阅读说明：本技术 数字模拟转换器电路及其运作方法 (Digital-to-analog converter circuits and its operation method ) 是由 王暐筑 黄智全 于 2018-06-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种数字模拟转换器电路及其运作方法,应用于源极驱动装置。数字模拟转换器电路包含多个P型晶体管开关、多个N型晶体管开关及基板电压控制单元。该多个P型晶体管开关彼此串接。该多个N型晶体管开关彼此串接。基板电压控制单元分别耦接该多个P型晶体管开关的基板与该多个N型晶体管开关的基板,用以控制该多个P型晶体管开关的基板具有第一基板电压且该多个N型晶体管开关的基板具有第二基板电压。第一基板电压为工作电压减去特定电压差且第二基板电压为接地电压加上特定电压差。工作电压高于接地电压。(The invention discloses a kind of digital-to-analog converter circuits and its operation methods, are applied to source electrode driving device.Digital-to-analog converter circuits include multiple P-type transistors switch, multiple N-type transistors switch and substrate voltage control unit.Multiple P-type transistor switch is concatenated with one another.Multiple N-type transistor switch is concatenated with one another.Substrate voltage control unit is respectively coupled to the substrate of multiple P-type transistor switch and the substrate of multiple N-type transistor switch, and the substrate to control the substrate of multiple P-type transistor switch with first substrate voltage and multiple N-type transistor switchs has the second substrate voltage.First substrate voltage is that operating voltage subtracts particular voltage difference and the second substrate voltage is ground voltage plus particular voltage difference.Operating voltage is higher than ground voltage.)

数字模拟转换器电路及其运作方法

技术领域

本发明与显示装置有关，尤其是关于一种应用于显示驱动集成电路中的数字模拟转换器电路及其运作方法。

背景技术

由于高解析度(例如4K或8K)的液晶显示面板逐渐普及，使得在面板制造技术上也面临到规格要求愈来愈严格的问题。

一般而言，如图1A及图1B所示，常见的数字模拟转换器电路的接法是将彼此串接的多个P型晶体管开关MP0～MP7的基板耦接至工作电压AVDD或将彼此串接的多个N型晶体管开关MN0～MN7的基板耦接至接地电压AGND。

然而，如图2所示，分压电阻串RS会提供不同的电压位准VGM10～VGM18并经由作为开关的数字模拟转换器DAC0～DAC255提供输入信号SIN至后端的通道运算放大器OP。当数字模拟转换器DAC0～DAC255传递不同电压位准时，其晶体管开关的源极与基板之间的跨压会大于0，而使晶体管开关的基板与源极产生逆偏，导致其临界电压增加而产生大小不一的基板效应，进而影响晶体管开关的导通电阻(On-resistance，Ron)的阻值，导致数字模拟转换器DAC0～DAC255的反应速度变慢，也连带使得通道运算放大器OP提供输出信号SOUT对液晶面板充电的充电时间受到输入信号SIN的影响。

由于常见的数字模拟转换器电路的接法是将P型晶体管开关及N型晶体管开关的基板分别耦接至工作电压AVDD及接地电压AGND，如图3所示，对应于较大编码(例如FEH、FFH)的晶体管所传递的电压位准(例如VGM2、VGM1、VGM17、VGM18)会较接近工作电压AVDD或接地电压AGND，相较之下，对应于较小编码(例如00H、01H)的晶体管所传递的电压位准(例如VGM9、VGM8、VGM10、VGM11)则会较接近半电压位准AHVDD，导致其源极与基板之间的跨压较大，导致其产生的基板效应也较为明显。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种数字模拟转换器电路及其运作方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。

根据本发明的一具体实施例为一种数字模拟转换器电路。于此实施例中，数字模拟转换器电路应用于源极驱动装置。数字模拟转换器电路包含多个P型晶体管开关、多个N型晶体管开关及基板电压控制单元。该多个P型晶体管开关彼此串接。该多个N型晶体管开关彼此串接。基板电压控制单元分别耦接该多个P型晶体管开关的基板与该多个N型晶体管开关的基板，用以控制该多个P型晶体管开关的基板具有第一基板电压且该多个N型晶体管开关的基板具有第二基板电压。第一基板电压为工作电压减去特定电压差且第二基板电压为接地电压加上特定电压差。工作电压高于接地电压。

