数字模拟转换装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种电子电路，且特别涉及一种数字模拟转换装置及其操作方法。

背景技术

图1是习知的一种源极驱动器的信道电路10的电路方块(circuit block)示意图。图1所示信道电路10包括数字模拟转换器(digital-to-analog converter,DAC)11与输出缓冲器12。输出缓冲器12的输出端耦接至显示面板20的数据线21。数字模拟转换器11的输出端经由金属线13直接耦接至输出缓冲器12的输入端。数字模拟转换器11可以将数字码D11转换为模拟电压，并将所述模拟电压经由金属线13输出给输出缓冲器12。输出缓冲器12可以将对应于所述模拟电压的驱动信号输出至显示面板20的数据线21。

在数字模拟转换器11所输出的所述模拟电压发生转态后，金属线13的信号电平需要一段时间来恢复稳定(转态至新的电平)。一般而言，金属线13具有寄生电容(走线电容)C13，而输出缓冲器12的输入端亦具有寄生电容(输入电容)C12。寄生电容C12与C13是决定数字模拟转换器11的输出端的回转率(Slew Rate)的因素之一。无论如何，数字模拟转换器11的推力(驱动能力)是有限的。在显示面板20的操作频率越来越高的趋势下，数字模拟转换器11的推力往往无法满足回转率的设计需求。

须注意的是，“背景技术”段落的内容是用来帮助了解本发明。在“背景技术”段落所揭露的部份内容(或全部内容)可能不是所属技术领域的技术人员所知道的习知技术。在“背景技术”段落所揭露的内容，不代表该内容在本发明申请前已被所属技术领域的技术人员所知悉。

发明内容

本发明提供一种数字模拟转换装置及其操作方法，以增强/提升数字模拟转换电路的输出端的回转率。

在根据本发明的实施例中，上述的数字模拟转换装置包括数字模拟转换电路以及回转率(Slew Rate)增强电路。数字模拟转换电路用以将数字码转换为模拟电压。数字模拟转换电路的输出端输出模拟电压给负载电路。回转率增强电路的控制端耦接至数字模拟转换电路，以接收追随模拟电压的控制电压。回转率增强电路更耦接至数字模拟转换电路的输出端。回转率增强电路基于控制电压增强数字模拟转换电路的输出端的回转率。

在根据本发明的实施例中，上述的操作方法包括：由数字模拟转换装置的数字模拟转换电路将数字码转换为模拟电压，其中数字模拟转换电路的输出端输出模拟电压给负载电路，以及数字模拟转换电路的输出端耦接至数字模拟转换装置的回转率增强电路；以及由回转率增强电路基于追随模拟电压的控制电压增强数字模拟转换电路的输出端的回转率。

基于上述，本发明诸实施例所述数字模拟转换电路除了可以将数字码转换为模拟电压，数字模拟转换电路还可以提供追随模拟电压的控制电压给回转率增强电路。当数字模拟转换电路的输出端处于转态状态时，回转率增强电路可以基于控制电压而实时提供电流给数字模拟转换电路的输出端(以及/或是实时从数字模拟转换电路的输出端汲取电流)。因此，回转率增强电路可以增强/提升数字模拟转换电路的输出端的回转率。

