TW200803184A - Digital-to-analog data converter and method for conversion thereof - Google Patents

Description

200803184 .......⑺ Htwf.doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種資料轉換，且特別是有關於—種 將數位輸入訊號轉換成類比輸出電流的數值類比資料轉換 裔’其適用於譬如有機發光顯示器（OLED)等裝置中的資料 轉換。 貝碑 【先前技術】 馨 數位類比資料轉換器的用途非常廣泛，舉例來說，有 機电光顯示(OLED)面板的驅動器必須利用數位類比二》 料轉換器接收數位控制電路傳送過來的像素(pixel)資料1 轉換成類比電流訊5虎以驅動面板。再者，驅動器還可利^ 另外的兩個數位類比資料轉換器提供使用者自由 的對比與亮度變化。 扳 快閃式（flash)數位類比資料轉換器可分為電壓模式 (voltage-mode)、充電模式（charge-m〇(je)以及電流模 (current-mode)三種模式。其中，電壓模式數位類比資料轉 • ㈣係利用—串電阻器分壓絲示所需的類比輸出值，而 充電模式數位類比資料轉換器係利用多個不同大小的電容 器去表示所需的類比輸出值。然而，上述兩種模式的輪^ 分別會受電阻器以及電容器的精確度之影響，且在晶片上 實現電容器需要極大的面積。 。所以，-般應用上會採用電流模式數位類比資料轉換 為，譬如階層（segment)電流模式數位類比資料轉換器，其 利用參考電机產生為產生定電流，並透過電流鏡(⑽恤 6 200803184 i*” 17317twf doc/g mirror)將之映射至多個電流源，例如接收的數位輸入訊號 為(M+L)位元，則需要2m+L個電流源。然後，利用開關切 換這些電流源來輪出所需要的類比輸出電流。 更詳細地說’先將接收的數位輸入訊號切割為具有Μ 位元的束南有效位元組(m〇st |^ts)以及具有L位 元的最低有效位元組(least significant bits)以分別處理。再 利用/m度σ十解碼器（thermometer decoder)分別解碼最高有 馨 =位兀組與最低有效位元組，並將第一組電流源（其具有 2M個電流源)與第二組電流源(其具有妒個電流源)解碼後 的訊號送至輸出端點，進而產生與數位輸入訊號相應的類 比輸出電流。 ' 明顯地，這種階層電流模式數位類比資料轉換器之電 路架構及功率消耗隨著數位輸入訊號之位元的增加而^ 加，甚至以指數方式增加。因此，需要一種架構更簡單且 功率消耗更低的數位類比資料轉換器，以應付日趨複雜的 電路架構。 $ ^ φ 【發明内容】 本發明的目的其中之一就是在提供一種數位類欠 轉換器及一種數位類比資料轉換方法，其用以將數位 訊號轉換成類比輸出訊號，可適用於譬如有機發光顯 (0LED)等裝置中的資料轉換。 本發明提出一種數位類比資料轉換器，用w脸虹 Μ將數位於 入訊號轉換成類比輸出訊號。數位類比資料轉換哭勺八’ 存器、解碼器、轉換單元以及輸出單元。暫在哭^匕各暫 句廿為用以接收 17317twf.doc/g 200803184 並暫存數位輸人喊，其愤位輸人訊號包含最高有效位 低有效位元組。解碼器電性連接至暫存器，其用 =一 碼最低有效位元組並以解碼過的最低有效 兀、’且控制訊號，以及在第二綱解碼最高有效 並:ΓΓ的最高有效位元組作為第二控制訊號。 轉換早兀電性連接至解碼器，翻 一轉換電流，以及在第二期間根據;:控 制出弟二轉換電流。輪出單^電性連接至轉換單 几，』以在第-期間暫存第一轉換電流， =轉換電流並舆暫存的第一轉換電流結合作 本發明提出-種數位類比資料轉換方法，用以將數位 輸入訊賴換成㈣喊。