于一实施例中，基板电压控制单元根据该多个P型晶体管开关与该多个N型晶体管开关的元件特性决定特定电压差的大小，以降低该些晶体管开关的启动电阻与临界电压并避免产生顺偏导通的情况。

于一实施例中，若该多个P型晶体管开关的源极接收第一输入数据信号而具有第一源极电压，则该多个P型晶体管开关的第一源极电压与第一基板电压之间的电压差小于第一源极电压与工作电压之间的电压差。

于一实施例中，第一输入数据信号具有趋近工作电压的一半的电压，致使第一源极电压趋近工作电压的一半。

于一实施例中，第一输入数据信号具有趋近工作电压的电压，致使第一源极电压趋近工作电压且特定电压差趋近于零。

于一实施例中，若该多个N型晶体管开关的源极接收一第二输入数据信号而具有一第二源极电压，则该多个N型晶体管开关的第二源极电压与第二基板电压之间的电压差小于第二源极电压与接地电压之间的电压差。

于一实施例中，第二输入数据信号具有趋近工作电压的一半的电压，致使第二源极电压趋近工作电压的一半。

于一实施例中，第二输入数据信号具有趋近接地电压的电压，致使第二源极电压趋近接地电压且特定电压差趋近于零。

于一实施例中，源极驱动装置还包含运算放大器且运算放大器具有第一输入端、第二输入端及输出端。运算放大器的第一输入端与输出端彼此耦接。

于一实施例中，彼此串接的该多个P型晶体管开关的一端耦接至运算放大器的第二输入端。

于一实施例中，源极驱动装置还包含分压电阻串，且分压电阻串包含彼此串接的多个分压电阻，彼此串接的该多个P型晶体管开关的另一端耦接至分压电阻串的一端或任两个相邻的分压电阻之间，以接收第一输入数据信号。

于一实施例中，彼此串接的该多个N型晶体管开关的一端耦接至运算放大器的第二输入端。

于一实施例中，源极驱动装置还包含分压电阻串，且分压电阻串包含彼此串接的多个分压电阻，彼此串接的该多个N型晶体管开关的另一端耦接至分压电阻串的一端或任两个相邻的分压电阻之间，以接收第二输入数据信号。

根据本发明的另一具体实施例为一种数字模拟转换器电路运作方法。于此实施例中，数字模拟转换器电路运作方法用以运作源极驱动装置中的数字模拟转换器电路。数字模拟转换器电路包含多个P型晶体管开关、多个N型晶体管开关及一基板电压控制单元。该多个P型晶体管开关彼此串接且该多个N型晶体管开关彼此串接。基板电压控制单元分别耦接该多个P型晶体管开关的基板与该多个N型晶体管开关的基板。

数字模拟转换器电路运作方法包含下列步骤：(a)决定一特定电压差；(b)将工作电压减去特定电压差得到第一基板电压并控制该多个P型晶体管开关的基板具有第一基板电压；以及(c)将接地电压加上特定电压差得到第二基板电压并控制该多个N型晶体管开关的基板具有第二基板电压，其中工作电压高于接地电压。

于一实施例中，步骤(a)根据该多个P型晶体管开关与该多个N型晶体管开关的元件特性决定该特定电压差的大小，以降低该些晶体管开关的启动电阻与临界电压并避免产生顺偏导通的情况。

于一实施例中，若该多个P型晶体管开关的源极接收一第一输入数据信号而具有一第一源极电压，则该多个P型晶体管开关的该第一源极电压与该第一基板电压之间的电压差小于该第一源极电压与该工作电压之间的电压差。

