專利名稱：能階電路的控制電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能階(bandgap)電路，特別是涉及能階電路的輔助控 制電路。
背景技術：
參考電壓電路(voltage reference)用以產生不受負載影響的固定電 壓。能階電路為參考電壓電路的一種，其產生的固定參考電壓值約相當于硅 的電子能階(大約為1.2伏特)，且所產生的參考電壓幾乎不受溫度的影響。 能階電路普遍使用于電子系統(tǒng)中，如圖1所示，能階電路101用于液晶顯示 器(LCD)面板12的源極驅動器(source driver) 10當中。鏡射(mirror) 電路103鏡射能階電路101的電流。能階電路101和鏡射電路103構成源極 驅動器10的電源電路100的一部分。鏡射電路103的輸出饋至通道 (channels) 102的緩沖器。能階電路101屬于一種自偏壓(self-biased ) 電路，其在啟動(start-up)階段可能會遭遇到零偏壓(zero bias)狀態(tài)， 使得能階電路中無法通過電流。為了克服此問題，通常需要使用一啟動電路 105。
一個理想的啟動電路在正常(normal )階段時必須能夠不影響到能階電 路101的正常工作。換句話說，啟動電路在正常階段時(或在啟動階段之后) 必須不起作用(inactive),且流經啟動電路的電流必須為零或者非常小。 然而，傳統(tǒng)的啟動電路105卻會影響到能階電路101的工作。也就是說，當 正電源VDDA到達一默認值并進入正常階段時，啟動電路105的部分組成元 件并未完全關閉，其導致能階電路101產生有害的電流增加。更糟的是，當 正電源VDDA大于一默認值時，此將造成鏡射電路103的輸出電流大幅的增 加，其不但浪費電源，還會使得接收此電流的下一級電路的功能失效。
鑒于上述，因此亟需適當地控制啟動電路105，使其在正常階段時不至 于影響到能階電路101的工作。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一提出一種控制電路，用以防止啟動電路在正常階段時 對能階電路及其下一級電路的影響。
本發(fā)明提供一種用以啟動能階電路的電路。啟動電路在啟動階段時，使 得能階電路引致產生電流。接著，比較器根據能階電路的內部節(jié)點，在啟動
階段之后通過一電源至啟動電路； 一作用(activating)電路作用于比較器， 使得比較器的 一輸出端比另 一輸出端較快達到通過電源的電平。


圖l顯示傳統(tǒng)液晶顯示器(LCD)面板的源極驅動器(source driver) 當中的啟動電路及能階電路。
圖2A顯示本發(fā)明實施例的功能方塊圖。
圖2B、 2C顯示根據本發(fā)明實施例的例示電路。
圖3顯示本發(fā)明實施例與傳統(tǒng)電路輸出電流的比較。
附圖符號說明
10 源極驅動器
100 電源電^各
12 液晶顯示器面板
101 能階電路
102 通道
103 鏡射電路 105 啟動電^各 121 數據線 20 能階電路 22 啟動電i 各 24 控制電路 26 源電路 200 電源電路 220 阻抗負載 240 比較器242 串接反相器
244 串接反相器
260 鏡射電流電路
222 本發(fā)明實施例的麗OS (NQ2、 NQ3)的電流
2 6 2 本發(fā)明實施例的鏡射電路的輸出電流
1032 傳統(tǒng)鏡射電路的輸出電流
1051、 1053傳統(tǒng)啟動電路的漏電流
具體實施例方式
圖2A顯示本發(fā)明實施例的電源電路200的功能方塊圖。能階電路20產 生固定參考電壓，其電壓值凡乎不受溫度的影響。啟動電路22在啟動
