運算放大器的偏壓電流控制方法及驅(qū)動電路的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2010年12月30日、申請?zhí)枮?01010616059. 5、名稱為"運算 放大器的偏壓電流控制方法及驅(qū)動電路"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種用于運算放大器的偏壓電流控制方法及相關(guān)驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0003] 運算放大器是各種電子電路中一個重要的電路組成元件。電路設(shè)計者可使用運算 放大器來實現(xiàn)不同的運作功能。例如，在液晶顯示器的驅(qū)動電路中，運算放大器常被應(yīng)用為 一輸出緩沖器，其依據(jù)前級數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換器所輸出的模擬信號，對負載（即液晶）進行充 放電，以驅(qū)動液晶顯示器上相對應(yīng)的像素單元。然而，隨著液晶顯示器尺寸及分辨率的提 高，液晶顯示器的驅(qū)動電路每單位時間所輸出的數(shù)據(jù)量也越來越多，因此運算放大器的反 應(yīng)速度，即壓擺率（Slew Rate)也必須大幅地提高。
[0004] -般來說，運算放大器通常為二級結(jié)構(gòu)電路，主要包含一輸入級電路及一輸出級 電路。輸入級電路用來提高運算放大器的增益，而輸出級電路則用來推動運算放大器所連 接的電容性或是電阻性負載。由于傳統(tǒng)運算放大器具有回路穩(wěn)定度不足的問題，現(xiàn)有運算 放大器通常會通過米勒補償（Miller Compensation)電容進行頻率補償，以達到穩(wěn)定回路 的效果?，F(xiàn)有運算放大器在驅(qū)動負載時，壓擺率往往會被輸入級電路的偏壓電流所影響，而 使驅(qū)動能力受到限制。詳細來說，運算放大器的反應(yīng)速度（壓擺率）取決于運算放大器內(nèi) 部輸入級電路的偏壓電流與輸出級電路的驅(qū)動能力，通?？赏ㄟ^下列壓擺率方程式表示： I AV 壓擺率57? = ^ =-。其中，I為偏壓電流，C為內(nèi)部電容的大小，而△ V則代表運算放大器 C I 所輸出的電壓變化，t為時間。也就是說，運算放大器的反應(yīng)速度由輸入級電路的偏壓電流 對運算放大器的內(nèi)部電容的充放電速度決定。當偏壓電流越大時，其對內(nèi)部電容的充放電 的速度相對越快，當然，運算放大器的反應(yīng)速度也就越快。因此，現(xiàn)有技術(shù)通常會通過增加 輸入級電路的偏壓電流來提升運算放大器內(nèi)部的壓擺率，以加快運算放大器驅(qū)動速度。
[0005] 舉例來說，請參考圖1，圖1為現(xiàn)有的具有壓擺率提升功能的一驅(qū)動電路10的示意 圖。驅(qū)動電路10包含一運算放大器102與一偏壓電流控制單元104。運算放大器102用 來根據(jù)一輸入電壓VI，產(chǎn)生一輸出電壓VO至一負載LOAD。偏壓電流控制單元104用來控 制運算放大器102的一偏壓電流大小，以提升運算放大器102的內(nèi)部壓擺率。一般來說，為 了提升運算放大器102的反應(yīng)速度，通常會在運算放大器102尚未開啟對負載LOAD充放電 時，通過偏壓電流控制單元104提高運算放大器102的偏壓電流I，以提升運算放大器102 的內(nèi)部壓擺率，如此一來，當驅(qū)動負載LOAD (也即對負載LOAD進行充放電）時，才不至于受 限于運算放大器102的內(nèi)部壓擺率過小的影響，而能達到快速驅(qū)動負載LOAD所需的驅(qū)動能 力。請參考圖2,圖2為圖1中的驅(qū)動電路10的相關(guān)信號波形圖。其中一負載輸入信號LD 用來指示運算放大器102驅(qū)動負載LOAD，假設(shè)在負載輸入信號LD的下降邊緣，運算放大器 102會開始對負載LOAD充放電，換句話說，在負載輸入信號LD的下降邊緣之前，運算放大器 102的內(nèi)部壓擺率提升程序即必須被完成。如圖2所示，在Tl期間，偏壓電流控制單元104 將運算放大器102的偏壓電流控制在一高電位，以提升其壓擺率。在T2期間，由于內(nèi)部壓 擺率已提升，因此，偏壓電流控制單元104將運算放大器102的偏壓電流控制在一正常操作 電位。在T3期間，如圖2所示，輸出電壓VO開始上升直至一驅(qū)動電位。由于在T2期間中， 也就是說，自運算放大器102的壓擺率獲得提升之后，一直到運算放大器102開始驅(qū)動負載 LOAD之前，運算放大器102不需進行任何操作，因此，在T2期間中，將徒使所提供的偏壓電 流虛耗，而導(dǎo)致許多額外的功率消耗，對于需要省電的電子裝置來說相當不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于運算放大器的偏壓電流控制方法及相關(guān)驅(qū) 動電路，以降低額外的功率消耗。