于一实施例中，该第一输入数据信号具有趋近该工作电压的一半的电压，致使该第一源极电压趋近该工作电压的一半。

于一实施例中，该第一输入数据信号具有趋近该工作电压的电压，致使该第一源极电压趋近该工作电压且该特定电压差趋近于零。

于一实施例中，若该多个N型晶体管开关的源极接收一第二输入数据信号而具有一第二源极电压，则该多个N型晶体管开关的该第二源极电压与该第二基板电压之间的电压差小于该第二源极电压与该接地电压之间的电压差。

于一实施例中，该第二输入数据信号具有趋近该工作电压的一半的电压，致使该第二源极电压趋近该工作电压的一半。

于一实施例中，该第二输入数据信号具有趋近该接地电压的电压，致使该第二源极电压趋近该接地电压且该特定电压差趋近于零。

相较于现有技术，本发明的数字模拟转换器电路及其运作方法通过根据其晶体管开关的元件特性改变基板电压位准的方式来减少现有的晶体管开关的基板效应，使得晶体管开关的启动电阻与临界电压能够降低并可避免产生顺偏导通的情况，由以加快数字模拟转换器电路的反应速度，也不会影响到通道运算放大器提供输出信号对液晶面板充电的充电时间，有利于后端通道运算放大器电路的设计。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。

附图说明

图1A示出现有技术的数字模拟转换器电路中的彼此串接的P型晶体管开关的基板耦接至工作电压的示意图。

图1B示出现有技术的数字模拟转换器电路中的彼此串接的N型晶体管开关的基板耦接至接地电压的示意图。

图2示出当分压电阻串提供不同的电压位准并经由数字模拟转换器电路传递时，数字模拟转换器电路中的晶体管开关的源极与基板产生逆偏，导致临界电压增加而产生基板效应的示意图。

图3示出对应于较小编码的晶体管所传递的电压位准较接近半电压位准，导致其源极与基板之间的跨压较大而产生较明显的基板效应的示意图。

图4A示出根据本发明的一具体实施例中的数字模拟转换器电路的数字模拟转换器包含多个P型晶体管开关的示意图。

图4B示出根据本发明的一具体实施例中的数字模拟转换器电路的数字模拟转换器包含多个N型晶体管开关的示意图。

图5A及图5B分别示出本发明与现有技术的晶体管开关的导通电阻与临界电压对漏极-源极电压的比较图。

图6示出根据本发明的另一具体实施例的驱动电路运作方法的流程图。

主要元件符号说明：

PM0～PM7：P型晶体管开关

NM0～NM7：N型晶体管开关

AVDD：工作电压

AGND：接地电压

AHVDD：半电压位准

00H、01H、1FH、3FH、7FH、BFH、DFH、FEH、FFH：编码

SA0～SA7、SB0～SB7：控制信号

INH：第一输入数据信号

INL：第二输入数据信号

OP：运算放大器

－：第一输入端

+：第二输入端

DAC0～DAC255：数字模拟转换器

SIN：输入信号

SOUT：输出信号

RS：分压电阻串

R：分压电阻

WL：线路负载

INL0～INL255：输入数据信号

VGM1～VGM18：电压位准

AVDD-ΔV：第一基板电压

AGND+ΔV：第二基板电压

S10～S14：步骤

具体实施方式

根据本发明的一具体实施例为一种数字模拟转换器电路。于此实施例中，数字模拟转换器应用于显示器中的源极驱动装置，且数字模拟转换器电路可如图3一样包含多个数字模拟转换器。该些数字模拟转换器可由彼此串联的多个P型晶体管开关或是由彼此串联的多个N型晶体管开关所构成。该些P型晶体管开关的基板与该些N型晶体管开关的基板可分别耦接第一基板电压及第二基板电压，其中第一基板电压高于第二基板电压。

如图4A所示，数字模拟转换器电路中的数字模拟转换器可包含多个P型晶体管开关PM0～PM7。该些P型晶体管开关PM0～PM7依序彼此串接且该些P型晶体管开关PM0～PM7的栅极分别接收控制信号SA0～SA7。该些P型晶体管开关PM0～PM7的基板可耦接第一基板电压(AVDD-ΔV)且第一基板电压(AVDD-ΔV)可由基板电压控制单元(图未示出)提供，但不以此为限。第一基板电压(AVDD-ΔV)可以是工作电压AVDD减去特定电压差ΔV。举例而言，特定电压差ΔV可以是2伏特，但不以此为限。