(start-up)階段會使得能階電路20的內部節(jié)點引致(induce)產生電流， 用以避免或脫離零偏壓狀態(tài)。在啟動階段之后，當正電源達到一默認值并進 入正常(normal)階段時，輔助控制電路24將關閉啟動電路22,使得啟動 電路22不會有漏電流的產生，也使得能階電路2 0不會導致有害的電流增加。 再者，源電路(source) 26,例如電流源電路，其根據能階電路20所產生 的電流在正電源大于一默認值時，不會有輸出電流大幅增加的情形。在本實 施例中，能階電路20在源極驅動器中產生參考信號，用以驅動液晶顯示器 面板(未顯示于圖中)。
圖2B、 2C顯示根據本發(fā)明實施例的電源電路200的例示電路。在本實 施例中，能階電路20提供參考信號給液晶顯示器面板的源極驅動器當中的 電流源電路26;然而，能階電路20的結構及其應用并不限定于此。能階電 路20主要包含有二極管連接型態(tài)(diode-connected )的P型金屬氧化半導 體(PMOS) P1及N型金屬氧化半導體(畫OS) Nl。再者，二極管連接型態(tài)的 雙極結型(bipolar ) PNP晶體管Bl連接至P2-N2分支的麗0S ( N2 )源極； 串接的電阻器R及二極管連接型態(tài)的雙極結型PNP晶體管B2則連接至P1-N1 分支的麗OS (Nl)源極。在本實施例中，PMOS (Pl)及PM0S (P2)的柵極 直接連接至第一節(jié)點PB1;麗OS ( Nl )及麗0S ( N2 )的柵極直接連接至第二 節(jié)點NB1; PM0S (Pl )及麗0S (Nl )的漏極經由其它元件而互為串接；PM0S
(P2)及麗0S (N2)的漏極經由其它元件而互為串接。根據上述的結構，流 經PNP晶體管Bl及電阻器R的電流會相等。藉此，電阻器R的壓降會隨溫度上升而上升(PTAT, proportional-to-absolute-temperature ), 而PNP 晶體管 B2 的壓降會隨溫度上升而下降 (CTAT, complementary-to-absolute-temperature )。 PTAT壓降及CTAT壓降共同形 成不受溫度影響的能階電路20。
在本實施例中，除上述的基本結構外，能階電路20還包含串接的PMOS (P5、 P6)及麗OS(N5、 N6)。在本例示電路中，畫有斜線的PM0S/NM0S符 號代表高壓PMOS/麗OS元件，其工作于十或更高伏特，而未畫有斜線的 PM0S/畫0S符號則代表低壓PMOS/腿OS元件，其工作于低壓。
繼續(xù)參考圖2B，在本實施例中，電流源電路26為鏡射電路，其鏡射能 階電路20的參考電流，用以輸出多個電流鏡射電路26的每一行構成 一個別的鏡射電流電路。某一行鏡射電流電路(例如鏡射電流電路260 )的 PMOS的柵極連接至能階電路20的相對應PMOS的柵極，藉此，能階電路20 的參考電流即會鏡射至鏡射電流電路260。
如前所述，能階電路20在啟動階段可能會遭遇到零偏壓狀態(tài)，使得能 階電路中無法通過電流，因此，需要連接使用啟動電路22以克服此問題。 在本實施例中，啟動電路22主要包含一阻抗負載220及如圖所示的多個麗OS (NQ1、 NQ2、 NQ3)。阻抗負載220包含串接的多個PMOS,其柵極連接在一起 且受到底(base )電源VSSA的偏壓。麗OS ( NQ1)的漏極連接至阻抗負載 和麗OS ( NQ2、 NQ3 )的柵極。雖然本實施例使用兩個麗OS ( NQ2、 NQ3 )，然 而，也可以僅使用一個或者使用兩個以上。啟動電路22的輸出為NMOS(NQ2、 NQ3)的漏極，其分別連接至能階電路20的PMOS的柵極。在啟動階段時， 上升的電源VDDA經由阻抗負載220而作用(activate)于NMOS (NQ2、 NQ3) 的柵極。接著，被作用后的麗OS (NQ2、 NQ3)的漏極提供底(base)電源 VSSA至能階電路20的PMOS柵極，因而使得能階電路20內部引致產生電流。 