附图说明

图1是习知的一种源极驱动器的信道电路的电路方块(circuit block)示意图。

图2是依照本发明的一实施例的一种数字模拟转换装置的电路方块(circuitblock)示意图。

图3是依照本发明的一实施例的一种数字模拟转换装置的操作方法的流程示意图。

图4是依照本发明的一实施例所绘示，回转率增强电路的电路示意图。

图5是依照本发明的另一实施例所绘示，回转率增强电路的电路示意图。

图6是依照本发明的一实施例所绘示，数字模拟转换电路的电路方块示意图。

图7是依照本发明的另一实施例所绘示，数字模拟转换电路的电路方块示意图。

图8是依照本发明的一实施例所绘示，电压移位器的电路示意图。

图9是依照本发明的另一实施例所绘示，电压移位器的电路示意图。

图10是依照本发明的又一实施例所绘示，数字模拟转换电路的电路方块示意图。

图11是依照本发明的一实施例所绘示，电压移位器的电路示意图。

图12是依照本发明的另一实施例所绘示，电压移位器的电路示意图。

附图标记说明

10:信道电路

11:数字模拟转换器

12:输出缓冲器

13:金属线

20、240:显示面板

21:数据线

200:显示装置

210:电阻串

220:数字模拟转换装置

221:数字模拟转换电路

222:回转率增强电路

230:输出缓冲器

C12、C13:寄生电容

CS51、CS52、CS81、CS91、CS111、CS121:电流源

D11、Din:数位码

DAC61、DAC62:数字模拟转换器

M41、M42、M21、M22、M81、M91、M111、M121:晶体管

S310、S320:步骤

V71:对应灰阶电压

V_1～V_p:灰阶电压

VDD:电源电压

VGMA_H:第一伽玛电压

VGMA_L:第二伽玛电压

Vout1:模拟电压

Vout1’、Vout1_1、Vout1_2:控制电压

Vout2:驱动信号

VS71、VS101:电压移位器

VSS:参考电压

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

在本案说明书全文(包括权利要求)中所使用的“耦接(或连接)”一词可指任何直接或间接的连接手段。举例而言，若文中描述第一装置耦接(或连接)于第二装置，则应该被解释成该第一装置可以直接连接于该第二装置，或者该第一装置可以透过其他装置或某种连接手段而间接地连接至该第二装置。本案说明书全文(包括权利要求)中提及的“第一”、“第二”等用语是用以命名组件(element)的名称，或区别不同实施例或范围，而并非用来限制组件数量的上限或下限，亦非用来限制组件的次序。另外，凡可能之处，在图式及实施方式中使用相同标号的组件/构件/步骤代表相同或类似部分。不同实施例中使用相同标号或使用相同用语的组件/构件/步骤可以相互参照相关说明。

图2是依照本发明的一实施例的一种数字模拟转换装置220的电路方块(circuitblock)示意图。数字模拟转换装置220可以被应用于任何产品中，例如被应用于图2所示显示装置200中。图2所示数字模拟转换装置220与输出缓冲器230可以作为显示装置200的源极驱动器的多个信道电路中的一个。数字模拟转换装置220的输出端耦接至输出缓冲器230的输入端。数字模拟转换装置220可以将数字码Din转换为模拟电压Vout1，以及将模拟电压Vout1输出至输出缓冲器230(负载电路)。输出缓冲器230的输出端耦接至显示面板240的数据线。输出缓冲器230可以将对应于模拟电压Vout1的驱动信号Vout2输出至显示面板240的数据线(未绘示)。

在图2所示实施例中，数字模拟转换装置220包括数字模拟转换电路221以及回转率(Slew Rate)增强电路222。数字模拟转换电路221适于耦接至电阻串210以接收多个灰阶电压V_1～V_p。这些灰阶电压V_1～V_p的数量p可以依照实际设计所决定的任意整数。电阻串210的第一端与第二端分别耦接至第一伽玛电压VGMA_H与第二伽玛电压VGMA_L。电阻串210可以对第一伽玛电压VGMA_H与第二伽玛电压VGMA_L进行分压以生成灰阶电压V_1～V_p。数字模拟转换电路221可以将数字码Din转换为模拟电压Vout1。举例来说，数字模拟转换电路221可以依据数字码Din从这些灰阶电压V_1～V_p中选择一个对应灰阶电压作为模拟电压Vout1。

图3是依照本发明的一实施例的一种数字模拟转换装置的操作方法的流程示意图。在步骤S310中，数字模拟转换电路221可以将数字码Din转换为模拟电压Vout1。数字模拟转换电路221的输出端输出模拟电压Vout1给负载电路(例如输出缓冲器230)。此外，数字模拟转换电路221还可以提供追随模拟电压Vout1的控制电压Vout1’给回转率增强电路222。在一些应用例中，控制电压Vout1’的电平不同于模拟电压Vout1的电平。在一些实施例中，控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差可以是依照实际设计所决定的固定值。举例来说，控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差可以接近晶体管临界电压(threshold voltage)。或者，控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差可以是大于或等于0伏特以及小于或等于晶体管临界电压的任意固定值。

在另一些实施例中，控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差可以是动态值。举例来说(但不限于此)，控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差可以是大于或等于0伏特以及小于或等于晶体管临界电压的任意动态值。控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差可以追随模拟电压Vout1(或是数字码Din)而变化，以抵销基体效应(bodyeffect)对回转率增强电路222的影响。举例来说，在一些实施例中，控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差可以随着模拟电压Vout1(或是数字码Din)变大而变大。