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于運算放大器的偏壓電流 控制方法，該偏壓電流控制方法包含接收一負載輸入信號并判斷該負載輸入信號的信號周 期大小以產(chǎn)生一判斷信號，其中該負載輸入信號用以控制該運算放大器對一負載進行充放 電動作；以及根據(jù)該判斷信號產(chǎn)生一偏壓電流調(diào)變信號至該運算放大器。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種驅(qū)動電路，包含：一運算放大器；一檢測單 元，用來檢測一負載輸入信號，并判斷該負載輸入信號的信號周期大小以產(chǎn)生一判斷信號， 其中該負載輸入信號控制該運算放大器對一負載進行充放電動作；以及一偏壓電流控制單 元，耦接于該運算放大器與該檢測單元，用來根據(jù)該判斷信號產(chǎn)生一偏壓電流調(diào)變信號至 該運算放大器。
[0009] 本發(fā)明可依據(jù)系統(tǒng)需求而動態(tài)調(diào)整運算放大器的偏壓電流，可在運算放大器開始 對外部負載進行充放電之前，適時地完成提升運算放大器的內(nèi)部壓擺率的目的，并在剩余 的等待時間中提供低偏壓電流，以減少系統(tǒng)的消耗。換言之，本發(fā)明可讓運算放大器在驅(qū)動 外部負載之前，即擁有足夠的驅(qū)動能力，并能有效地節(jié)省不必要的電力消耗，以達到最佳化 的系統(tǒng)效能。
【附圖說明】
[0010] 圖1為現(xiàn)有的具有壓擺率提升功能的一驅(qū)動電路的示意圖。
[0011] 圖2為圖1中的驅(qū)動電路的相關(guān)信號波形圖。
[0012] 圖3為本發(fā)明實施例的用于運算放大器的一偏壓電流控制流程的示意圖。
[0013] 圖4為本發(fā)明實施例的一驅(qū)動電路的示意圖。
[0014] 圖5為圖4的驅(qū)動電路的相關(guān)信號波形圖。
[0015] 其中，附圖標記說明如下：
[0016] 10、40 驅(qū)動電路
[0017] 102,402 運算放大器
[0018] 104、406 偏壓電流控制單元
[0019] 30 流程
[0020] 300、302、304、 步驟
[0021] 306、308
[0022] 404 檢測單元
[0023] HI 高偏壓電流調(diào)變信號
[0024] I 偏壓電流
[0025] LD 負載輸入信號
[0026] LI 低偏壓電流調(diào)變信號
[0027] LOAD 負載
[0028] SD 判斷信號
[0029] SR 壓擺率操作信號
[0030] VI 輸入電壓
[0031] VO 輸出電壓
【具體實施方式】
[0032] 請參考圖3,圖3為本發(fā)明實施例用于運算放大器的一偏壓電流控制流程30的示 意圖。流程30包含下列步驟：
[0033] 步驟300:開始。
[0034] 步驟302 :檢測一壓擺率操作信號。
[0035] 步驟304 :判斷壓擺率操作信號的信號周期大小，以產(chǎn)生一判斷信號。
[0036] 步驟306 :根據(jù)判斷信號與壓擺率操作信號，產(chǎn)生一高偏壓電流調(diào)變信號或一低 偏壓電流調(diào)變信號至運算放大器。
[0037] 步驟308:結(jié)束。
[0038] 根據(jù)流程30,在運算放大器開始驅(qū)動外部負載前，本發(fā)明可根據(jù)所檢測到的壓擺 率操作信號，判斷其信號周期大小，以產(chǎn)生相對應(yīng)的判斷信號。接著，本發(fā)明根據(jù)判斷信號， 在壓擺率操作信號的信號持續(xù)期間，產(chǎn)生高偏壓電流調(diào)變信號至運算放大器，以在驅(qū)動外 部負載之前能夠順利完成提升運算放大器的壓擺率的目的，接著，產(chǎn)生低偏壓電流調(diào)變信 號至運算放大器，以降低運算放大器的功率消耗。因此，通過流程30的操作，本發(fā)明在運算 放大器開始驅(qū)動負載前，可根據(jù)判斷信號，分別提供相對應(yīng)的高偏壓電流調(diào)變信號與低偏 壓電流調(diào)變信號至運算放大器，如此一來，除了可完成強化運算放大器的內(nèi)部壓擺率而提 升操作反應(yīng)速度之外，更能降低開始驅(qū)動負載前的整體系統(tǒng)功率消耗，而達到省電效益。
[0039] 請參考圖4,圖4為本發(fā)明實施例的一驅(qū)動電路40的示意圖。驅(qū)動電路40用來實 現(xiàn)本發(fā)明流程30,其包含一運算放大器402、一檢測單元404及一偏壓電流控制單元406。 運算放大器402用來根據(jù)一輸入電壓VI，產(chǎn)生一輸出電壓VO至一負載LOAD。檢測單兀404 用來檢測一壓擺率操作信號SR，并判斷壓擺率操作信號SR的信號周期大小，以產(chǎn)生一判斷 信號SD。在壓擺率操作信號SR的信號周期期間，偏壓電流控制單元406用來根據(jù)判斷信 號SD，產(chǎn)生一高偏壓電流調(diào)變信號HI與一低偏壓電流調(diào)變信號LI至運算放大器402。簡 言之，在壓擺率操作信號期間，偏壓電流控制單元406會產(chǎn)生高偏壓電流調(diào)變信號HI提供 給運算放大器402,如此一來，運算放大器402的偏壓電流將據(jù)以加強，且其內(nèi)部壓擺率將