于实际应用中，第一基板电压(AVDD-ΔV)的大小可根据该些P型晶体管开关PM0～PM7的元件特性而决定，只要能够达到降低晶体管开关的启动电阻与临界电压并避免产生顺偏导通的情况即可，可视实际需求而调整。

若该些P型晶体管开关PM0～PM7的源极接收第一输入数据信号INH而具有第一源极电压，则该些P型晶体管开关PM0～PM7的第一源极电压与第一基板电压(AVDD-ΔV)之间的电压差会小于第一源极电压与工作电压(AVDD)之间的电压差。也就是说，由于该些P型晶体管开关PM0～PM7的基板电压由传统的工作电压AVDD降为第一基板电压(AVDD-ΔV)，使得该些P型晶体管开关PM0～PM7的源极与基板之间的跨压变小，故可有效减少其基板效应。

当第一输入数据信号INH具有趋近工作电压AVDD的一半(亦即半电压位准AHVDD)的电压时，会使第一源极电压趋近工作电压AVDD的一半(亦即半电压位准AHVDD)。当第一输入数据信号INH具有趋近工作电压AVDD的电压时，会使第一源极电压趋近工作电压AVDD且特定电压差ΔV趋近于零。

如图4B所示，数字模拟转换器电路中的数字模拟转换器可包含多个N型晶体管开关NM0～NM7。该些N型晶体管开关NM0～NM7依序彼此串接且该些N型晶体管开关NM0～NM7的栅极分别接收控制信号SB0～SB7。该些N型晶体管开关NM0～NM7的基板可耦接第二基板电压(AGND+ΔV)，且第二基板电压(AGND+ΔV)可由基板电压控制单元(图未示出)提供，但不以此为限。第二基板电压(AGND+ΔV)可以是接地电压AGND加上特定电压差ΔV。举例而言，特定电压差ΔV可以是2伏特，但不以此为限。

于实际应用中，第二基板电压(AGND+ΔV)的大小可根据该些N型晶体管开关NM0～NM7的元件特性而决定，只要能够达到降低晶体管开关的启动电阻与临界电压并避免产生顺偏导通的情况即可，可视实际需求而调整。

若该些N型晶体管开关NM0～NM7的源极接收第二输入数据信号INL而具有第二源极电压，则该些N型晶体管开关NM0～NM7的第二源极电压与第二基板电压(AGND+ΔV)之间的电压差会小于第二源极电压与接地电压AGND之间的电压差。也就是说，由于该些N型晶体管开关NM0～NM7的基板电压由传统的接地电压AGND上升为第二基板电压(AGND+ΔV)，使得该些N型晶体管开关NM0～NM7的源极与基板之间的跨压变小，故可有效减少其基板效应。

当第二输入数据信号INL具有趋近工作电压AVDD的一半(亦即半电压位准AHVDD)的电压时，会使第二源极电压趋近工作电压AVDD的一半(亦即半电压位准AHVDD)。当第二输入数据信号INL具有趋近接地电压AGND的电压时，会使第二源极电压趋近接地电压AGND且特定电压差ΔV趋近于零。

于实际应用中，图4A中的彼此串接的该些P型晶体管开关PM0～PM7的一端可如同图2一样耦接至运算放大器OP的第二输入端+且运算放大器OP的第一输入端－与输出端彼此耦接，而该些P型晶体管开关PM0～PM7的另一端则可如同图2一样耦接至分压电阻串RS的一端或任两个相邻的分压电阻R之间，以接收第一输入数据信号INH。

同理，图4B中的彼此串接的该些N型晶体管开关NM0～NM7的一端可如同图2一样耦接至运算放大器OP的第二输入端+且运算放大器OP的第一输入端－与输出端彼此耦接，而该些N型晶体管开关NM0～NM7的另一端则可如同图2一样耦接至分压电阻串RS的一端或任两个相邻的分压电阻R之间，以接收第二输入数据信号INL。