回转率增强电路222的控制端耦接至数字模拟转换电路221，以接收控制电压Vout1’。回转率增强电路222更耦接至数字模拟转换电路221的输出端。在步骤S320中，回转率增强电路222可以基于控制电压Vout1’增强数字模拟转换电路221的输出端(模拟电压Vout1)的回转率(Slew Rate)。举例来说，当数字模拟转换电路221将模拟电压Vout1从低电压拉升至高电压时，回转率增强电路222可以在模拟电压Vout1的转态期间提供额外电流至模拟转换电路221的输出端，以加速模拟电压Vout1的拉升。当数字模拟转换电路221将模拟电压Vout1从高电压拉降至低电压时，回转率增强电路222可以在模拟电压Vout1的转态期间从模拟转换电路221的输出端汲取额外电流，以加速模拟电压Vout1的拉降。

图4是依照本发明的一实施例所绘示，回转率增强电路222的电路示意图。图4所示数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230(负载电路)可以参照图2所示数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230的相关说明，故不再赘述。在图4所示实施例中，控制电压Vout1’包括追随该模拟电压Vout1的控制电压Vout1_1与控制电压Vout1_2，以及回转率增强电路222包括晶体管M41以及晶体管M42。晶体管M41的控制端(例如栅极)耦接至数字模拟转换电路221，以接收控制电压Vout1_1。晶体管M42的控制端(例如栅极)耦接至数字模拟转换电路221，以接收控制电压Vout1_2。

在图4所示实施例中，控制电压Vout1_1的电平可以是模拟电压Vout1的额定电平(目标电平，亦即模拟电压Vout1处于稳态时的电平)再加上压差Δ1，使得在稳态时控制电压Vout1_1大于模拟电压Vout1。控制电压Vout1_2的电平可以是模拟电压Vout1的额定电平再减去压差Δ2，使得在稳态时控制电压Vout1_2小于模拟电压Vout1。压差Δ1与Δ2可以是依照实际设计所决定的固定值或动态值。举例来说，压差Δ1可以接近晶体管M41的临界电压，而压差Δ2可以接近晶体管M42的临界电压。或者，压差Δ1与/或Δ2可以是大于或等于0伏特以及小于或等于晶体管临界电压的任意值。在一些实施例中，压差Δ1与/或Δ2可以追随模拟电压Vout1(或是数字码Din)而变化，以抵销基体效应对晶体管M41与/或M42的影响。举例来说，当模拟电压Vout1(或是数字码Din)变大时，压差Δ1与/或Δ2可以随之变大。当模拟电压Vout1(或是数字码Din)变小时，压差Δ1与/或Δ2可以随之变小。

晶体管M41的第一端(例如源极)耦接至数字模拟转换电路221的输出端。晶体管M41的第二端(例如漏极)耦接至第一电压源，以接收电源电压VDD。晶体管M42的第一端(例如源极)耦接至数字模拟转换电路221的输出端。晶体管M42的第二端(例如漏极)耦接至第二电压源，以接收参考电压VSS。

当数字模拟转换电路221将模拟电压Vout1从低电压拉升至高电压时，因为模拟电压Vout1在转态期间尚未升至额定电平(目标电平)，因此晶体管M41可以在模拟电压Vout1的转态期间导通(turn on)，以提供额外电流至模拟转换电路221的输出端，进而加速模拟电压Vout1的拉升。晶体管M42在模拟电压Vout1的转态期间为截止(turn off)。在转态期间结束而模拟电压Vout1处于稳态时，晶体管M41与M42均为截止。

当数字模拟转换电路221将模拟电压Vout1从高电压拉降至低电压时，因为模拟电压Vout1在转态期间尚未降至额定电平(目标电平)，因此晶体管M42可以在模拟电压Vout1的转态期间导通，以从模拟转换电路221的输出端汲取额外电流，进而加速模拟电压Vout1的拉降。晶体管M41在模拟电压Vout1的转态期间为截止。在转态期间结束而模拟电压Vout1处于稳态时，晶体管M41与M42均为截止。

图5是依照本发明的另一实施例所绘示，回转率增强电路222的电路示意图。图5所示数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230(负载电路)可以参照图2所示数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230的相关说明，故不再赘述。在图5所示实施例中，控制电压Vout1’包括追随该模拟电压Vout1的控制电压Vout1_1与控制电压Vout1_2，以及回转率增强电路222包括电流源CS51、晶体管M51、晶体管M52以及电流源CS52。图5所示晶体管M51与M52可以参照图4所示晶体管M41与M42的相关说明，故不再赘述。在图5所示实施例中，晶体管M51与M52的第一端(例如源极)耦接至数字模拟转换电路221的输出端，而晶体管M51与M52的第二端(例如漏极)分别耦接至电流源CS51与CS52。电流源CS51与CS52可以限制晶体管M51与M52的峰值电流(peak current)。