上述的實施例中，可以使用PMOS來取代NMOS (NQ2、 NQ3 ),而被作用后的 PMOS則提供正電源VDDA至能階電路20的畫OS柵極，因而使得能階電路20 內部引致產生電流。在理想情形下，在啟動階段之后(亦即，當正電源VDDA 達到一默認值而進入正常階段)，NMOS(NQ2、 NQ3)會關閉，因此沒有電流 流經。然而，傳統(tǒng)啟動電路并不會完全關閉，因此會造成能階電路20及鏡 射電路26內有害的電流增加。因此，本實施例使用輔助控制電路24來克服 此問題。在本實施例中，控制電路24主要包含比較器240,其至少包含一PMOS (Ml)，柵極受控于能階電路20內部節(jié)點(例如PB1)。 PMOS (Ml)的源極接 收正電源VDDA，其漏極連接至PMOS (M2)、麗OS (M3)的串接分支且連接至 PMOS (M4)、 NMOS (M5)的串接分支。NMOS (M3)的漏極和NMOS (M5)的漏 極交叉連接至對方的柵極。比較器240的輸入端(或者PMOS (M2)的柵極) 連接至串接PMOS (M6)、腿OS (M7)的輸出端，且PMOS (M6)、腿OS (M7 ) 分別受控于能階電路20內部節(jié)點PB1、 NB1。比較器240的另一輸入端則連 接至串接PMOS (M8 )、麗OS (M9 )。值得注意的是，麗OS (M7 )的元件寬度(例 如，w=2x)大于麗OS (M9)的元件寬度(例如，w=x)。藉此，M2-M3串接分 支的輸出端將會比M4-M5串接分支的輸出端較快達到電源VDDA電平。比較 器240還可以包含串接反相器(inverter) 242,其中每一反相器均含有串 接的PMOS及麗OS。
在電路運作時，在啟動階段之后(亦即，當正電源VDDA達到一默認值 而進入正常階段)，節(jié)點PB1達到一預設低電壓值且節(jié)點NB1達到一預設高 電壓值，因而作用(activate)于比較器240,讓正電源VDDA得以通過，因 而(直接或間接經由反相器242 )作用于麗0S(NQ1)。詳細來說，麗0S(NQ1) 的漏極被下拉至底(base)電源VSSA,使得麗OS (NQ2、 NQ3)完全關閉。 因此，啟動電路22得以完全關閉，而能階電路20及鏡射電路26就不會產 生有害的電流增加。在本實施例中，正電源VDDA會在一延遲時間之后才會 通過PMOS (Ml )，此可用以保障于節(jié)點0UT1所通過的正電源VDDA不會過早 關閉啟動電路22而無法進行能階電路20的啟動。串接的反相器242用以修 整(shape)比較器240的輸出波形，用以確保并加強啟動電路22在啟動階 段后的關閉。比較器240的另一端可連接另一串接反相器244，使得整體電 路對稱因而能得到正確預期的運作。
圖3顯示本發(fā)明實施例與傳統(tǒng)電路的比較，縱軸代表啟動電路22的 畫OS (NQ2、 NQ3)的漏電流(單位為安培)，橫軸代表正電源VDDA (單位為 伏特)。本發(fā)明實施例的麗OS (NQ2、 NQ3)的電流222保持于零電流，而傳 統(tǒng)啟動電路105的漏電流1051、 1053則隨著正電源VDDA的增加而增加。特 別注意的是，本發(fā)明實施例的鏡射電路26的輸出電流262能夠保持穩(wěn)定， 然而傳統(tǒng)鏡射電路103的輸出電流1032則隨著正電源VDDA的增加而大幅度 增力口。凡其它未脫離發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含于本 發(fā)明的權利要求的范圍內。
權利要求
1. 一種啟動電路的控制電路，該啟動電路在啟動階段時使得能階電路引致產生電流，該控制電路包含一比較器，其根據該能階電路的內部節(jié)點，在啟動階段之后通過一電源至該啟動電路；及一作用電路，作用于該比較器，使得該比較器的一輸出端比另一輸出端較快達到該通過電源的電平。