接着，请参照图5A及图5B，图5A及图5B分别示出本发明与现有技术的晶体管开关的导通电阻RON与临界电压VTH对漏极-源极电压VDS的比较图。

如图5A所示，本发明与现有技术的晶体管开关的导通电阻曲线分别为RON1与RON0，若以漏极-源极电压VDS等于4伏特为例，可明显发现：本发明的晶体管开关的导通电阻曲线RON1低于现有技术的晶体管开关的导通电阻曲线RON0。

如图5B所示，本发明与现有技术的晶体管开关的临界电压曲线分别为VTH1与VTH0，若以漏极-源极电压VDS等于4伏特为例，可明显发现：本发明的晶体管开关的临界电压曲线VTH1低于现有技术的晶体管开关的临界电压曲线VTH0。

根据图5A与图5B可知：由于本发明将数字模拟转换器电路中的该些P型晶体管开关的基板电压由传统的工作电压AVDD降为第一基板电压(AVDD-ΔV)并将该些N型晶体管开关的基板电压由传统的接地电压AGND上升为第二基板电压(AGND+ΔV)，使得该些P型晶体管开关与该些N型晶体管开关的源极与基板之间的跨压均会变小，故可有效减少其基板效应，达到降低晶体管开关的启动电阻与临界电压并避免产生顺偏导通的具体功效。

根据本发明的另一具体实施例为一种数字模拟转换器电路运作方法。于此实施例中，数字模拟转换器电路运作方法用以运作源极驱动装置中的数字模拟转换器电路。数字模拟转换器电路包含多个P型晶体管开关、多个N型晶体管开关及基板电压控制单元。该多个P型晶体管开关彼此串接且该多个N型晶体管开关彼此串接。基板电压控制单元分别耦接该多个P型晶体管开关的基板与该多个N型晶体管开关的基板。

请参照图6，图6示出此实施例中的驱动电路运作方法的流程图。如图6所示，数字模拟转换器电路运作方法可包含下列步骤：

步骤S10：决定特定电压差；

步骤S12：将工作电压减去特定电压差得到第一基板电压并控制该多个P型晶体管开关的基板具有第一基板电压；以及

步骤S14：将接地电压加上特定电压差得到第二基板电压并控制该多个N型晶体管开关的基板具有第二基板电压。其中，工作电压会高于接地电压。

于实际应用中，步骤S10根据该多个P型晶体管开关与该多个N型晶体管开关的元件特性决定特定电压差的大小，以降低该些晶体管开关的启动电阻与临界电压并避免产生顺偏导通的情况。

若该多个P型晶体管开关的源极接收第一输入数据信号而具有第一源极电压，则该多个P型晶体管开关的第一源极电压与第一基板电压之间的电压差会小于第一源极电压与工作电压之间的电压差。当第一输入数据信号具有趋近工作电压的一半的电压时，会使第一源极电压趋近工作电压的一半；当第一输入数据信号具有趋近工作电压的电压时，会使第一源极电压趋近工作电压且特定电压差趋近于零。

若该多个N型晶体管开关的源极接收第二输入数据信号而具有第二源极电压，则该多个N型晶体管开关的第二源极电压与第二基板电压之间的电压差会小于第二源极电压与接地电压之间的电压差。当第二输入数据信号具有趋近工作电压的一半的电压时，会使第二源极电压趋近工作电压的一半；当第二输入数据信号具有趋近接地电压的电压时，会使第二源极电压趋近接地电压且特定电压差趋近于零。

相较于现有技术，本发明的数字模拟转换器电路及其运作方法通过根据其晶体管开关的元件特性改变基板电压位准的方式来减少现有的晶体管开关的基板效应，使得晶体管开关的启动电阻与临界电压能够降低并可避免产生顺偏导通的情况，由以加快数字模拟转换器电路的反应速度，也不会影响到通道运算放大器提供输出信号对液晶面板充电的充电时间，有利于后端通道运算放大器电路的设计。

由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开了的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所公开了的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。