TW200931814A - Digital-to-analog converter and the method thereof - Google Patents

Description

200931814 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 i特別是有 本發明是有關於一種顯示器的驅動電路 關於一種驅動電路中之數位類比轉換器。 • 【先前技術】 習知技藝者應知目前已有多種數位類比轉換器可供選 ❹ 一歹'如電阻串數位類比轉換器（R-string DAC)等。第i圖 種傳統的電阻率數位類比轉換器。電阻串數位類比 轉換盗_包含選擇n 122以及多個電阻112。藉著選擇器 =2’可對應於數位輸人信號而將電阻ιΐ2間的連接點選擇 換連接至輪出的節點。此處被選擇出而連接至輸出 點的連接點電壓，即為此數位輸人信號的單調加。⑽ 類比表現〇 7 有機發光二極體（0LED)顯示器的驅動電路，常會使用 ❹數位類比轉換器來調整OLED畫素的亮度、對比度或灰階 ，。對於電流式的主動矩陣有㈣光二極體（am〇led)顯示 器而=，其數位類比轉換器最終輸出的應該是電流而非電 壓’如此才能夠良好地驅動其〇LED晝素。舉例來說，此 2位颁比轉換gg可能為純電流式的架構，藉由使用不同長 見比的電晶體來倍增電流以調整其輸出。 然而，當這種純電流式架構的數位類比轉換器需要提 (、更户種輸出的變化時，例如當數位輸入信號的位元變得 更多或是在設計上想要表現更多灰階值時，上述的電晶體 200931814 • 在驅動電路中就必須佔用更多寶貴的空間。或者，若是改 . 用純電壓式架構的數位類比轉換器來將先選擇出的電壓值 再轉換成電流’則其電路不但會相當複雜而且也可能難以 . 決定其電阻串上每個連接點的電壓，因此會增加整個電路 設計上的困難度。 【發明内容】 0 本發明之一目的是提供一種數位類比轉換器，可減少 其電路所佔用的空間，並可減少電路設計的複雜度。 根據本發明之一實施例，此數位類比轉換器係用以將 (χ+γ)位元輸入字轉換成電流信號，其中（χ+γ)位元輸入字 包含X位元最高位（MSB)子字以及γ位元最低位（LSB)子 字。此數位類比轉換器包含X位元電壓數位類比轉換部分 以及Y位元電流數位類比轉換部分。χ位元電壓數位類比 轉換邛为會對應於X位元MSB子字產生中間電壓^ γ位元 ❹ 電"IL數位類比轉換部分會對應於該中間電壓產生參考電 流，並輸出將參考電流乘以參數而得之電流信號，其中此 參數係對應於Y位元LSB子字。 本t明之另一目的是提供一種數位類比轉換方法，可 簡化其在實體化時電路上的複雜度。 根據本發明之另一實施例，此數位類比轉換方法係用 以將（X+Y)位凡輪入字轉換成電流信號，其中（χ+γ)位元輸 入字包含χ位元最高位（MSB)子字以及Υ位元最低位（LSB) 子子。此數位類比轉換方法包含：對應於X位元mSB子字 200931814 產生中間電壓；對應於中間電壓產生參考電流；將參考電 流乘以參數而得出電流信號，其中此參數係對應於γ位元 LSB子字。 【實施方式】 •第2圖係根據本發明之一實施例繪示一種數位類比轉 換器。數位類比轉換器200係用以將（X+Y)位元輸入字轉換 成電流信號，且此（X+Y)位元輸入字包含X位元最高位 ^ (MSB)子字以及Y位元最低位（LSB)子字。此數位類比轉換 器200包含有X位元電壓數位類比轉換部分202以及Y位 元電流數位類比轉換部分204°X位元電壓數位類比轉換部 分202會對應於X位元MSB子字產生中間電壓VM。Y位 元電流數位類比轉換部分204會對應於中間電壓VM而產生 參考電流Iref ’並輸出將參考電流Iref乘以一參數而得之 電流信號，其中此參數係對應於Y位元LSB子字。 (X+Y)位元輸入字可為一個數位信號，例如數位影像信 〇 號、數位聲頻信號或其他需要被轉換成電流信號的數位信 號。在此實施例中，數位類比轉換器200被用於有機發光 二極體（OLED)顯示器的驅動電路中，來調整OLED畫素的 亮度、對比度或灰階值。因此，（X+Y)位元輸入字為數位影 像信號，而電流信號則為灰階電流。再者，（X+Y)位元輸入 字在此被假設為六位元輸入字，X位元MSB子字被假設為 二位元MSB子字，以及Y位元LSB子字被假設為四位元 LSB子字。 7 200931814 第3圖係根據此實施例緣示其乂位元電壓數位類 ，部分2WX位元電壓數位類比轉換部分2()2包含有數個 兒阻312以及選擇器.322。電阻312係電性串聯於高參考電 • 壓：H與低參考電壓vL之間，以提供複數個電壓準位。選 . 擇态322耦接至串聯的電阻312,並根據χ位元Msb子字 選擇出上述電壓準位其中之一來作為中間電壓Vm。 