專利名稱：調壓器及其調壓方法與其應用的電壓產生裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種調壓器，特別涉及一種具有自動歸零技術且不受其所應 用的負載電路連帶的負載效應影響的調壓器。
背景技術：
調壓器(voltage regulator)因為可以提供一個穩定的輸出電壓給其所 應用的負載電路使用，故而廣受許多模擬電路設計者的愛戴。圖1示出了現有調壓器100的電路圖。請參照圖1,當調壓器100在運 作時，運算互導》丈大器(Operational 丁ransconductance Amplifier) OTA的 反相輸入端(-)會接收到一個輸入電壓Vi，同時再依據虛接地的觀念可知，電 阻R,與RJ司的連接節點的電壓也會等于輸入電壓Vi。因此，電阻R,與PM0S 晶體管P。間的連接節點即會產生一個輸出電壓V。UT。接著，再利用電容器CL 以穩定此輸出電壓V。盯后以提供給負載電路101使用。其中，上述的輸出電壓 V,的電壓值即為上述輸入電壓Vi的電壓值乘上(l+R,/R》的倍數，而R,、 112分 別為電阻R,與R2的電阻值，且(1+R,/IU的倍數為運算互導放大器0TA的閉路 增益。依理論上而言，調壓器100應該會提供一個穩定的輸出電壓V。『給其所應 用的負載電路101使用，但是因為運算互導放大器OTA內的差動輸入電路(未 示出)的不匹配，故而會在運算互導放大器OTA的反相輸入端(-)及非反相輸 入端(+)間產生一個輸入抵補電壓(input offset voltage) VQS，由此便會造 成電阻R,與R2間的連接節點的電壓并不會等于輸入電壓Vi，而是輸入電壓Vi 累加輸入抵補電壓V。s的電壓值，所以會導致調壓器100所提供的輸出電壓V0UT 會產生些微的誤差而提供給負載電路101使用，而如此現象并不是所有模擬 電路設計者所欲看到的狀況。因此，為了要解決運算互導放大器OTA內的差動輸入電路不匹配所造成 調壓器100所提供的輸出電壓V。『不精確的問題。該技術領域的研發人員便提 出 一 種自動歸零的技術以解決此類問題。圖2示出了在現有調壓器100中加入自動歸零技術的調壓器200的電路 圖。請參照圖2,調壓器200大部分的電路架構皆與調壓器100相同，而最 大不同處為調壓器200內具有一個自動歸零單元201,此自動歸零單元201 會在第一期間致使開關SW1與SW3同時導通，并將開關SW2截止，如此自動 歸零單元201的電容器Cs上就會存儲一個與運算互導放大器OTA的反相輸入 端(-)及非反相輸入端(+)間的輸入抵補電壓V。s相同電壓極性且電壓值相同的 補償電壓。緊接著，自動歸零單元201會在第二期間致使開關SW1與SW3同時截止， 并將開關SW2導通，如此在第一期間存儲在電容器Cs上的補償電壓便會與運 算互導放大器0TA的反相輸入端(-)及非反相輸入端(+)間的輸入抵補電壓V。s 進行消抵，故而在電阻R,與R2間的連接節點的電壓就會等于輸入電壓Vi，所 以調壓器100所提供的輸出電壓V隨即不會產生誤差，并且能夠精確地提供給 負載電路101使用。依理論上而言，圖2所揭露的自動歸零單元201確實可以解決運算互導 放大器OTA內的差動輸入電路不匹配所造成調壓器100所提供的輸出電壓V0 T 不精確的問題，但是在此值得一提的是，自動歸零單元201尚未考慮負載電 路101連帶的負載效應，故若把負載電路101連帶的負載效應考慮進去的話， 自動歸零單元201的電容器Cs在第一期間所存儲的補償電壓就不會是運算互 導放大器OTA的反相輸入端(-)及非反相輸入端(+)間的輸入抵補電壓V。s。上述段落導致的原因是在于當負載電路101的負載電流瞬間發生變化 時，此類變化的情形便會依循運算互導放大器OTA的閉路反饋路徑而反饋至 運算互導放大器OTA的非反相輸入端(+)，如此便會造成自動歸零單元201的 電容器Cs在第一期間所存儲的補償電壓并非為運算互導放大器OTA的反相輸 入端(-)及非反相輸入端(+)間的輸入抵補電壓VQS,以至于自動歸零單元201 在第二期間時，在第一期間存儲在電容器Cs上的補償電壓便不能與運算互導 放大器OTA的反相輸入端(-)及非反相輸入端(+)間的輸入抵補電壓V。s產生完 全的消抵，所以還是會造成調壓器100所提供的輸出電壓V,不精確的問題。發明內容有鑒于此，本發明的目的就是提供一種調壓器及其調壓方法，其藉由利 用第 一切換單元與第二切換單元以在第 一期間與第二期間分別提供運算互導放大器不同的閉路反饋路徑，如此以達到讓自動歸零單元能夠準確地存儲運 算互導放大器的反相輸入端及非反相輸入端間的輸入抵補電壓。本發明的另 一 目的就是提供一種具有上述本發明所提出的調壓器及其調 壓方法的電壓產生裝置。基于上述及其它目的，本發明提供一種調壓器，其包括運算互導放大器、 自動歸零單元、反饋單元、第一切換單元，以及第二切換單元。