專利名稱：一種溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
集成電路的飛速發(fā)展，使得基于BGR(Band Gap Reference)的穩(wěn)定的與溫度無(wú)關(guān)的基準(zhǔn)電壓/電流源設(shè)計(jì)獲得了廣泛的應(yīng)用，到目前為止，這種基于BGR的基準(zhǔn)電壓設(shè)計(jì)已經(jīng)成功的應(yīng)用在LCD(liquidcrystal display)電路的低壓低功耗模擬集成電路設(shè)計(jì)方面，與CSTN/TFT/OLED的LCD驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)密切相關(guān)，本發(fā)明涉及一種得到不同溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓電路和實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
隨著LCD電路在手機(jī)、MP3、PDA等便攜式設(shè)備上的廣泛應(yīng)用，許多LCD驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)都在內(nèi)部使用穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓電路以滿足人們對(duì)高性能顯示屏的要求，因此，在LCD驅(qū)動(dòng)芯片中的溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓電路成為模擬電路設(shè)計(jì)中的主要部分。該設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)電路的基礎(chǔ)上，集成了LCD驅(qū)動(dòng)芯片所要求的特有性能，能夠補(bǔ)償LCD面板的溫度效應(yīng)，以適應(yīng)各種不同溫度特性的LCD面板的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)電路提供一個(gè)內(nèi)部參考電壓基準(zhǔn)，它具有一定的溫度系數(shù)，并能通過(guò)可編程的數(shù)字邏輯控制產(chǎn)生不同的溫度系數(shù)，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、控制靈活的特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)采用的技術(shù)方案是1、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路該電路由一個(gè)帶隙基準(zhǔn)(BGR)電路構(gòu)成，提供一個(gè)穩(wěn)定的與絕對(duì)溫度成正比(PATAproportional to absolute temperature)的基準(zhǔn)電流源。它不隨電源電壓改變而改變，具有很好的噪聲抑制性能。基準(zhǔn)電流源。它不隨電源電壓改變而改變，具有很好的噪聲抑制性能。
2、溫度系數(shù)選擇電路該電路由一個(gè)邏輯控制單元和一個(gè)電壓選擇電路構(gòu)成。邏輯控制單元通過(guò)接收接口的數(shù)字信號(hào)，輸出不同溫度系數(shù)的內(nèi)部參考電壓。
3、電壓調(diào)節(jié)電路該電路由一個(gè)邏輯控制單元和一個(gè)運(yùn)算放大器構(gòu)成，能夠根據(jù)溫度系數(shù)選擇電路的信號(hào)，提供一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定的參考電壓基準(zhǔn)，從而適應(yīng)不同溫度特性LCD面板的應(yīng)用。
本電路揭露了一個(gè)獲得多種不同溫度系數(shù)基準(zhǔn)電壓的方法。該方法包含了各個(gè)模塊間的連接方式以及如何實(shí)現(xiàn)不同溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓的步驟。


圖1為設(shè)計(jì)發(fā)明電路的完整結(jié)構(gòu)框圖；圖2為PTAT電流的產(chǎn)生原理圖；圖3為內(nèi)部參考電壓基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原理圖；圖4為邏輯控制單元的設(shè)計(jì)原理圖；圖5為輸出電壓調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)原理圖。
圖中符號(hào)、標(biāo)號(hào)說(shuō)明1-數(shù)字接口(Digital Interface)2，8，14-邏輯控制單元(Logic Controller)3-基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路(Current Reference)4-溫度系數(shù)選擇電路(Temperature Coefficient Selector)5-電壓調(diào)節(jié)電路(Voltage Regulator)6-參考電壓輸出接口(Output Interface)7-PTAT電流基準(zhǔn)(PTAT Current)