图6是依照本发明的一实施例所绘示，数字模拟转换电路221的电路方块示意图。图6所示电阻串210、数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230(负载电路)可以参照图2所示电阻串210、数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230的相关说明，故不再赘述。在图6所示实施例中，数字模拟转换电路221包括数字模拟转换器(digital to analog converter，DAC)DAC61以及数字模拟转换器DAC62。数字模拟转换器DAC61适于耦接至电阻串210，以接收多个灰阶电压V_1～V_p。数字模拟转换器DAC61可以依据数字码Din从这些灰阶电压V_1～V_p中选择第一对应灰阶电压作为模拟电压Vout1。数字模拟转换器DAC62适于耦接至电阻串210，以接收这些灰阶电压V_1～V_p。数字模拟转换器DAC62可以依据数字码Din从这些灰阶电压V_1～V_p中选择一个或多个第二对应灰阶电压作为控制电压Vout1’。

图7是依照本发明的另一实施例所绘示，数字模拟转换电路221的电路方块示意图。图7所示电阻串210、数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230(负载电路)可以参照图2所示电阻串210、数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230的相关说明，故不再赘述。在图7所示实施例中，数字模拟转换电路221包括数字模拟转换器DAC61、数字模拟转换器DAC62以及电压移位器(voltage shifter)VS71。图7所示数字模拟转换器DAC61与DAC62可以参照图6所示数字模拟转换器DAC61与DAC62的相关说明，故不再赘述。

在图7所示实施例中，数字模拟转换器DAC62依据数字码Din从多个灰阶电压V_1～V_p中选择一个对应灰阶电压V71。电压移位器VS71耦接至数字模拟转换器DAC62，以接收对应灰阶电压V71。电压移位器VS71可以依据对应灰阶电压V71生成控制电压Vout1’。

图8是依照本发明的一实施例所绘示，电压移位器VS71的电路示意图。图8所示电压移位器VS71可以参照图7所示电压移位器VS71的相关说明，故不再赘述。在图8所示实施例中，电压移位器VS71包括晶体管M81以及电流源CS81。晶体管M81的控制端(例如栅极)耦接至数字模拟转换器DAC62，以接收对应灰阶电压V71。晶体管M81的第一端(例如源极)耦接至电流源CS81。晶体管M81的第二端(例如漏极)耦接至电压源，以接收电源电压VDD。

晶体管M81的第一端的电压可以作为控制电压Vout1’(例如作为图4或图5所示控制电压Vout1_2)。在图8所示实施例中，控制电压Vout1’的电平可以是对应灰阶电压V71的电平再减去晶体管M81的临界电压，使得在稳态时控制电压Vout1’小于模拟电压Vout1。在晶体管M81是单一个晶体管的情况下，晶体管M81的临界电压是不可调的。依照实际设计，在一些实施例中，晶体管M81的临界电压是可调的，以便于调整控制电压Vout1’与对应灰阶电压V71之间的压差。晶体管M81的临界电压可以随着数字码Din变大而变大。举例来说，晶体管M81可以是多个子晶体管的总成。这些子晶体管可以相互串联或并联。基于数字码Din对这些子晶体管的控制，晶体管M81的等效外观比(aspect ratio，亦即通道长宽比)可以被调整。当晶体管M81的等效外观比越大，晶体管M81的临界电压会越小，使得控制电压Vout1’与对应灰阶电压V71之间的压差越小。反之亦然。

依照实际设计，在一些实施例中，电流源CS81可以是定电流源。在另一些实施例中，电流源CS81可以是可变电流源。电流源CS81的电流可以随着数字码Din变大而变大。当电流源CS81的电流越大，控制电压Vout1’与对应灰阶电压V71之间的压差越大。反之亦然。

图9是依照本发明的另一实施例所绘示，电压移位器VS71的电路示意图。图9所示电压移位器VS71可以参照图7所示电压移位器VS71的相关说明，故不再赘述。在图9所示实施例中，电压移位器VS71包括电流源CS91以及晶体管M91。图9所示电流源CS91以及晶体管M91可以参照图8所示电流源CS81以及晶体管M81的相关说明并且加以类推。

在图9所示实施例中，晶体管M91的控制端(例如栅极)耦接至数字模拟转换器DAC62，以接收对应灰阶电压V71。晶体管M91的第一端(例如源极)耦接至电流源CS91。晶体管M91的第二端(例如漏极)耦接至电压源，以接收参考电压VSS。晶体管M91的第一端的电压可以作为控制电压Vout1’(例如作为图4或图5所示控制电压Vout1_1)。在图9所示实施例中，控制电压Vout1’的电平可以是对应灰阶电压V71的电平再加上晶体管M91的临界电压，使得在稳态时控制电压Vout1’大于模拟电压Vout1。