其中，運算 互導放大器具有反相輸入端、非反相輸入端、第一輸出端及第二輸出端，而 此反相輸入端與非反相輸入端間具有一個輸入抵補電壓。自動歸零單元具有 第一輸入端、第三輸出端及第四輸出端，其第一輸入端用于接收一個輸入電 壓、其第三輸出端耦接運算互導放大器的反相輸入端，而其第四輸出端耦接 運算互導放大器的非反相輸入端。此自動歸零單元用于在第一期間檢測運算 互導放大器的反相輸入端與非反相輸入端間的輸入抵補電壓，并據以產生與 此輸入抵補電壓的電壓極性相同且電壓值相同的補償電壓，且在第二期間將 此補償電壓與運算互導放大器的反相輸入端與非反相輸入端間的輸入抵補電 壓進4亍消才氐。反饋單元具有第 一反饋端及第二反饋端，其第 一反饋端耦接運算互導放 大器的非反相輸入端，且此反饋單元用于決定運算互導放大器的閉路增益。 第 一切換單元具有第二輸入端及第五輸出端，其第二輸入端耦接運算互導放 大器的第 一輸出端，且此第 一切換單元用于在第一期間致使第 一切換單元的 第五輸出端耦接至反饋單元的第二反饋端。第二切換單元具有第三輸入端、 第六輸出端及第七輸出端，其第三輸入端耦接運算互導放大器的第二輸出端， 且此第二切換單元用于在第二期間致使第二切換單元的第六輸出端耦接至反 饋單元的第二反饋端，并且利用其第七輸出端輸出 一個輸出電壓給一個負載 電路使用，其中，此輸出電壓為上述的輸入電壓乘上反饋單元所決定的閉路 增益，且該負載電路的負載電流具有瞬間變化的特性。在本發明的一實施例中，調壓器更包括第一儲能元件，此第一儲能元件 的第 一端耦接第二切換單元的第七輸出端，而第 一儲能元件的第二端則耦接 至一個參考電平。在本發明的一實施例中，自動歸零單元包括第一開關、第二開關、第三 開關，以及第二儲能元件。其中，第一開關的第I端用于當作自動歸零單元 的第一輸入端，來用于接收上述的輸入電壓，而第一開關的第二端則用于當作自動歸零單元的第三輸出端，并且耦接至運算互導放大器的反相輸入端。 第二開關的第一端耦接第一開關的第一端，第二開關的第二端則耦接第三開 關的第I端，而第三開關的第二端則用于當作自動歸零單元的第四輸出端， 并耦接至運算互導放大器的非反相輸入端。第二儲能元件的第 一端耦接第一 開關的第二端，而第二儲能元件的第二端則耦接第二開關的第二端。其中， 上述第一開關與第三開關在第一期間時導通，并在第二期間截止，而上述第 二開關則在第一期間時截止，并在第二期間導通。在本發明的一實施例中，第一切換單元包括第一晶體管與第四開關。其 中，第一晶體管的源極耦接系統電壓，而第一晶體管的柵極用于當作第一切換單元的第二輸入端，并且耦接運算互導放大器的第一輸出端。第四開關的 第 一端耦接第 一 晶體管的漏極，而第四開關的第二端則用于當作第 一切換單 元的第五輸出端，并且耦接至反饋單元的第二反饋端。其中，此第四開關在第一期間時導通，并在第二期間截止，且此第一晶體管為PM0S晶體管。在本發明的一實施例中，當第一晶體管為PM0S晶體管時，反饋單元則包 括第一電阻與第二電阻。其中，第一電阻的第一端用于當作反饋單元的第一 反饋端，并且耦接至運算互導放大器的非反相輸入端，而第一電阻的第二端 則用于當作反饋單元的第二反饋端，并且耦接至第四開關的第二端。第二電 阻的第 一端耦接第一電阻的第一端，而第二電阻的第二端則耦接上述的參考 電平。在本發明的一實施例中，第一切換單元包括第四開關與第一晶體管。其 中，第四開關的第一端用于當作第一切換單元的第五輸出端，并且耦接至反 饋單元的第二反饋端。第一晶體管的漏極耦接第四開關的第二端，第一晶體 管的柵極用于當作第一切換單元的第二輸入端，并且耦接運算互導放大器的 第一輸出端，而第一晶體管的源極則耦接至上述的參考電平。其中，第四開 關在第一期間時導通，并在第二期間截止，且此第一晶體管為麗0S晶體管。在本發明的一實施例中，當第一晶體管為麗0S晶體管時，反饋單元則包 括第一電阻與第二電阻。其中，第一電阻的第一端耦接系統電壓，而第一電 阻的第二端則用于當作反饋單元的第 一反饋端，并且耦接至運算互導放大器 的非反相輸入端。第二電阻的第一端耦接第一電阻的第二端，而第二電阻的 第二端則用于當作反饋單元的第二反饋端，并且耦接至第四開關的第 一端。在本發明的一實施例中，第二切換單元包括第二晶體管與第五開關。其中，第二晶體管的源極耦接系統電壓，而第二晶體管的柵極用于當作第二切 換單元的第三輸入端，并且耦接運算互導放大器的第二輸出端。第五開關的 第一端用于當作第二切換單元的第七輸出端，并且耦接第二晶體管的漏極， 而第五開關的第二端則用于當作第六輸出端并耦接至反饋單元的第二反饋 端。其中，第五開關在第一期間時截止，并在第二期間導通，且第二晶體管為PM0S晶體管。在本發明的一實施例中，當第二晶體管為PM0S晶體管時，反饋單元則包 括第一電阻與第二電阻。其中，第一電阻的第一端用于當作反饋單元的第一 反饋端，并且耦接至運算互導放大器的非反相輸入端，而第一電阻的第二端 則用于當作反饋單元的第二反饋端，并且耦接至第五開關的第二端。