9，16-系統(tǒng)使能信號(hào)(Pow_on) 10，15-數(shù)字接口信號(hào)(Signal)11-譯碼器(Decoder) 12-多路選擇器(MUX)13-運(yùn)算放大器(Amp) M1-M7-MOS管R0-R4，S0-S7-電阻 Q0，Q1，Q2-雙極型晶體管Vbe1-Vbe3-三極管基極-發(fā)射極電壓Tc<2:0>-數(shù)字控制信號(hào)VDD-供電電源 GND-系統(tǒng)參考地Vn-內(nèi)部參考電壓Vref-輸出參考電具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1，其顯示的是本次發(fā)明的完整結(jié)構(gòu)框圖，包括一數(shù)字接口1，一邏輯控制單元2，一基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路3，一溫度系數(shù)選擇電路4，一電壓調(diào)節(jié)電路5以及一參考電壓輸出接口6。由圖1可知，邏輯控制單元2接收數(shù)字接口1的控制信號(hào)，而基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路3產(chǎn)生一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流，它經(jīng)過(guò)溫度系數(shù)選擇電路4得到了各個(gè)不同溫度系數(shù)的電壓，該電壓再經(jīng)過(guò)電壓調(diào)節(jié)電路5的調(diào)節(jié)，最后輸出所需要的參考電壓基準(zhǔn)給LCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用。因此，設(shè)計(jì)電路能夠根據(jù)用戶給定的接口信號(hào)，自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)與之相對(duì)應(yīng)的參考電壓基準(zhǔn)，從而適應(yīng)不同LCD面板溫度系數(shù)的要求。
1、基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路眾所周知，當(dāng)兩個(gè)雙極型晶體管工作在不相等的電流密度下時(shí)，它們的基極-發(fā)射極電壓的差值就與絕對(duì)溫度成正比。圖2顯示了一個(gè)已公開(kāi)的帶隙基準(zhǔn)電路，可見(jiàn)，M1，M2，M3和M4組成一個(gè)自偏置的電流鏡，它保證了VA＝VB，因此，I=VBE1-VBE2R1=VTlnIIS-VTlnInISR1=VTlnnR1]]>(式1)
其中，IS為晶體管反向飽和電流，n為三極管Q1和Q0的個(gè)數(shù)比，VT=kTq,]]>k為波爾茲曼常數(shù)，q為電子電量，T為絕對(duì)溫度。因此，I=kTlnnqR1,]]>它與絕對(duì)溫度T成正比，并通過(guò)鏡像到M5輸出。
2、溫度系數(shù)的選擇設(shè)計(jì)電路的目的是為L(zhǎng)CD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供一個(gè)可靠的參考電壓基準(zhǔn)，從而驅(qū)動(dòng)不同溫度特性的LCD面板。然而，不同廠家的LCD面板具有不同的溫度系數(shù)，所需要的驅(qū)動(dòng)電壓也不相同，因此內(nèi)部電路產(chǎn)生的參考電壓基準(zhǔn)必須能夠補(bǔ)償不同性能LCD面板的溫度曲線，從而保證不同的LCD面板都具有良好的顯示效果。我們假設(shè)LCD面板的驅(qū)動(dòng)電壓和溫度的關(guān)系如下式所示Vdriver＝Vd+α*ΔT(式2)其中，Vd是溫度為T時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓，α是驅(qū)動(dòng)電壓的溫度系數(shù)。
圖3顯示了如何得到一個(gè)內(nèi)部參考電壓基準(zhǔn)的方法。電流基準(zhǔn)7輸出一個(gè)與絕對(duì)溫度成正比的電流，它流過(guò)電阻R2得到一個(gè)正溫度系數(shù)的電壓，通過(guò)與三極管基極-發(fā)射極的負(fù)溫度系數(shù)的電壓VBE3疊加得到一個(gè)內(nèi)部的參考電壓基準(zhǔn)VnVn＝VBE3+I*R2(式3)將上式1代入可得Vn=VBE3+R2R1VTlnn=Vr+β*ΔT]]>(式4)其中，Vr是溫度為T時(shí)的參考電壓，β是內(nèi)部參考電壓的溫度系數(shù)。