、更具體地說，選擇器322包含數條選擇線324，且各條 ❹ 選擇線324分別耦接於串聯之電阻312間的一個連接點。 各條選擇線324上具有數個切換元件326，且分別由χ位 元MSB子子中的一個位元（例如b4或b5)來控制各個切換 元件326的開關。在實作上，用來切換切換元件開關 ，可能是X位元MSB子字中的一個位元（例如Μ或b5)或 习倉b疋s亥位元的補數（例如b4b或b5b)。藉著選擇器， 電阻312間連接點的電壓可被選擇地切換連接至輸出的節 ，α而成為X位元MSB子字的單調（monotonic)類比表現。 Q 茶照第2圖’ Y位元電流數位類比轉換部分204包含 兒阻214以及電流鏡224。電阻214會將中間電壓轉換 成麥考ii流IREP。也就是說，χ位元電壓數位類比轉換部分 202會將中間電壓提供至運算放大器216，且中間電壓 Vm則藉著運算放大器216兩輸入端的虚擬連接而被施加於 %阻214的一端。當運算放大器216之輸出端得到電壓時， 即在X位元電壓數位類比轉換部分202產生中間電壓vM 的時候，電晶體226就會被導通。 其他類型的電子元件也可被用來當成上述的電阻 8 200931814 214 ’以達成中間電壓Vm與參考電流Iref間的轉換，例如 使用電晶體或其他的轉換電路。第4圖係根據此實施例繪 示其電流鏡224。電流鏡224會將倍數之參考電流IREF分別 複製至複數個電流路徑，其中各個電流路徑係分別根據γ 位元LSB子字之一個位元（例如b〇，bl，b2或b3)來決定其 是否導通’且電流信號為導通之該些電流路徑所流過之電 流的總和。 更具體地說，各個電流路徑包含有相互串聯之電晶體 414以及開關424。開關424係被γ位元LSB子字之一個 位元（例如b0, b 1，b2或b3)所控制，且兩個電流路徑之電晶 體414具有不同的長寬比（iength_t0_width ratio)(M)。也就 是說’可以依靠開關424的導通與否以及電晶體414的不 同長寬比來決定上述用來倍增參考電流Iref的參數。 當電晶體414具有不同的長寬比（例如μ分別為1、2、 4、8)時，電流鏡224就能夠對最後所得之電流信號提供更 多種電流量的選擇。舉例來說’當具有四個位元b〇、bl、 b2及b3的四位元LSB子字被輸入γ位元電流數位類比轉 換部分204時’電流鏡224應該可以選擇輸出十六種不同 電流量的電流信號。 此實施例將電流式的數位類比轉換器及電壓式的數位 類比轉換器組合在一起，各部分分別進行輸入字中部分位 元的轉換。因此’可減少整個數位類比轉換器所佔用的面 積’並可改善有機發光二極體顯示器之驅動電路的整體設 計方式。 9 200931814 另一方面，本發明的實施例也提出一種數位類比轉換 方法。第5圖係根據本發明之一實施例繪示此數位類比轉 換方法的流程圖。（X+Y)位元輸入字包含X位元最高位 (MSB)子字以及Y位元最低位（LSB)子字。首先，對應於X 位元MSB子字產生中間電壓VM (步驟502)。接著，對應於 此中間電壓VM來產生參考電流IREF (步驟504)。然後，將 參考電流IREF乘以參數而得出電流信號，且此參數係對應 於Y位元LSB子字（步驟506)。 (X+Y)位元輸入字可為一個數位信號，例如數位影像信 號、數位聲頻信號或其他需要被轉換成電流信號的數位信 號。在此實施例中，（X+Y)位元輸入字為數位影像信號，而 電流信號則為灰階電流。再者，（X+Y)位元輸入字在此被假 設為六位元輸入字，X位元MSB子字被假設為二位元MSB 子字，以及Y位元LSB子字被假設為四位元LSB子字。 更具體地說，上述得出電流信號之步驟可將倍數之參 考電流Iref分別複製至複數個電流路徑，其中各個電流路 徑係分別根據Y位元LSB子字之一個位元來決定其是否導 通，且電流信號為導通之該些電流路徑所流過之電流的總 和。因此，可以依靠電流路徑的導通與否以及電流路徑所 流過之電流量來決定上述用來倍增參考電流Iref的參數。 此實施例結合電流式與電壓式等兩種數位類比轉換方 式來達成數位輸入字與電流信號之間的轉換。因此，可提 高轉換過程的表現，例如減少其實體電路所佔用的晶片面 積、減輕電壓擺幅（voltage swing)、降低電力消耗等。 10 200931814 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明’在本發明技術領域中具有通常知識者，在 不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種之更動與潤 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】