第二電 阻的第一端耦接第一電阻的第一端，而第二電阻的第二端則耦接上述的參考電平。在本發明的一實施例中，第二切換單元包括第五開關與第二晶體管。其 中，第五開關的第 一端用于當作第二切換單元的第六輸出端并耦接至反饋單 元的第二反饋端。第二晶體管的漏極用于當作第二切換單元的第七輸出端， 并且耦接第五開關的第二端，第二晶體管的柵極用于當作第二切換單元的第 三輸入端，并且耦接運算互導放大器的第二輸出端，而第二晶體管的源極則 耦接至上述的參考電平。其中，此第五開關在第一期間時截止，并在第二期 間導通，且第二晶體管為麗0S晶體管。在本發明的一實施例中，當第二晶體管為NM0S晶體管時，反饋單元則包 括第一電阻與第二電阻。其中，第一電阻的第一端耦接系統電壓，而第一電 阻的第二端則用于當作反饋單元的第 一反饋端，并且耦接至運算互導放大器 的非反相輸入端。第二電阻的第一端耦接第一電阻的第二端，而第二電阻的 第二端則用于當作反饋單元的第二反饋端，并且耦接至第五開關的第 一端。從另一觀點來看，本發明提供一種調壓方法，其適用于如上述本發明的 調壓器，而此調壓方法包括下列步驟首先，在第一期間，利用第二切換單 元隔離上述輸出電壓反饋至運算互導放大器的非反相輸入端，而同時間再利 用第一切換單元致使運算互導放大器與反饋單元形成一個完整閉路后，以便 于自動歸零單元能準確地檢測運算互導放大器的反相輸入端與非反相輸入端 間的輸入抵補電壓，并且能據以產生上述的補償電壓。接著，在第二期間， 利用自動歸零單元將其在第一期間所產生的補償電壓與運算互導放大器的反相輸入端與非反相輸入端間的輸入抵補電壓進行消抵，并同時間將第一切換 單元的第五輸出端與反饋單元的第二反饋端隔離后，再利用第二切換單元致 使運算互導放大器與反饋單元形成一個完整閉路，以便于在第二切換單元的 第七輸出端上能準確地產生上述的輸出電壓。再從另 一觀點來看，本發明提供一種具有本發明的調壓器的電壓產生裝 置，而此電壓產生裝置包括應用在液晶顯示器的伽馬電壓產生裝置與共享電 壓產生裝置。其中，伽馬電壓產生裝置包括一個分壓模塊，其耦接于第一基 準電壓與第二基準電壓之間，此分壓模塊用于依據第 一基準電壓與第二基準 電壓間的電位差以進行分壓后而產生多數個伽馬電壓，其中，此第一基準電 壓與第二基準電壓是由本發明的調壓器各別所提供的。共享電壓產生裝置包括兩個本發明的調壓器與兩個開關。這兩個調壓器 用于各別提供第一共享電壓與第二共享電壓，且這兩個開關其中之一在液晶 顯示器的液晶顯示面板的第一反轉期間導通，并同時提供第一共享電壓給液 晶顯示面板內的多數個像素使用，而另一個開關則在液晶顯示面板的第二反 轉期間導通，并同時提供第二共享電壓給上述多數個像素使用。本發明所提供的調壓器及其調壓方法，其因為在第 一期間利用第二切換 單元隔離調壓器提供至負載電路使用的輸出電壓與運算互導放大器的閉路反 饋路徑，并同時間利用第 一切換單元以致使運算互導放大器與反饋單元形成 一個完整的閉路后，而讓自動歸零單元能夠不受負載電路的負載電流瞬間發 生變化的影響，以準確的檢測運算互導放大器的反相輸入端與非反相輸入端 間的輸入抵補電壓，并據以產生補償電壓。接著，在第二期間利用自動歸零 單元于第一期間所產生的補償電壓與運算互導放大器的反相輸入端與非反相 輸入端間的輸入抵補電壓進行消抵，且同時間將第一切換單元與反饋單元隔 離后，再利用第二切換單元致使運算互導放大器與反饋單元形成一個完整閉 路，以便于調壓器能準確地產生一個輸出電壓給負載電路使用。為讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉本發明的較佳實施例，并配合附圖，作詳細iJL明如下。
圖1示出了現有調壓器100的電路圖。圖2示出了在現有調壓器100中加入自動歸零技術的調壓器200的電路圖3示出了本發明一實施例的調壓器300的方塊圖。 圖4-圖17示出了本實施例調壓器300所采用的運算互導大器301內部 的電路圖。圖18示出了本實施例調壓器300內部的電路圖。圖19示出了本實施例的調壓器300的調壓方法的流程圖。圖2 0示出了本發明另 一 實施例的調壓器3 0 0的電路圖。圖21示出了應用調壓器300的伽馬電壓產生裝置2100。圖22示出了應用調壓器300的共享電壓產生裝置2200。附圖符號說明100、 200、 300:調壓器101、 311:負載電路OTA、 301:運算互導放大器 R電阻、第一電阻 R2:電阻、第二電阻 R「RN+1:電阻P。-P9、 Pf、 Ps: PMOS晶體管N。-N9、 Nr、 Ns:麗OS晶體管(\:電容器、第一儲能元件Vi:纟命入電壓V。UT: 4!r出電壓Vos:輸入抵補電壓201、 303:自動歸零單元SW1、 SW2、 SW3、 Ss、 Sf、 SV1、 SV2:開關Cs:電容器、第二儲能元件VDD:系統電壓305:反饋單元307:第一切換單元309:第二切換單元V11:運算互導放大器的反相輸入端Vi2:運算互導放大器的非反相輸入端V。