái)提供固定大小的轉(zhuǎn)導(dǎo)值，以避免運(yùn)算放大器的增 益因制程、溫度、電壓的變動(dòng)而受到影響。
一般來(lái)說(shuō)，定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路60包含
有一定轉(zhuǎn)導(dǎo)開(kāi)關(guān)電路61、 一第一電流鏡62及一第二電流鏡63。其中，定 轉(zhuǎn)導(dǎo)開(kāi)關(guān)電路61被用來(lái)控制定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路60的運(yùn)作，其詳細(xì)操作原理在此 不贅述。
請(qǐng)繼續(xù)參考圖7,圖7為本發(fā)明回轉(zhuǎn)率提升單元的另一實(shí)施例示意圖。 相較于傳統(tǒng)定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路60，本發(fā)明在第一電流鏡72與第二電流鏡73之間 增加晶體管MSRE1及MSRE2所組成的電壓比較電路74,以通過(guò)最少的晶 體管數(shù)量達(dá)到提升運(yùn)算放大器反應(yīng)速度的目的，而其相關(guān)操作方式仍與回 轉(zhuǎn)率提升單元50類(lèi)似，故不再贅述。
此外，上述回轉(zhuǎn)率提升單元在運(yùn)算放大器的輸入電壓與驅(qū)動(dòng)電壓的電 壓差值小于晶體管門(mén)檻電壓時(shí)，即不再產(chǎn)生額外補(bǔ)償電流，而停止提升回 轉(zhuǎn)率的動(dòng)作。在此情形下，本發(fā)明另可通過(guò)基體效應(yīng)補(bǔ)償?shù)姆绞?，使得?轉(zhuǎn)率提升單元不受限于晶體管的門(mén)檻電壓，而在驅(qū)動(dòng)電壓等于輸入電壓時(shí)， 才停止提升回轉(zhuǎn)率的動(dòng)作。請(qǐng)參考圖8與圖9,圖8與圖9為本發(fā)明回轉(zhuǎn)率 提升單元的其他實(shí)施例的示意圖。相較于回轉(zhuǎn)率提升單元70,電壓比較單 元84、 94分別通過(guò)兩個(gè)柵極互相耦接的晶體管或兩個(gè)互補(bǔ)的金屬氧化物半 導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管進(jìn)行基體效應(yīng)補(bǔ)償，以避免晶體管的門(mén)檻電壓對(duì)回轉(zhuǎn)率的
操作造成影響。
綜上所述，本發(fā)明在輸入電壓變化時(shí)，額外產(chǎn)生補(bǔ)償電流至運(yùn)算放大 器，以瞬間增加輸入級(jí)電路的偏壓電流大小，進(jìn)而加快運(yùn)算放大器的反應(yīng) 速度。除此之外，本發(fā)明僅在運(yùn)算放大器的輸入電壓變化時(shí)才動(dòng)態(tài)產(chǎn)生額 外的電流，因此在直流穩(wěn)態(tài)下將不會(huì)消耗多余的功率。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種可提升反應(yīng)速度的驅(qū)動(dòng)電路，包含有一運(yùn)算放大器，用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電壓；以及一回轉(zhuǎn)率提升單元，耦接于該運(yùn)算放大器，用來(lái)在該輸入電壓變化時(shí)，根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn)生一補(bǔ)償電流至該運(yùn)算放大器，以增加該運(yùn)算放大器的一偏壓電流的大小。
2. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該運(yùn)算放大器是一軌對(duì)軌運(yùn)算放 大器，其包含有一P型差動(dòng)輸入對(duì)及一N型差動(dòng)輸入對(duì)。
3. 如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該回轉(zhuǎn)率提升單元在該輸入電壓 上升時(shí)，#^居該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn)生該補(bǔ)償電流至該P(yáng) 型差動(dòng)輸入對(duì)，以增加該P(yáng)型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流的大小。
4. 如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該回轉(zhuǎn)率提升單元在該輸入電壓 下降時(shí)，根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn)生該補(bǔ)償電流至該 N型差動(dòng)輸入對(duì)，以增加該N型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流的大小。
5. 如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該回轉(zhuǎn)率提升單元包含有 一電壓比較電路，具有一第一輸入端耦接于該輸入電壓， 一第二輸入端耦4妄于該驅(qū)動(dòng)電壓， 一第一輸出端以及一第二輸出端，用來(lái)對(duì)該輸入電 壓與該驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行比較，以在該輸入電壓大于該驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，根據(jù)該輸 入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn)生一第一控制信號(hào)至該第一輸出端， 或者在該輸入電壓小于該驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電 壓差值，產(chǎn)生一第二控制信號(hào)至該第二輸出端；一第一電流運(yùn)算電路，耦接于該電壓比較電路的該第一輸出端，用來(lái) 根據(jù)該第一控制信號(hào)，運(yùn)算產(chǎn)生該補(bǔ)償電流至該P(yáng)型差動(dòng)輸入對(duì)，以增加 該P(yáng)型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流的大?。灰约耙坏诙娏鬟\(yùn)算電^各，耦接于該電壓比較電路的該第二輸出端，用來(lái) 根據(jù)該第二控制信號(hào)，運(yùn)算產(chǎn)生該補(bǔ)償電流至該N型差動(dòng)輸入對(duì)，以增加該N型差動(dòng)，ir入對(duì)的偏壓電流的大小。
6. 如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該電壓比較電路包含有 一N型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管，包含有一柵極，耦接于該第一輸入端，一源極，耦接于該第二輸入端，以及一漏極，耦接于該第一輸出端；以及一P型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管，包含有一柵極，耦接于該第一輸入端， 一源極，耦接于該第二輸入端，以及一漏極，耦接于該第二輸出端。