第1圖繪示一種傳統的電阻_數位類比轉換器。 第2圖係根據本發明之一實施例繪示一種數位類比轉 換器。 第3圖係根據上述實施例繪示其χ位元電壓數位類比 轉換部分。 第4圖係根據上述實施例繪示其電流鏡。 第5圖係根據本發明之一實施例繪示此數位類比 方法的流程圖。 ' 【主要元件符號說明】 100 :電阻串數位類比轉換器 112 :電阻 122 :選擇器 200 :數位類比轉換器 202 : X位元電壓數位類比轉換部分 204 : Υ位元電流數位類比轉換部分 214 :電阻 200931814 〇 :運算放大器 :電流鏡 :電晶體 :電阻 :選擇器 :選擇線 :切換元件 :電晶體 :開關 、504、506 :步驟 12

Claims (1)

1. 200931814 十、申請專利範圍： 1. 一種數位類比轉換器，將—（χ+γ)位元輸入字轉換 成一電流信號，其中該（χ+γ)位元輪入字包含一 χ位元最 ^(MSB)子字以及- γ位元最低位（LSB)子帛，該數位類 比轉換器包含： 一 X位70電壓數位類比轉換部分，對應於該χ位元 MSB子字產生一中間電壓；以及 〇 一 γ位疋電流數位類比轉換部分，對應於該中間電壓 產生一參考電流，並輸出將該參考電流乘以一參數而得之 該電流信號，其中該參數係對應於該γ位元1^8子字。 2. 如申咕專利範圍第丨項所述之數位類比轉換器，其 中該X位元電壓數位類比轉換部分包含： 複數個％阻，電性串聯以提供複數個電壓準位；以及 選擇為，耦接至串聯之該些電阻，根據該χ位元 Ο 子子垃擇出5玄些電壓準位其中之一來作為該中間電壓。 3. 如申印專利範圍第丨項所述之數位類比轉換器，其 中該Y位元電流數位類比轉換部分包含： 一也阻，將該中間電壓轉換成該參考電流；以及 :電流鏡，將倍數之該參考電流分別複製至複數個電 流路徑，其中各個電流路徑係根據該γ位元⑽子字之位 兀來決定是否導通，且該電流信號為導通之該些電流路徑 所流過之電流的總和。 13 200931814 4. 如申請專利範圍第3項所述之數位類比轉換器，其 中各個電流路徑包含一電晶體以及一開關相互串聯，該開 關係被β亥Y位元LSB子字之一位元所控制，且兩個電流路 徑之電晶體具有不同的長寬比（length-to-width ratio)。 5. 如申請專利範圍第1項所述之數位類比轉換器，其 中該（X+Y)位元輸入字為一數位影像信號，且該電流信號為 一灰階電流。 6· —種數位類比轉換方法，將一（χ+γ)位元輸入字轉 換成一電流信號，其中該（Χ+Υ)位元輸入字包含一 χ位元 最回位（MSB)子字以及一 γ位元最低位（LSB)子字，該數位 類比轉換方法包含以下步驟： 對應於該X位元MSB子字產生一中間電壓； 對應於該中間電壓產生一參考電流；以及 將該參考電流乘以一參數而得出該電流信號，其中該 參數係對應於該Y位元LSB子字。 7.如申請專利範圍第6項所述之數位類比轉換方法， 其中該（X+Y)位元輸入字為一數位影像信號 ，且該電流信號 為一灰階電流。 200931814 8.如申請專利範圍第6項所述之數位類比轉換方法， 其中得出該電流信號之步驟包含： 將倍數之該參考電流分別複製至複數個電流路徑，其 中各個電流路徑係根據該Y位元LSB子字之位元來決定是 否導通，且該電流信號為導通之該些電流路徑所流過之電 流的總和。 9·如申請專利範圍第8項所述之數位類比轉換方法， 其中該些電流路徑所流過之電流量係彼此不同。 15