,運算互導放大器的第一輸出端V。2:運算互導放大器的第二輸出端303a:自動歸零單元的第 一輸入端303b:自動歸零單元的第三輸出端303c:自動歸零單元的第四輸出端305a:反饋單元的第一反饋端305b:反饋單元的第二反饋端307a:第一切換單元的第二輸入端307b:第一切換單元的第五輸出端309a:第二切換單元的第三輸入端309b:第二切換單元的第六輸出端309c:第二切換單元的第七輸出端Vb、 Vbp、 Vbn、 Vbpl、 Vbp2、 VbnI、 Vta2:偏壓Ib、 Ibn、 IbP:定電 流SI:第一開關S2: 第二開關S3: 第三開關S4:第四開關S5:第五開關2100:伽馬電壓產生裝置V,:第一基準電壓V0UT2:第二基準電壓V,-VN:伽馬電壓2200:共享電壓產生裝置Vcoml:第一共享電壓Vcora2:第二共享電壓S1901-S1902:本發明一實施例的調壓器的調壓方法的流程圖各步驟。
具體實施方式
本發明所欲達成的技術功效是為使調壓器不受其所應用的負載電路的負 載電流發生瞬間變化的影響，并能將其所提供的輸出電壓準確地提供給其所應用的負載電路使用。而以下內容將針對本案的技術特征與所欲達成的功效 做一詳加描述，以提供給該發明相關領域的技術人員參詳。圖3示出了本發明一實施例的調壓器300的方塊圖。請參照圖3，調壓 器300包括運算互導放大器301、自動歸零單元303、反饋單元305、第一切 換單元307、第二切換單元309,以及第一儲能元件Ct。在本實施例中，運算 互導放大器301具有反相輸入端(-)Vi、非反相輸入端(+) Vi2、第一輸出端 V。,及第二輸出端V。2,其中，反相輸入端Vi與非反相輸入端Vi2間存在一個輸 入抵補電壓(input offset voltage, V。s)，而其形成原因隸屬該發明領域具 有通常知識者應當可熟識，故在此并不再加以贅述之，且圖4-圖17示出了 本實施例所采用的運算互導大器301內部的電路圖，但在此先不對其多做解 釋，容后再詳加描述。自動歸零單元303具有第一輸入端303a、第三輸出端S03b及第四輸出 端303c，其中，第一輸入端303a用于接收一個輸入電壓Vi、第三輸出端S(Bb 耦接運算互導放大器301的反相輸入端Vi"而第四輸出端30允耦接運算互 導放大器301的非反相輸入端Vi2。自動歸零單元303用于在第一期間檢測運 算互導放大器301的反相輸入端Vu與非反相輸入端Vi2間的輸入抵補電壓， 并據以產生與此輸入抵4卜電壓的電壓極性相同且電壓值相同的補償電壓，且 在第二期間將此補償電壓與運算互導放大器301的反相輸入端V"與非反相輸 入端V i2間的輸入抵^卜電壓進行消抵。反饋單元305具有第一反饋端305a及第二反饋端30化，其中，第一反 饋端305a耦接運算互導放大器301的非反相輸入端Vi2，且此反饋單元305 用于決定運算互導放大器301的閉路增益(close loop gain)。第一切換單元 307具有第二輸入端307a及第五輸出端3(Hb，其中，第二輸入端307a耦接 運算互導放大器301的第一輸出端VQ1，且此第一切換單元3(H用于在第一期 間致使第一切換單元307的第五輸出端^ b耦接至反饋單元305的第二反饋 端305b。第二切換單元309具有第三輸入端30%、第六輸出端！30外及第七輸出 端309c,其中第三輸入端309a耦接運算互導放大器301的第二輸出端V02, 且此第二切換單元309用于在第二期間致使第二切換單元309的第六輸出端 309b耦接至反饋單元305的第二反饋端305b,并且利用第七輸出端309c輸 出一個輸出電壓V,給一個負載電路311使用，其中，此輸出電壓VouT為輸入電壓Vi乘上反饋單元305所決定的閉路增益，且此負載電路311的負載電流 具有瞬間變化的特性。第一存儲元件G可利用電容器來實行之，且此第一存 儲元件Cl用于致使輸出電壓V。盯較為穩定后再提供給負載電路311使用。圖18示出了本實施例調壓器300內部的電路圖。請合并參照圖1-圖18, 其中調壓器300內部的運算互導放大器301先行以圖4所揭露的運算互導放 大器301來做舉例。在本實施例中，運算互導放大器301內部的電路架構隸 屬該發明領域具有通常知識者所應當熟識，故在此并不再加以贅述之。然而， 值得一提的是，運算互導放大器301內部的開關Sf與Ss分別在第一期間與第 二期間時導通。自動歸零單元303包括第一開關S、第二開關S2、第三開關S3，以及第 二儲能元件Cs。其中，第一開關S,的第一端用于當作自動歸零單元303的第 一輸入端303a，來用于接收輸入電壓Vi，而第一開關S,的第二端則用于當作 自動歸零單元303的第三輸出端303b,并且耦接至運算互導放大器301的反 相輸入端Vn。