2. 如權利要求1所述的啟動電路的控制電路，該啟動電路在啟動階段時 使得能階電路引致產生電流，其中上述的比較器包含一第一 P型金屬氧化物晶體管，其柵極受控于該能階電路的內部節(jié)點， 其源極接收該電源；一第一分支，連接至該第一P型金屬氧化物晶體管的漏極，該第一分支 包含有串接的第二 P型金屬氧化物晶體管及第三N型金屬氧化物晶體管；及一第二分支，連接至該第一P型金屬氧化物晶體管的漏極，該第二分支 包含有串接的第四P型金屬氧化物晶體管及第五N型金屬氧化物晶體管，其 中該第三N型金屬氧化物晶體管的漏極與該第五N型金屬氧化物晶體管的漏極交叉連接至對方的柵極。
3. 如權利要求2所述的啟動電路的控制電路，該啟動電路在啟動階段時 使得能階電路引致產生電流，其中上述的作用電路包含二分支，每一分支包 含有串接的P型金屬氧化物晶體管及N型金屬氧化物晶體管，其中一分支的 N型金屬氧化物晶體管元件寬度大于另一分支的N型金屬氧化物晶體管元件 寬度。
4. 如權利要求1所述的啟動電路的控制電路，該啟動電路在啟動階段時 使得能階電路引致產生電流，還包含一波形修整裝置，用以將該通過的電源 的波形加以^修整。
5. 如權利要求4所述啟動電路的控制電路，該啟動電路在啟動階段時使 得能階電路引致產生電流，其中該波形修整裝置包含串接的反相器，其中每 一該反相器包含串接的P型金屬氧化物晶體管及N型金屬氧化物晶體管。
6. —種用以啟動能階電路的電路，包含一啟動電路，在啟動階段時使得該能階電路引致產生電流；及一控制電路，包含一比較器，其根據該能階電路的內部節(jié)點，在啟動階段之后通過 一電源至該啟動電路；及一作用電路，作用于該比較器，使得該比較器的一輸出端比另一 輸出端較快達到該通過電源的電平。
7. 如權利要求6所述的用以啟動能階電路的電路，其中上述的比較器包含一第一 P型金屬氧化物晶體管，其柵極受控于該能階電路的內部節(jié)點， 其源極接收該電源；一第一分支，連接至該第一P型金屬氧化物晶體管的漏極，該第一分支 包含有串接的第二 P型金屬氧化物晶體管及第三N型金屬氧化物晶體管；及一第二分支，連接至該第一P型金屬氧化物晶體管的漏極，該第二分支 包含有串接的第四P型金屬氧化物晶體管及第五N型金屬氧化物晶體管，其 中該第三N型金屬氧化物晶體管的漏極與該第五N型金屬氧化物晶體管的漏 極交叉連接至對方的柵極。
8. 如權利要求6所述的用以啟動能階電路的電路，其中上述的作用電路 包含二分支，每一分支包含有串接的P型金屬氧化物晶體管及N型金屬氧化 物晶體管，其中一分支的N型金屬氧化物晶體管元件寬度大于另一分支的N 型金屬氧化物晶體管元件寬度。
9. 如權利要求6所述的用以啟動能階電路的電路，還包含一波形修整裝 置，用以將該通過的電源的波形加以修整。
10. 如權利要求9所述的用以啟動能階電路的電路，其中該波形修整裝 置包含串接的反相器，其中每一該反相器包含串接的P型金屬氧化物晶體管 及N型金屬氧化物晶體管。
11. 如權利要求6所述的用以啟動能階電路的電路，其中上述的啟動電 路包含一阻抗負載，其一端連接至該電源；一第一金屬氧化物半導體，其柵極自該控制電路接收該通過電源；及 至少一第二金屬氧化物半導體，其柵極連接至該第一金屬氧化物半導體的源極/漏極之一，并連接至該阻抗負載的另一端，其中該第二金屬氧化物 半導體在啟動階段時使得該能階電路引致產生電流，并且該第二金屬氧化物半導體在啟動階段之后受控于該第 一金屬氧化物半導體而關閉。
12. 如權利要求11所述的用以啟動能階電路的電路，其中上述的阻抗負 載包含串接的多個P型金屬氧化物晶體管，其柵極連接在一起且受到一底電 源的偏壓。