由此可知，由于三極管基極-發(fā)射極電壓VBE3的溫度系數(shù)是固定的，R2和R1的比值就代表了內(nèi)部參考電壓的溫度系數(shù)β，當(dāng)電阻R1不變時(shí)，通過(guò)合理設(shè)置R2的阻值就能改變溫度系數(shù)β，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓對(duì)LCD面板溫度變化的補(bǔ)償。因此，一個(gè)邏輯控制單元8的設(shè)計(jì)是很有必要的，它能根據(jù)接口數(shù)字信號(hào)10的不同選擇合適的阻值R2，從而得到我們需要的溫度系數(shù)。另外，電路還包括一個(gè)使能端9，它能關(guān)閉整個(gè)電流基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的工作，這對(duì)于LCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)是很有意義的。
圖4顯示了一個(gè)邏輯控制單元8的詳細(xì)設(shè)計(jì)。它包括一個(gè)譯碼器11和一個(gè)多路選擇器12，電阻S0-S7是已設(shè)計(jì)好的電阻值，它分別對(duì)應(yīng)8個(gè)不同的溫度系數(shù)，系統(tǒng)能夠根據(jù)控制信號(hào)Tc<2:0>的不同來(lái)選擇合適的電阻值Sx，從而實(shí)現(xiàn)不同溫度系數(shù)選擇的功能。
3、輸出基準(zhǔn)電壓的調(diào)節(jié)在上式4中，Vr其實(shí)是一個(gè)與溫度有關(guān)的變量，當(dāng)溫度系數(shù)設(shè)置不一樣的時(shí)候，輸出的Vr是不一致的，而要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部參考電壓基準(zhǔn)能夠很好地驅(qū)動(dòng)不同溫度特性的LCD面板，由上面的方法得到的電壓Vn還要經(jīng)過(guò)一定方式的調(diào)節(jié)，使在不同溫度系數(shù)時(shí)輸出驅(qū)動(dòng)電壓能夠保持一致，即LCD面板都能達(dá)到相同的顯示效果。
因此，圖5顯示了一個(gè)如何對(duì)內(nèi)部參考電壓Vn進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，它包括一個(gè)負(fù)反饋放大器13和一個(gè)邏輯控制單元14。為了與前面產(chǎn)生的具有一定溫度系數(shù)的電壓Vn一一對(duì)應(yīng)，同時(shí)輸出的基準(zhǔn)電壓值滿足我們?cè)O(shè)定的范圍，該電路使用了與上述圖4所示的相同結(jié)構(gòu)的邏輯控制單元，而且輸入數(shù)字信號(hào)15也保持一致。適當(dāng)調(diào)整反饋網(wǎng)絡(luò)中電阻的反饋系數(shù)，就能實(shí)現(xiàn)當(dāng)選擇不同溫度系數(shù)時(shí)也能輸出我們所需要的基準(zhǔn)電壓值的功能，此時(shí)Vref具有和Vn相同的溫度系數(shù)，而且當(dāng)Vn不相同時(shí)，電路也能自動(dòng)調(diào)節(jié)出正確的輸出參考電壓Vref。調(diào)節(jié)系數(shù)由下式確定Vref=(1+R3R4)*Vn]]>(式5)同樣，電路中也有一個(gè)使能端16，它能關(guān)閉電壓調(diào)節(jié)電路的工作，即當(dāng)Pow_on信號(hào)為低電平時(shí)，負(fù)反饋放大器13和M6關(guān)斷而M7打開(kāi)，此時(shí)Vref輸出為高電平。其中Pow_on信號(hào)與上述圖3中提到的使能端9是一致的，從而實(shí)現(xiàn)了電路低功耗設(shè)計(jì)的統(tǒng)一。
綜上所述，本發(fā)明描述了一種溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓電路，它能根據(jù)不同LCD面板的溫度特性實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電壓的補(bǔ)償，因而廣泛應(yīng)用于LCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓電路，用以產(chǎn)生一LCD面板驅(qū)動(dòng)參考電壓，其輸入端接一數(shù)字接口，輸出端則輸出一驅(qū)動(dòng)參考電壓給LCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，包括一邏輯控制單元，用以接收數(shù)字接口的信號(hào)，并對(duì)應(yīng)于一LCD面板的溫度系數(shù)；一基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生一PTAT電流；一溫度系數(shù)選擇電路，用以產(chǎn)生不同溫度系數(shù)的內(nèi)部參考電壓；一電壓調(diào)節(jié)電路，用以對(duì)不同溫度系數(shù)的參考電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，所述的邏輯控制單元包括一譯碼器電路，用以接收數(shù)字接口的控制信號(hào)，并具有若干個(gè)輸出端連接至一多路選擇器；一多路選擇器，用以接收上述譯碼器的選擇信號(hào)，并輸出一合適的電阻分壓值實(shí)現(xiàn)不同溫度系數(shù)的選擇。