第二開關S2的第一端耦接第一開關S,的第一端，第二開關S2 的第二端則耦接第三開關S3的第|端，而第三開關S3的第二端則用于當作自 動歸零單元303的第四輸出端303c，并耦接至運算互導放大器301的非反相 輸入端Vu。第二儲能元件Cs的第一端耦接第一開關S，的第二端，而第二儲能 元件Cs的第二端則耦接第二開關S2的第二端。其中，第一開關S,與第三開關S3在第一期間時導通，并在第二期間截止，而上述第二開關S2則在第一期間時截止，并在第二期間導通，且此第二儲能元件Cs亦可利用電容器來實行之。反饋單元305包括第一電阻R，與第二電阻R2。其中，第一電阻R,的第一 端用于當作反饋單元305的第一反饋端305a,并且耦接至運算互導放大器301 的非反相輸入端Vi2,而第 一電阻R的第二端則用于當作反饋單元305的第二 反饋端305b,并且耦接至第一切換單元307的第五輸出端307b與第二切換 單元309的第六輸出端309b。第二電阻R2的第一端耦接第一電阻R,的第一端， 而第二電阻R2的第二端則耦接一個參考電平(例如為接地電位)。第一切換單元307包括第一晶體管Pf與第四開關S4。其中，第一晶體管 Pf的源極耦接系統電壓VDD,而第 一 晶體管Pr的柵極用于當作第 一切換單元307 的第二輸入端307a，并且耦接運算互導放大器301的第一輸出端V。,。第四開 關S,的第 一端耦接第 一晶體管Pf的漏極，而第四開關S4的第二端則用于當作 第一切換單元307的第五輸出端3(Hb。其中，此第四開關S4在第一期間時導通，并在第二期間截止，且此第一晶體管Pf為PM0S晶體管。第二切換單元309包括第二晶體管Ps與第五開關S5。其中，第二晶體管 Ps的源極耦接系統電壓VDD,而第二晶體管Ps的柵極用于當作第二切換單元309 的第三輸入端309a,并且耦接運算互導放大器301的第二輸出端V。2。第五開 關S5的第 一端用于當作第二切換單元309的第七輸出端309c ，并且耦接第二 晶體管Ps的漏極，而第五開關S5的第二端則用于當作第六輸出端309b。其中， 第五開關S5在第一期間時截止，并在第二期間導通，且第二晶體管Ps為PMOS 晶體管。而為了要更清楚地說明本實施例的調壓器300的運作原理，以下將舉出 一種調壓方法來搭配說明給該發明相關領域的技術人員參詳。圖19示出了本 實施例的調壓器300的調壓方法的流程圖。請合并參照圖3、圖18及圖19， 本實施例的調壓器300的調壓方法包括下列步驟首先，如步驟S1901所述， 在第一期間，利用第二切換單元309隔離上述的輸出電壓V,反饋至運算互導 放大器301的非反相輸入端Vi2，而同時間再利用第一切換單元307致使運算 互導放大器301與反饋單元305形成一個完整閉路后，以便在自動歸零單元 303能準確地檢測運算互導放大器301的反相輸入端Vn與非反相輸入端Vi2 間的輸入抵補電壓(Vos),并且能據以產生上述的補償電壓。為了要達到步驟S1901中所述的結果，在第一期間時，運算互導放大器 301內部的開關Sf、自動歸零單元303中的第一開關S,與第三開關S3，以及 第一切換單元307中的第四開關S4必需導通，而運算互導放大器301內部的 開關Ss、自動歸零單元303中的第二開關S2,以及第二切換單元309中的第 五開關S5必需截止，故當負載電路311的負載電流瞬間發生變化時，此類變 化的情形便不會依循運算互導放大器301的閉路反饋路徑而反饋至運算互導 放大器301的反相輸入端Vi2。如此，自動歸零單元303的第二儲能元件Cs在 第一期間即會存儲一個與運算互導放大器301的反相輸入端Vi,及非反相輸入 端Vi2間的輸入抵補電壓(VQS)的電壓同極性且電壓值相同的補償電壓。接著，如步驟S1902所述，在第二期間，利用自動歸零單元303將其在 第一期間所產生的補償電壓與運算互導放大器301的反相輸入端Vn與非反相 輸入端V,2間的輸入抵補電壓進行消抵，并同時間將第一切換單元307的第五 輸出端307b與反饋單元305的第二反饋端305b隔離后，再利用第二切換單 元309致使運算互導放大器301與反饋單元305形成一個完整閉路，以便于在第二切換單元309的第七輸出端309c上能準確地產生上述的輸出電壓V。 T。 為了要達到步驟S1902中所述的結果，在第二期間時，運算互導放大器 301內部的開關Sf、自動歸零單元303中的第一開關S,與第三開關S3，以及 第一切換單元307中的第四開關S一必需截止，而運算互導放大器301內部的 開關Ss、自動歸零單元303中的第二開關S2，以及第二切換單元309中的第五開關S5必需導通。