13. —種液晶顯示器的源極驅動器，包含 一電源電^各，其包含一能階電路，用以產生一參考信號；一源電路，其根據該能階電路的參考信號以產生電壓或電流； 一啟動電路，在啟動階段時使得該能階電路引致產生電流；及 一控制電路，包含 一比較器，其根據該能階電路的內部節(jié)點，在啟動階段之后通過一 電源至該啟動電路；及一作用電路，作用于該比較器，使得該比較器的一輸出端比另一輸 出端較快達到該通過電源的電平。
14. 如權利要求13所述的液晶顯示器的源極驅動器，其中上述的能階電 路包含一二極管連接型態(tài)的第一 P型金屬氧化物晶體管； 一第二 P型金屬氧化物晶體管；一第一 N型金屬氧化物晶體管，電性串接至該第一 P型金屬氧化物晶體管；一二極管連接型態(tài)的第二 N型金屬氧化物晶體管，電性串接至該第二 P 型金屬氧化物晶體管；一二極管連接型態(tài)的第 一晶體管，電性連接至該第二 N型金屬氧化物晶 體管的源極；及一電阻器及二極管連接型態(tài)的第二晶體管，互為串接，且連接至該第一 N型金屬氧化物晶體管的源極；其中上述第一 P型金屬氧化物晶體管的柵極和該第二 P型金屬氧化物晶 體管的柵極連接于第一節(jié)點，而該第一 N型金屬氧化物晶體管的柵極和該第 二 N型金屬氧化物晶體管的柵極連接于第二節(jié)點。
15. 如權利要求13所述的液晶顯示器的源極驅動器，其中上述的源電路 包含鏡射電路，其鏡射該能階電路的電流，以提供至少一輸出電流。
16. 如權利要求13所述的液晶顯示器的源極驅動器，其中上述的比較器包含一第一 P型金屬氧化物晶體管，其柵極受控于該能階電路的內部節(jié)點， 其源極接收該電源；一第一分支，連接至該第一P型金屬氧化物晶體管的漏極，該第一分支 包含有串接的第二 P型金屬氧化物晶體管及第三N型金屬氧化物晶體管；及一第二分支，連接至該第一P型金屬氧化物晶體管的漏極，該第二分支 包含有串接的第四P型金屬氧化物晶體管及第五N型金屬氧化物晶體管，其 中該第三N型金屬氧化物晶體管的漏極與該第五N型金屬氧化物晶體管的漏 極交叉連接至對方的4冊-f及。
17. 如權利要求13所述的液晶顯示器的源極驅動器，其中上述的作用電 路包含二分支，每一分支包含有串接的P型金屬氧化物晶體管及N型金屬氧 化物晶體管，其中一分支的N型金屬氧化物晶體管元件寬度大于另一分支的 N型金屬氧化物晶體管元件寬度。
18. 如權利要求13所述的液晶顯示器的源極驅動器，還包含一波形修整 裝置，用以將該通過的電源的波形加以修整。
19. 如權利要求18所述的液晶顯示器的源極驅動器，其中該波形修整裝 置包含串接的反相器，其中每一該反相器包含串接的P型金屬氧化物晶體管 及N型金屬氧化物晶體管。
20. 如權利要求13所述液晶顯示器的源極驅動器，其中上述的啟動電路 包含一阻抗負載，其一端連接至該電源；一第一金屬氧化物半導體，其柵極自該控制電路接收該通過電源；及 至少一第二金屬氧化物半導體，其柵極連接至該第一金屬氧化物半導體的源極/漏極之一，并連接至該阻抗負載的另一端，其中該第二金屬氧化物 半導體在啟動階段時使得能階電路引致產生電流，并且該第二金屬氧化物半 導體在啟動階段之后受控于該第 一金屬氧化物半導體而關閉。
全文摘要
本發(fā)明關于能階電路的控制電路。一種啟動電路的控制電路，該啟動電路在啟動階段時使得能階電路引致產生電流。比較器根據能階電路的內部節(jié)點，在啟動階段之后通過一電源至啟動電路。作用(activating)電路作用于比較器，使得比較器的一輸出端比另一輸出端較快達到通過電源的電平。
文檔編號H03K19/0185GK101430573SQ20081009910
公開日2009年5月13日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權日2007年11月5日
發(fā)明者莊凱嵐, 李國銘 申請人:奇景光電股份有限公司