3.如權(quán)利要求1所述的溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，所述的溫度系數(shù)選擇電路包括一基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路，用以產(chǎn)生一具有正溫度系數(shù)的電流；一邏輯控制單元，用以接收數(shù)字接口的信號(hào)，并輸出不同溫度系數(shù)的選擇信號(hào)；一分壓電阻串，用以接收上述邏輯控制單元的選擇信號(hào)，并輸出合適的電阻分壓值。
4.如權(quán)利要求1所述的溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，所述的電壓調(diào)節(jié)電路包括一負(fù)反饋放大器，用以實(shí)現(xiàn)輸出參考電壓的調(diào)節(jié)；一邏輯控制單元，用以接收數(shù)字接口的控制信號(hào)，并選擇合適的電壓調(diào)節(jié)系數(shù)；一分壓電阻串，用以接收上述邏輯控制單元的調(diào)節(jié)系數(shù)，并輸出合適的分壓電阻值；一系統(tǒng)使能信號(hào)端口，用以實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)模塊的關(guān)閉。
5.如權(quán)利要求3所述的溫度系數(shù)選擇電路，其特征在于，所述的電阻具有相同的溫度系數(shù)。
6.如權(quán)利要求3所述的溫度系數(shù)選擇電路，其特征在于，所述的電阻采用相同的工藝制程，并且受工藝影響較小。
7.如權(quán)利要求3所述的溫度系數(shù)選擇電路，其特征在于，通過(guò)一具有正溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電流流過(guò)不同阻值的電阻產(chǎn)生的正溫度系數(shù)的電壓，與三極管基極一發(fā)射極的負(fù)溫度系數(shù)電壓進(jìn)行疊加，從而產(chǎn)生不同溫度系數(shù)的內(nèi)部參考電壓的方法。
8.如權(quán)利要求4所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，一性能穩(wěn)定的運(yùn)算放大器，通過(guò)外接可調(diào)電阻串連接成負(fù)反饋的形式，并且可以通過(guò)邏輯控制單元調(diào)節(jié)反饋系數(shù)得到所需要的輸出參考電壓，以提供給LCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求4所述的電壓調(diào)節(jié)電路，其特征在于，系統(tǒng)使能端控制模塊關(guān)閉的連接方式，當(dāng)反饋放大器關(guān)閉的同時(shí)電壓調(diào)節(jié)電路輸出為高電平。
10.如權(quán)利要求1所述的溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電壓電路，其特征在于，溫度系數(shù)選擇電路和電壓調(diào)節(jié)電路使用相同的系統(tǒng)使能信號(hào)，以保證電路輸出的正確性和可靠性。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種溫度系數(shù)可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)電路，描述了應(yīng)用于LCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基準(zhǔn)電壓電路的實(shí)現(xiàn)方法，其中可以通過(guò)外部接口的數(shù)字信號(hào)控制對(duì)應(yīng)于不同溫度系數(shù)的基準(zhǔn)電壓。當(dāng)選擇不同的溫度系數(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)電路能夠根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)得到與之相對(duì)應(yīng)的輸出參考電壓，以提供給LCD驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用，因此，該發(fā)明電路能夠補(bǔ)償LCD面板的溫度效應(yīng)，適應(yīng)各種不同溫度特性的LCD面板的應(yīng)用，具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、控制靈活的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G02F1/13GK101034535SQ200610058159
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者林豐成, 林昕 申請(qǐng)人:天利半導(dǎo)體(深圳)有限公司