故因為此時自動歸零單元303的第二儲能元件Cs在第一期間所存儲的補 償電壓即與運算互導放大器301的反相輸入端Vu及非反相輸入端Vi2間的輸 入抵補電壓的電壓極性相同且電壓值相同，所以就算負載電路311的負載電 流瞬間發生變化，而此類變化的情形亦依循運算互導放大器301的閉路反饋 路徑而反饋至運算互導放大器301的反相輸入端Vu時，此時自動歸零單元303 的第二儲能元件Cs在第一期間所存儲的補償電壓亦可完全消抵運算互導放大 器301的反相輸入端Vi，及非反相輸入端Vi2間的輸入抵補電壓，所以在第二 切換單元309的第七輸出端309c上所產生的輸出電壓V,即為上述輸入電壓 Vi的電壓值乘上(l+R,/R2)的倍數，而R,、 R2分別為電阻R,與R2的電阻值，且 (l+R,/R》的倍數為運算互導放大器301的閉路增益。藉此，調壓器300就可不受其所應用的負載電路311的負載電流發生瞬 間變化的影響，并能將其所提供的輸出電壓V加T準確地提供給其所應用的負載 電路311使用。而更值得一提的是，圖18中所揭露的調壓器300的運算互導 放大器301是以圖4所揭露的運算互導放大器301來做舉例，但本實施例并 不局限于此，也就是說，調壓器300的運算互導放大器301可以應用圖5-圖 17的任一運算互導放大器301來實現，且只要設定在第一期間時將其開關Sf 導通，并在第二期間時將開關Ss導通即可。除此之外，上述第一切換單元307與第二切換單元309內的第四開關S4 與第五開關S5是以PMOS晶體管來實現的，但本發明并不局限于此，也就是說， 使用者可依實際設計需求，而將第一切換單元307與第二切換單元309內的 第四開關S4與第五開關Ss利用醒OS晶體管來實現。以下將舉出第一切換單 元307與第二切換單元309內的第四開關S,與第五開關Ss利用麗OS晶體管 實現時的調壓器300。圖20示出了本發明另一實施例的調壓器300的電路圖。請合并參照圖 18及圖20,其中第一切換單元307，以及第二切換單元309內的第四開關S4與第五開關S;是利用麗OS晶體管來實現的，故基于此條件下，第一切換單元307包括第四開關S,與第一晶體管Nf。其中，第四開關S,的第一端用于當作 第一切換單元307的第五輸出端307b,并且耦接至反饋單元305的第二反饋 端305b。第一晶體管Nf的漏極耦接第四開關S^的第二端，第一晶體管Nr的柵 極用于當作第一切換單元307的第二輸入端307a，并且耦接運算互導放大器 301的第一輸出端V。,，而第一晶體管Nf的源極則耦接至上述的參考電平。其 中，第四開關S,同樣在第一期間時導通，并在第二期間截止。第二切換單元309包括第五開關S5與第二晶體管Ns。其中，第五開關Ss 的第一端用于當作第二切換單元309的第六輸出端309b，并耦接至反饋單元 305的第二反4赍端305b。第二晶體管Ns的漏極用于當作第二切換單元309的 第七輸出端309c,并且耦接第五開關S5的第二端，第二晶體管Ns的柵極用于 當作第二切換單元309的第三輸入端309a，并且耦接運算互導放大器301的 第二輸出端V。2，而第二晶體管Ns的源極則耦接至上述的參考電平。其中，此 第五開關S5同樣在第一期間時截止，并在第二期間導通。如此，當第一晶體管Ii與第二晶體管Ns為麗OS晶體管時，反饋單元305則包括第一電阻R,與第二電阻R2。其中，第一電阻憶的第一端耦接系統電壓 VDD，而第一電阻R,的第二端則用于當作反饋單元305的第一反饋端305a，并 且耦接至運算互導放大器301的非反相輸入端Vi2。第二電阻R2的第一端耦接 第一電阻R,的第二端，而第二電阻R2的第二端則用于當作反饋單元305的第 二反4責端305b。圖20所揭露的調壓器300雖然其第一切換單元307與第二切換單元309 中的第四開關S4與第五開關S5是以薩OS晶體管來實現的，但是其整體的運 作方式與圖18所揭露的調壓器300皆相同，故在此并不再加以贅述之。依據上述實施例可知，調壓器300可以不受其所應用的負載電路311的 負載電流發生瞬間變化的影響，并能將其所提供的輸出電壓V。UT準確地提供給 其所應用的負載電路311使用。也亦因如此，故本實施例的調壓器300可以 應用在極需要接收穩定輸出電壓的應用裝置上，而以下內容將再舉出兩個應 用實施方式，給該發明相關領域的技術人員參詳。依據本發明所欲闡述的技術精神，在本發明的 一 實施例中揭露一種具有 調壓器300的電壓產生裝置，其中，此電壓產生裝置包括例如應用在液晶顯 示器的伽馬電壓產生裝置與共享電壓產生裝置。圖21示出了應用調壓器30018的伽馬電壓產生裝置2100。請合并參照圖18、圖20及圖21，伽馬電壓產生 裝置2100包括分壓模塊2101,其耦接于第一基準電壓V,與第二基準電壓 V,之間，此分壓模塊2101用于依據第一基準電壓V,與第二基準電壓V畫 間的電位差以進行分壓后而產生多數個伽馬電壓V「Vn,其中，分壓模塊2101 內具有多數個電阻R廣IU以串接的方式耦接于第一基準電壓V隨與第二基準 電壓V,之間，且第一基準電壓V隨與第二基準電壓V,是由兩個調壓器300 各別所提供。接下來，圖22示出了應用調壓器300的共享電壓產生裝置2200。