图10是依照本发明的又一实施例所绘示，数字模拟转换电路221的电路方块示意图。图10所示电阻串210、数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230(负载电路)可以参照图2所示电阻串210、数字模拟转换电路221、回转率增强电路222与输出缓冲器230的相关说明，故不再赘述。在图10所示实施例中，数字模拟转换电路221包括数字模拟转换器DAC61以及电压移位器VS101。图10所示数字模拟转换器DAC61可以参照图7所示数字模拟转换器DAC61的相关说明，故不再赘述。

图10所示电压移位器VS101可以参照图7所示电压移位器VS71的相关说明并加以类推。在图10所示实施例中，电压移位器VS101耦接至数字模拟转换器DAC61的输出端，以接收模拟电压Vout1。电压移位器VS101可以依据模拟电压Vout1生成控制电压Vout1’。

图11是依照本发明的一实施例所绘示，电压移位器VS101的电路示意图。图11所示电压移位器VS101可以参照图10所示电压移位器VS101的相关说明，故不再赘述。在图11所示实施例中，电压移位器VS101包括晶体管M111以及电流源CS111。晶体管M111的控制端(例如栅极)耦接至数字模拟转换器DAC61，以接收模拟电压Vout1。晶体管M111的第一端(例如源极)耦接至电流源CS111。晶体管M111的第二端(例如漏极)耦接至电压源，以接收电源电压VDD。

晶体管M111的第一端的电压可以作为控制电压Vout1’(例如作为图4或图5所示控制电压Vout1_2)。在图11所示实施例中，控制电压Vout1’的电平可以是模拟电压Vout1的电平再减去晶体管M111的临界电压，使得在稳态时控制电压Vout1’小于模拟电压Vout1。在晶体管M111是单一个晶体管的情况下，晶体管M111的临界电压是不可调的。依照实际设计，在一些实施例中，晶体管M111的临界电压是可调的，以便于调整控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差。晶体管M111的临界电压可以随着数字码Din变大而变大。举例来说，晶体管M111可以是多个子晶体管的总成。这些子晶体管可以相互串联或并联。基于数字码Din对这些子晶体管的控制，晶体管M111的等效外观比(亦即通道长宽比)可以被调整。当晶体管M111的等效外观比越大，晶体管M111的临界电压会越小，使得控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差越小。反之亦然。

依照实际设计，在一些实施例中，电流源CS111可以是定电流源。在另一些实施例中，电流源CS111可以是可变电流源。电流源CS111的电流可以随着数字码Din变大而变大。当电流源CS111的电流越大，控制电压Vout1’与模拟电压Vout1之间的压差越大。反之亦然。

图12是依照本发明的另一实施例所绘示，电压移位器VS101的电路示意图。图12所示电压移位器VS101可以参照图10所示电压移位器VS101的相关说明，故不再赘述。在图12所示实施例中，电压移位器VS101包括电流源CS121以及晶体管M121。图12所示电流源CS121以及晶体管M121可以参照图11所示电流源CS111以及晶体管M111的相关说明并且加以类推。

在图12所示实施例中，晶体管M121的控制端(例如栅极)耦接至数字模拟转换器DAC61，以接收模拟电压Vout1。晶体管M121的第一端(例如源极)耦接至电流源CS121。晶体管M121的第二端(例如漏极)耦接至电压源，以接收参考电压VSS。晶体管M121的第一端的电压可以作为控制电压Vout1’(例如作为图4或图5所示控制电压Vout1_1)。在图12所示实施例中，控制电压Vout1’的电平可以是模拟电压Vout1的电平再加上晶体管M121的临界电压，使得在稳态时控制电压Vout1’大于模拟电压Vout1。

综上所述，上述诸实施例所述数字模拟转换电路221除了可以将数字码Din转换为模拟电压Vout1，数字模拟转换电路221还可以提供追随模拟电压Vout1的控制电压Vout1’给回转率增强电路222。当数字模拟转换电路221的输出端处于转态状态时，回转率增强电路222可以基于控制电压Vout1’而实时提供电流给数字模拟转换电路的输出端(以及/或是实时从数字模拟转换电路221的输出端汲取电流)。因此，回转率增强电路222可以增强/提升数字模拟转换电路221的输出端的回转率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。