7. 如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一電流運(yùn)算電路是一電流鏡電路，其包含有一輸入端，耦接于該電壓比較電路的該第 一輸出端；一輸出端，耦接于該P(yáng)型差動(dòng)輸入對(duì)的一偏壓電流接收端；一第一 P型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管，包含有一源極耦接于一電源電壓， 一漏極耦接于該輸入端，以及一柵極耦接于該輸入端；以及一第二 P型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管，包含有一源極耦接于該電源電壓， 一漏極耦接于該輸出端，以及一柵極耦接至該輸入端。
8. 如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第二電流運(yùn)算電路是一電流鏡 電路，其包含有一輸入端，耦接于該電壓比較電路的該第二輸出端；一輸出端，耦接于該N型差動(dòng)輸入對(duì)的一偏壓電流4妻收端；一第一 N型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管，包含有一源極耦接于一地端電壓， 一漏極耦接于該輸入端，以及一柵極耦接于該輸入端；以及一第二N型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管，包含有一源極，耦接于該地端電壓， 一漏極，耦接于該輸出端，以及一柵極，耦接至該輸入端。
9. 如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該運(yùn)算放大器還包含有一定轉(zhuǎn)導(dǎo) 電路，該定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路包含有一第三電流鏡電路、 一第四電流鏡電路及一定 轉(zhuǎn)導(dǎo)開(kāi)關(guān)電路，該第三電流鏡電路及該第四電流鏡電路分別由P型金屬氧 化半導(dǎo)體晶體管及N型金屬氧化物半導(dǎo)體導(dǎo)體晶體管組成。
10. 如權(quán)利要求9所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該回轉(zhuǎn)率提升單元的該第一電 流運(yùn)算電路及該第二電流運(yùn)算電路分別為該定轉(zhuǎn)導(dǎo)電路的該第三電流鏡電 路及該第四電流鏡電路。
11. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該回轉(zhuǎn)率提升單元在該輸入電 壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值小于一門(mén)檻電壓時(shí)，停止產(chǎn)生該補(bǔ)償電流。
12. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該回轉(zhuǎn)率提升單元在該驅(qū)動(dòng)電 壓等于該輸入電壓時(shí)，停止產(chǎn)生該補(bǔ)償電流。
13. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該運(yùn)算放大器具有一反饋配置。
14. 如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該運(yùn)算放大器包含有一輸入級(jí)以及一輸出級(jí)，以及該補(bǔ)償電流被輸入至該運(yùn)算放大器的該輸入級(jí)，以提 升該輸入級(jí)的回轉(zhuǎn)率。
15. —種用來(lái)提升一運(yùn)算放大器的反應(yīng)速度的方法，該運(yùn)算放大器用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電壓，該方法包含有 接收該輸入電壓及該驅(qū)動(dòng)電壓；以及在該輸入電壓變化時(shí)，根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn) 生一補(bǔ)償電流至該運(yùn)算放大器，以增加該運(yùn)算放大器的一偏壓電流的大小。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中該運(yùn)算放大器是一軌對(duì)軌(Rail to Rail)運(yùn)算放大器，其包含有一P型差動(dòng)輸入對(duì)及一N型差動(dòng)輸入對(duì)。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其還包含在該輸入電壓上升時(shí)，根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn) 生該補(bǔ)償電流至該P(yáng)型差動(dòng)輸入對(duì)，以增加該P(yáng)型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流 的大小。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其還包含在該輸入電壓下降時(shí)，根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn) 生該補(bǔ)償電流至該N型差動(dòng)輸入對(duì)，以增加該N型差動(dòng)輸入對(duì)的偏壓電流 的大小。
19. 如權(quán)利要求15所述的方法，其還包含在該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的該電壓差值小于一門(mén)檻電壓時(shí)，停止產(chǎn) 生該補(bǔ)償電流。
20. 如權(quán)利要求15所述的方法，其還包含 在該驅(qū)動(dòng)電壓等于該輸入電壓時(shí)，停止產(chǎn)生該補(bǔ)償電流。
21. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中該運(yùn)算放大器包含有一輸入級(jí)以及 一輸出級(jí)，以及該方法還包含將補(bǔ)償電流輸入至該運(yùn)算放大器的該輸入級(jí)，以增加該輸入級(jí)的回轉(zhuǎn)率。
全文摘要
一種可提升反應(yīng)速度的驅(qū)動(dòng)電路及其相關(guān)方法。該可提升反應(yīng)速度的驅(qū)動(dòng)電路包含有一運(yùn)算放大器，用來(lái)根據(jù)一輸入電壓，產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)電壓；以及一回轉(zhuǎn)率提升單元耦接于該運(yùn)算放大器，用來(lái)在該輸入電壓變化時(shí)，根據(jù)該輸入電壓與該驅(qū)動(dòng)電壓的電壓差值，產(chǎn)生一補(bǔ)償電流至該運(yùn)算放大器，以增加該運(yùn)算放大器的一偏壓電流的大小。
文檔編號(hào)H03F3/45GK101630944SQ200810133849
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月17日
發(fā)明者林直慶, 陳季廷 申請(qǐng)人:聯(lián)詠科技股份有限公司