請合 并參照圖18、圖20及圖22,共享電壓產生裝置2200包括兩個調壓器300與 開關Sv,與SV2,其中，這兩個調壓器300用于各別提供第一共享電壓Vcoml 與第二共享電壓Vcom2，且開關Sv,在液晶顯示器(未示出)的液晶顯示面板(未 示出)的第 一反轉期間導通，并同時提供第 一共享電壓Vcoml給液晶顯示面板 內的多數個像素(未示出)使用，而開關Sn則在液晶顯示面板的第二反轉期間 導通，并同時提供第二共享電壓Vcom2給液晶顯示面板內的多數個像素使用。然而，上述所例舉的這兩種電壓產生裝置并不代表著本發明所提出的調 壓器300只能限用于此，更簡單來說，只要有任何應用裝置需要接收極為穩 定的輸出電壓的需求時，本發明所提出的調壓器300就適用。綜上所述，本發明為提供一種調壓器及其調壓方法，且依據上述實施例 的描述可知，本發明所揭露的調壓器不但不會受其所應用的負載電路的負載 電流發生瞬間變化的影響，且更能將其所提供的輸出電壓準確地提供給其所 應用的負載電路使用。另外，只要有任何應用裝置需要接收極為穩定的輸出 電壓的需求時，本發明所提出的調壓器皆可運用在其中。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用于限定本發明，任何 熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾， 因此本發明的保護范圍當視本發明的申請專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種調壓器，包括一運算互導放大器，具有一反相輸入端、一非反相輸入端、一第一輸出端及一第二輸出端，其中，該反相輸入端與該非反相輸入端間具有一輸入抵補電壓；一自動歸零單元，具有一第一輸入端、一第三輸出端及一第四輸出端，其中，該第一輸入端用于接收一輸入電壓，該第三輸出端耦接該反相輸入端，該第四輸出端耦接該非反相輸入端，該自動歸零單元用于在一第一期間檢測該輸入抵補電壓，并據以產生與該輸入抵補電壓的電壓極性相同且電壓值相同的一補償電壓，且在一第二期間將該補償電壓與該輸入抵補電壓進行消抵；一反饋單元，具有一第一反饋端及一第二反饋端，其中，該第一反饋端耦接該非反相輸入端，該反饋單元用于決定該運算互導放大器的一閉路增益；一第一切換單元，具有一第二輸入端及一第五輸出端，其中，該第二輸入端耦接該第一輸出端，該第一切換單元用于在該第一期間致使該第五輸出端耦接至該第二反饋端；以及一第二切換單元，具有一第三輸入端、一第六輸出端及一第七輸出端，其中，該第三輸入端耦接該第二輸出端，該第二切換單元用于在該第二期間致使該第六輸出端耦接至該第二反饋端，并利用該第七輸出端輸出一輸出電壓給一負載電路使用，而該輸出電壓為該輸入電壓乘上該閉路增益，且該負載電路的一負載電流具有瞬間變化的特性。
2. 如權利要求1所述的調壓器，更包括一第一儲能元件，該第一儲能元 件的 一第 一端耦接該第七輸出端，而該第 一儲能元件的 一第二端則耦接至一 參考電平。
3. 如權利要求1所述的調壓器，其中，該自動歸零單元包括 一第一開關，該第一開關的一第一端用于當作該第一輸入端以接收該輸入電壓，而該第一開關的一第二端則用于當作該第三輸出端并耦接至該反相 輸入端；一第二開關，該第二開關的一第一端耦接該第一開關的該第一端； 一第三開關，該第三開關的一第一端耦接該第二開關的一第二端，而該 第三開關的 一第二端則用于當作該第四輸出端并耦接至該非反相輸入端；以及一第二儲能元件，該第二儲能元件的一第一端耦接該第一開關的該第二 端，而該二儲能元件的 一第二端則耦接該第二開關的該第二端，其中，該第一開關與該第三開關在該第一期間時導通，并在該第二期間 截止，而該第二開關則在該第一期間時截止，并在該第二期間導通。
4. 如權利要求1所述的調壓器，其中，該第一切換單元包括 一第一晶體管，該第一晶體管的一源極耦接一系統電壓，而該第一晶體管的 一柵極用于當作該第二輸入端并耦接該第 一輸出端；以及一第四開關，該第四開關的一第一端耦接該第一晶體管的一漏極，而該第四開關的一第二端則用于當作該第五輸出端并耦接至該第二反饋端， 其中，該第四開關在該第一期間時導通，并在該第二期間截止。
5. 如權利要求4所述的調壓器，其中，該第一晶體管為一PMOS晶體管。
6. 如權利要求4所述的調壓器，其中，該反饋單元包括 一第一電阻，該第一電阻的一第一端用于當作該第一反饋端并耦接至該非反相輸入端，而該第 一 電阻的 一第二端則用于當作該第二反饋端并耦接至 該第四開關的該第二端；以及一第二電阻，該第二電阻的一第一端耦接該第一電阻的該第一端，而該 第二電阻的一第二端則耦接一參考電平。