數 方法 含，，入訊號，其中數位輸入訊號包 元組並以解碼過的最低有效位元組作為第—控=1 最高有效位元組並以解碼過的最高有效位;第解： 制控成第二轉換電= ί流作為舰=訊^弟―轉換電流與放大的第二轉換 本發明之數位類比資料轉換器因採 別對數位輸人職的最低有效位元_最^換早4 行數位類比資料轉換，因此架構簡單。再Ϊ， 17317twf.d〇c/g 200803184 在進行最高有效位元組轉換時所需的電流係基於最 耗。’位元組轉換時所需的電流，因此大幅地降低功率消 易慯為上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 明如下。、方杈佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 【實施方式】 換哭：二照t發明一實施例所繪示的數位類比資料轉 。^照圖卜數位類比資料轉換器1〇〇包 :以，點ουτ。其中，暫存㈣。接收數位: =’ 度計解碼器120電性連接至暫存器ιι〇，轉換 电性連接至溫度計解碼器120 ’而輸出單元140 二轉換單元m。此外，輪出單元14G包含輸出 =、電流放大器142以及電流暫存器143。輸出節點 τ電性連接至電流放大器142與電流暫存器ι43， 合電流放大ϋΐ42與電流暫存器143的輸出作為類比輸;; 訊號。 ^暫存益U0用以接收並暫存數位輸入訊號，以供溫度 十解碼态120項取欲處理的資料。轉換單元Bo包含多個 電流供應器丨31〜13X ’且每-個電流供絲分別根據接 收到的控制訊號決定是否提供電流至輸出單元14〇，其中 ^==2^-1。在這裡，可以設計成電流供應器131〜ΐ3χ提供 至輪出單元140的輸出電流實質上相同，此種轉換方式與 9 20080318+ 17317twf.doc/g 傳統的二進制權重(binaryWeighted)轉換不同，而被稱為線 性權重(linearly weighted)轉換。 、依照本發明的觀念，將(M+L)位元的數位輸入訊號切 奢J為具有Μ位元的最高有效位元組以及具有L位元的最低 有效位元組以分別處理，其中M與L為正整數且。 ^第一期間，溫度計解碼器120解碼最低有效位元組並以 ，碼過的最低有效位元組作為第一控制訊號，以控制轉換 單元130根據第一控制訊號輸出第一轉換電流Itmp，l。此 時，在輸出單元140中，輸出開關141切換到端點c，即 鈿點A與C形成通路。因此，輸出開關141導接第一轉換 電流Itmp，l至電流暫存器143，並由電流暫存器143暫存 第一轉換電流Itmp，1。 、，在第二顧，溫度計解碼器]2〇解碼最高有效位元組 並以解碼-過的最高有效位元組作為第二控制減，以控制 轉換單7L 130根據第二控制訊號輪出第二轉換電流 Itmp，2。此時，在輸出單元14〇中，輸出開關i4i切換到 • 端? B，即端點A與B形成通路。因此，輸出開關141導 ，第二轉換電流Itmp，2至電流放大器142，並由電流放大 斋142將第二轉換電流Itmp，2放大斤倍。最後，在輸出節 點OUT結合電流暫存器143輸出的第一轉換電流工卿^ 以及電流放大器142輸出的放大2L倍的第二轉換電流 Itmp，2作為類比輸出訊號。 一般而言，若M+L為偶數則設計成M等於L，若μ+£ 為奇數則設計成Μ等於L-卜如此可用最少的電流供應器 17317twfdoc/g 200803184 以使架構簡單且功率消耗低。 組的轉換單元應用來處理最^者’將4理最低有效位元 位元組轉換後的贼電流訊:^位讀再放大最高有效 別對最低有效位元組盎最^二亦即採㈣—轉換單元分 轉換圖=::Γ:二:=_料 轉換器之方塊圖，;二的數位類比資料 =有:位元的最高有：==元: 取低有效位兀組。圖4綸. υ 哭中、旧产舛醢m。。％、θ為圖2所示數位類比資料轉換 时中皿度推碼為22㈣輸入/輸出之關係。 ，同時參照圖2與圖4，由於數 位輪入訊號’因此暫存器 的暫存器。