7. 如權利要求l所述的調壓器，其中，該第一切換單元包括 一第四開關，該第四開關的一第一端用于當作該第五輸出端并耦接至該第二反饋端；以及一第一晶體管，該第一晶體管的一漏極耦接該第四開關的一第二端，該 第 一晶體管的 一柵極用于當作該第二輸入端并耦接該第 一輸出端，而該第一 晶體管的 一 源極則耦接至 一參考電平，其中，該第四開關在該第一期間時導通，并在該第二期間截止。
8. 如權利要求7所述的調壓器，其中，該第一晶體管為一麗OS晶體管。
9. 如權利要求7所述的調壓器，其中，該反饋單元包括 一第一電阻，該第一電阻的一第一端耦接一系統電壓，而該第一電阻的一第二端則用于當作該第 一反饋端并耦接至該非反相輸入端；以及一第二電阻，該第二電阻的一第一端耦接該第一電阻的該第二端，而該 第二電阻的一第二端則用于當作該第二反饋端并耦接至該第四開關的該第一端。
10. 如權利要求1所述的調壓器，其中，該第二切換單元包括 一第二晶體管，該第二晶體管的一源極耦接一系統電壓，而該第二晶體管的 一柵極用于當作該第三輸入端并耦接該第二輸出端；以及一第五開關，該第五開關的一第一端用于當作該第七輸出端并耦接該第二晶體管的一漏極，而該第五開關的一第二端則用于當作該第六輸出端并耦接至該第二反饋端，其中，該第五開關在該第一期間時截止，并在該第二期間導通。
11. 如權利要求10所述的調壓器，其中，該第二晶體管為一 PM0S晶體管。
12. 如權利要求10所述的調壓器，其中，該反饋單元包括 一第一電阻，該第一電阻的一第一端用于當作該第一反^t端并耦接至該非反相輸入端，而該第 一 電阻的 一第二端則用于當作該第二反饋端并耦接至 該第五開關的該第二端；以及一第二電阻，該第二電阻的一第一端耦接該第一電阻的該第一端，而該 第二電阻的一第二端則耦接一參考電平。
13. 如權利要求1所述的調壓器，其中，該第二切換單元包括一第五開關，該第五開關的一第一端用于當作該第六輸出端并耦接至該第二反饋端；以及一第二晶體管，該第二晶體管的 一 漏極用于當作該第七輸出端并耦接該第五開關的 一第二端，該第二晶體管的 一柵極用于當作該第三輸入端并耦接 該第二輸出端，而該第二晶體管的 一源極則耦接至一參考電平， 其中，該第五開關在該第一期間時截止，并在該第二期間導通。
14. 如權利要求13所述的調壓器，其中，該第二晶體管為一 NM0S晶體管。
15. 如權利要求13所述的調壓器，其中，該反饋單元包括 一第一電阻，該第一電阻的一第一端耦接一系統電壓，而該第一電阻的一第二端則用于當作該第一反饋端并耦接至該非反相輸入端；以及一第二電阻，該第二電阻的一第一端耦接該第一電阻的該第二端，而該第二電阻的一第二端則用于當作該第二反饋端并耦接該第五開關的該第一二山 彿。
16. —種調壓方法，適用于如權利要求1所述的調壓器，而該調壓方法包 括下列步驟在該第 一期間，利用該第二切換單元隔離該輸出電壓反饋至該運算互導 放大器的該非反相輸入端，而同時間利用該第一切換單元致使該運算互導放大器與該反饋單元形成一完整閉路后，以便于該自動歸零單元準確地^:測該 輸入抵補電壓，并據以產生該補償電壓；以及在該第二期間，利用該自動歸零單元將其于第 一期間所產生的該S卜償電 壓與該輸入抵補電壓進行消抵，并同時間將該第一切換單元的該第五輸出端 與該反饋單元的該第二反饋端隔離后，利用該第二切換單元致使該運算互導 放大器與該反饋單元形成該完整閉路，以便于在該第二切換單元的該第七輸 出端上準確地產生該輸出電壓。
17. —種具有如權利要求1所述的調壓器的電壓產生裝置。
18. 如權利要求17所述的電壓產生裝置，包括應用在一液晶顯示器的一 伽馬電壓產生裝置與一共享電壓產生裝置。
19. 如權利要求18所述的電壓產生裝置，其中，該伽馬電壓產生裝置包括一分壓模塊，耦接于一第一基準電壓與一第二基準電壓之間，用于依據該第一基準電壓與該第二基準電壓間的一電位差以進行分壓后而產生多數個 伽馬電壓，其中，該第一基準電壓與該第二基準電壓由兩個如權利要求1所 述的調壓器各別所提供。
20. 如權利要求18所述的電壓產生裝置，其中，該共享電壓產生裝置包括兩個如權利要求1所述的調壓器與兩個開關，其中，所述調壓器用于各 別提供一第一共享電壓與一第二共享電壓，且所述開關其中之一在該液晶顯 示器的一液晶顯示面板的一第 一反轉期間導通，并同時提供該第 一共享電壓 給該液晶顯示面板內的多數個像素使用，而另 一個開關則在該液晶顯示面板 的一第二反轉期間導通，并同時提供該第二共享電壓給所述像素使用。
全文摘要
一種調壓器及其調壓方法與應用此調壓器的電壓產生裝置。本發明所揭露的調壓器藉由利用第一切換單元與第二切換單元以在第一期間與第二期間分別提供運算互導放大器不同的閉路反饋路徑，如此以達到讓自動歸零單元能夠準確地存儲運算互導放大器的反相輸入端及非反相輸入端間的輸入抵補電壓。
文檔編號G05F1/56GK101324798SQ20071011182
公開日2008年12月17日 申請日期2007年6月15日 優先權日2007年6月15日
發明者謝致遠, 顏志仁 申請人:聯詠科技股份有限公司