而且，由於最低有效位元組具有3 口此溫度計解碼器220接收3位元的輸人訊 元的控制訊號。並且’控制訊號的‘-位 Γ24〇 Γ —個電流供應器以決定是否提供電流至輸出單 ㈣供需要7個電流供應器’即轉換單元230包含 包抓供應态231〜237。 個雷t例巾，每—個電流供應11包含—侧關與一 ’，、巾開關根據控制魏決定衫導接電流源的 雨私机至輸出單元。以電流供應器、23 器Ml包含開關250與電流源雇。其中，開關25〇驾 收到邏輯1的控制訊號，開關250 “導通，，，此時開關25〇 刀換到立而點Y (即端點义與γ形成通路)以使電流源鳩的 11 200803184^ 17317twf.doc/g 輸出電流i導接到輸出單元24i反 到邏輯0的控制訊號，開關250 “斷開，、：1若接收 換到端叫即端點X與Z形成通路)以二 ==:r~，低 位元==，，，，位輸人訊號為“_11G”，則最高有效 、、Θ^為_ ’喊做錄元組為“11G”。在帛一期間， 解碼$ 220接收最低有效位元組“UG，，，根據圖4 解碼器輪^輸出關係’溫度計解碼器220將 ^古二:^/⑴⑴〜控制訊號〜⑴⑴”從最左邊的 =有效位疋(即‘‘〇，，)到最右邊的最低有效位元（即“门，這 流㈣電流供應器231〜237的開關，其中電 2。、二了 .、的開關250斷開，而其它電流供應器232〜 61，二=導通。所以’第一轉換電流1吨1之電流值為 輸出^ 241導接第一轉換電流至電流暫存器 ，亚由電流暫存器243暫存第一轉換電流。 你- ^‘者’在第二期間，溫度計解碼器220接收最高有效 r:二且危〇!° ’根據圖4所示的溫度計解碼器輸入/輸出關 味“ ’凰又计解碼态220將輸出控制訊號“0000011，，。控制訊 =\Γ〇0011这七個位兀分別控制電流供應器231〜237的 開關’其中電流供應器231〜235的開關斷開，而電流供 12 17317twf.doc/g 200803184

^ i A A VT 應裔236與237的開關導通。所以，第二轉換電流Itmp，2 之電流值為21，輪出開關241導接第二轉換電流Itmp，2至 電流放大益242 ’並由電流放大器242放大8(=23)倍而變 成161。最後，在輪出節點out結合電流暫存器243輸出 的值為61之第一轉換電流Itmp，l以及電流放大器242輸出 的值為161之第二轉換電流Itmp，2作為類比輸出訊號，因 此對應到數位輸入訊號“〇1〇11〇”的類比輸出訊號之電流值 為 221 〇 圖3A與圖3B繪示為圖2所示數位類比資料轉換器中 電流供應恭的開關之實施例，在此以電流供應器231的開 關25f為例。請參照圖3A，開關25〇的一種實施方法係由 =個三端開關301所構成，三端開關3〇1若接收到控制訊 唬CT的某一位元為邏輯〗則切換到端點γ，若接收到某 位元為邏輯0則切換到端點Z。請參照圖3B，開關250 的另種貫施方法係由兩個二端開關311與312所構成。 一端開關311若接收到控制訊號CT的某一位元為邏輯1 則導接其兩端的訊號，此時另一個二端開關312必須接收 控，訊號〜CT中與上述某—位元相應的位元，故不導接其 兩端1訊號。顯然地，由於控制訊號CT與〜CT互補，所 以一鈿開關311與312其中一個導接訊號則另一個不導接 訊號。 圖5繪不為圖2所示數位類比資料轉換器中轉換單元 23〇之方塊圖。請參照圖5，以電流供應器231為例，其開 關250採用圖3B所示的開關設計方式。另外，電流源260 13 17317twf.doc/g 200803184 由一個NMOS電晶體配合參考電流產生器57〇實現。其 中’參考電W產生态570接收電壓vref，並利用運算放大 裔571作回授控制以更穩定的電壓偏壓電晶體。電晶 體572〜575形成一電流鏡，其將電晶體574的電流映射 到電晶體575的電流，再透過電晶體576產生電壓偏 壓電流源260以產生固定電流I。 圖6為依照本發明再一實施例所緣示的數位類比資料 轉換器之錢目’其與目2所雜鋪比資料轉換哭細 相似。請同時參_ 2朗6，二者不同處在於轉^單元 的設計方式，凡熟習此技藝者應可輕易了解，在此 做描述。雖然上述實施例以具偶數個位元的數位輸入訊 為例，但是㈣修正亦可_於具奇數個位元的數位輸二 訊號。舉例來說，若數位輸入訊號為“1001010”，則最古右 效位元組為‘嘗，，而最低有效位元組為“細，，，t 述具偶數個位元的触以訊號之處财^，即可。 表T、上所述，本發明之數位類比 = ，單元分別對數位輸入_的最低有 =兀組進仃？位類比資料轉換，因此架構簡單。再：， 換單元在進行最高有效位元組轉換時所需的中 有效位元組轉換時所需的電流 雖然本發明已以較佳實施 14 200803184, 17317twfdoc/g 和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為依照本發明一實施例所繪示的數位類比資料轉 換器之方塊圖。 圖2為依照本發明另一實施例所繪示的數位類比資料 轉換器之方塊圖。 圖3A與圖3B繪示為圖2所示數位類比資料轉換器中 電流供應器的開關之實施例。 圖4繪示為圖2所示數位類比資料轉換器中溫度計解 碼器的輸入/輸出之關係。 圖5繪示為圖2所示數位類比資料轉換器中轉換單元 之方塊圖。 圖6為依照本發明再一實施例所繪示的數位類比資料 轉換器之方塊圖。 【主要元件符號說明】 100、200、600 :數位類比資料轉換器 110、210、610 :暫存器 120、220、620 :溫度計解碼器 130、230、630 :轉換單元 131〜13X、231〜237、631〜637 :電流供應器 140、 240、640 :輸出單元 141、 241、641 :輸出開關 142、 242、642 :電流放大器 15 200803184, i7317twf.d〇c/g 143、243、643 ··電流暫存器 250、650 :開關 260、660 :電流源 301 :三端開關 311、312 :二端開關 570 :參考電流產生器 571 :運算放大器 572〜576 :電晶體 R :電阻 OUT :輸出節點 A、B、C、X、Y、Z :節點 Itmp :第一或第二轉換電流 CT、〜CT :控制訊號

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Claims (1)

173I7tw£doc/g 200803184 十、申請專利範圍： 1·一種數位類比資料轉換器，用 轉換成-類，出訊號，該數位類比資料轉訊號 一暫存益，用以接收並暫存仏、。。匕δ . 數位輸入訊號包含H =趙倾，其中該 組’· 取同有效位输以及—最低有效位元 一解碼器，電性連接至該暫存 第-期間解碼該最低有效位元組:::解以在-位元組作為-第-控制訊號，《及在第低有效 過的該最高有效 期 二期間根據該第二押制1萝妗屮:^以及在该弟 4山扣 制虎輸出—弟二轉換電流；以及 輸出早兀，電性連接至該轉換單 期間暫存該第-轉換雷力，以及用以在该弟一 韓拖^及在_二期間放大該第二 广减該帛—賴電紐合作為該誠輸出訊號。 範圍第1項所述之數位類比資料轉換 7、中§该取鬲有效位元組具有M位元、該最低有效位 位元且M+L為偶數時，等於L’其中_ 。。3.如申請專利範圍第1項所述之數位類比資料轉換 為’其中當該最高有效位元組具有Μ位元、該最低有效位 17 17317twf.doc/g 200803184 元組具有L位元且]^+1兔大 與L為正整數。 馮可數時，Μ等於L_i，其中M 4·如申清專利範圍第 器，其中當該最高有效位-項所述之數位類比資料轉換 元組具有L位元時，組具有M位元且該最低有效位 轉換電流妙倍，其中單元在該第二期間放大該第二 5·如申請專利範園第、L為正整數且L。 器，其中該轉換單元句八夕項所述之數位類比資料轉換 流供應器在該第1 個電流供應器，且每一該些電 電流至該輸出單元;控制訊號決定是否提供 決定是否提供電流至該輸出=期間根據該第二控制訊號 6·如申請專利箣圖楚 器，其中每一該些ϋ述之數位類比資料轉換 且該Η關,姑穿 1、應态包含一開關以及一電流源， 乂开 口乂弟一_間根據該第一 — ’、 該電流源的輸出電流至該輸出單疋疋否導接 出單元。 疋疋否¥接该電流源的輸出電流至該輸 如申％專利範圍第6 器，其中每—該此带、ώ /、夂數位頒比貧料轉換 8石由咬由二包抓源的輸出電流實質上相同。 .口申岣專利範圍第7項所述之數位 器，其中該解碼nn度計解抑之數位舰貪料轉換 哭，：t:請，範圍第8項所述之數位類比資料Μ拖 口口 中^该最高有效位元植JL古Λ/ί / — 、料I換 元組具有L·位元且Μ等於、L時兮位該最低有效位 等於日守，该溫度計解碼器在該第 200803184^ 173I7twf.doc/g -期間解碼具L位元的該最財效位元組，並輸出且^ 號以每—位元分別控制該些電流供應 益的開關¥通或斷開，以及在該第二期間解碼具l位元的 該最高有效位元組，並輸出具2M位元的該第二控制猶 以每一位元分別控制該些電流供應器的開關導通或斷開，υ 其中IV[與L為JL整數。

10·如申凊專利範圍第8項所述之數位類比資料轉換 器，其中當該最高有效位元組具有Μ位元，該最低有二位 元組具有L位元且Μ等於L · 1時，該溫度計解碼器在該第 一期間解碼具L位元的該最低有效位元組，並輪出具 位元的該第一控制訊號以每一位元分別控制該些電流供應 器的開關導通或斷開，以及在該第二期間解碼該最高有效 位元組，並輸出具2L-1位兄的該第二控制訊號以每_位元 分別控制該些電流供應器的開關導通或斷開，其中MikL 為正整數。 /'

11·如申請專利範圍第1項所述之數位類比資 器，其中該輸出單元包含： 、… 一電流暫存器，用以暫存該電流暫存器的輪入電流； 一電流放大器，用以放大該電流放大器的輪入電流· 一輸出開關，用以在該第一期間導接該第—轉換電流 至該電流暫存器以暫存該第一轉換電流，以及在^第二= 間導接該第二轉換電流至該電流放大器以放大該第二轉換 電流；以及 ' 19 17317twf.doc/g 200803184, 器，：:=3連接至該電流暫存器與該電流放大 出訊號係結合該電流比輪出訊號，其切類比輸 !2.-種_貞^^^電流放大㈣輪出電流。 號轉換成-類比輪出訊於…勒法’用以將射立輸入訊 接收該數位輪入訊；^數+位類比資料轉換方法包含·· 高有效位灿以及—最«包含一最 •組並以解碼過的 制訊號轉換成—第2換ς控制訊號’以及將該第一控 针ΐ右ΐ:期:解碼該最高有效位元組並以解碼過的 ，亥取二有效位兀組作為一第二控制訊號，以及將 控 制訊號轉換成-第二轉換電流並放大該第二轉換電流；以 及 結合該第-轉換電流與放大的該第二轉換電 類比輸出訊號。 • 13.如申料鄕圍第12顧述之數位祕資料轉換 方法’其中當該最高有效位元組具有M位元、該最低有效 • 位元組具有L位元且M+L為偶數時，Μ等於l，i Μ - 與L為正整數。 ^ Μ.如申請專利範圍第12項所述之數位類比 方法，其中當該最高有效位元組具有Μ位元、該最低效 位元組具有L位元且M+L為奇數時，Μ等於，直 與L為正整數。 〃 Τ 20 200803184, I7317twf.d〇c/g 15.如申請專利範圍第12項所述之數位類比資料轉換 方法，其中當該最高有效位元組具有Μ位元且該最低有效 位元組具有L位元時，在該第二期間放大該第二轉換電流 2L倍，其中Μ與L為正整數且MSL。 16·如申請專利範圍第12項所述之數位類比資料轉換 方法，更包含暫存該數位輸入訊號。 17.如申請專利範圍第12項所述之數位類比資料轉換 方法，其中在該第一期間解碼該最低有效位元組以及在該 第二期間解碼該最高有效位元組皆係以溫度計解碼方式。 21