CN101192826B

CN101192826B - 包含具有电压分配器的电压转换电路的系统

Info

Publication number: CN101192826B
Application number: CN200610160777XA
Authority: CN
Inventors: 李进弘
Original assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Current assignee: Chi Mei Optoelectronics Corp
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2006-12-01
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-12-01
Also published as: CN101192826A

Abstract

本发明公开一种用来显示图像的系统，包含有一电压转换电路。该电压转换电路具有一电压分配器，用来接收输入信号以及依据输入信号而在第一端以及第二端各自输出第一信号以及第二信号；以及一输出电路，连接到电压分配器，用来依据第一信号以及第二信号产生输出信号。该电压分配器包含有：第一晶体管，其具有第一电极、第二电极以及用来接收输入信号的第一控制电极；一开关，连接到第一端与第二端之间，用来在第一端以及第二端之间选择性地建立一电连接；以及一第二晶体管，其具有第三电极、第四电极以及连接至第一端的第二控制电极。

Description

包含具有电压分配器的电压转换电路的系统

技术领域

本发明关于一种具有电压电平调整功能的系统，尤其指一种具有通过利用一时钟来转换该时钟的电压电平的电压转换电路来实现电压电平调整功能的系统。

背景技术

电压转换电路(Level shifter)常在各式电路中被利用来定义直流电压电平(DC level)，而且，信号也常常依据直流电压电平来加以定义，举例来说，在LCD领域，LCD面板的外接电路可能偏置在一正5伏特或一0伏特的电位，而LCD面板的内部电路可能偏置在一正10伏特或及一0伏特的电位，在外部电路中，假设一信号具有5伏特(或0伏特)的电压电平，而5伏特被定义为逻辑电平“1”，以及0伏特被定义为逻辑电平“0”，当该信号在没有经过转换下直接输入内部电路时，内部电路可能会对该信号作出错误判断，举例来说，如果该信号原本是5伏特可是却具有1伏特的噪声干扰，那么该信号可能会被误判为4伏特，因而，原本因该被判断为数字值“1”却被误判为数字值“0”，如此一来便产生了错误。

电压转换电路用来解决这种问题，电压转换电路可以将具有0伏特到5伏特电压电平的输入信号转换成具有10伏特到-10伏特电压电平的另一输出入信号，因此，当信号经过电压转换电路的转换之后，内部电路误判该信号的情形将可被预防，因此，上述的错误将不再发生。

公知技术中，该电压转换电路由两个输入时钟信号所驱动，换句话说，一输出时钟信号依据两个输入时钟信号来产生，但是，熟知该技术者应可了解，如果使用两个输入信号，那么便需要更多的接脚来接收输入时钟信号，因此接脚数目便随的增加，如此一来，液晶显示面板的可靠度便有可能会跟着减少，因而便会形成另一个问题。

根据美国专利第6043679号，其公开了一种仅利用一输入时钟信号来产生一输出时钟信号的电压转换电路，该电压转换电路可以将具有0-5伏特范围的电压电平的输入时钟转换为具有-10到10伏特范围的电压电平的输出时钟，上述的应用单一时钟驱动的电压转换电路必须偏置在-10伏特以及10伏特的电位下，也就是说，如果10伏特以及0伏特的偏压用来作为该直流电平，因为0伏特偏压可能无法顺利地驱动该电压转换电路，所以该电压转换电路便无法正确地运作。

发明内容

本发明公开一种包含具有电压分配器的电压转换电路的系统，在本发明一实施例中公开一种用来显示图像的系统，包含有：一电压转换电路，用来将具有一第一低电压电平以及一第一高电压电平的一输入信号转换成具有一第二低电压电平以及一第二高电压电平的一输出信号，该电压转换电路包含有：一电压分配器，用来接收该输入信号以及在一第一端以及一第二端分配电压电平以依据该输入信号来各自输出一第一信号以及一第二信号，以及该电压分配器包含有：一第一晶体管，其具有一第一电极、一第二电极以及一第一控制电极，其中该第一电极连接到一正偏压，该第二电极连接到该第一端，以及该第一控制电极用来接收该输入信号；一开关，电连接于该第一端以及该第二端之间，用来根据该输入信号的电压电平在该第一端以及该第二端之间选择性地建立一电连接；以及一第二晶体管，其具有一第三电极、一第四电极以及一第二控制电极，其中该第三电极连接到该第二端，该第四电极连接到一负偏压，以及该第二控制电极连接到该第一端；以及一输出电路，电连接于该电压分配器，用来依据该第一信号以及该第二信号以产生该输出信号。

在本发明另一实施例中公开一种用来显示图像的系统，包含有：一电压转换电路，用来将具有一第一低电压电平以及一第一高电压电平的一输入信号转换成具有一第二低电压电平以及一第二高电压电平的一输出信号，该电压转换电路包含有：一电压分配器，用来接收该输入信号以及在一第一端以及一第二端分配电压电平以依据该输入信号来各自输出一第一信号以及一第二信号，以及该电压分配器包含有：一电流限制器，电连接于该第一端，用来提供通过该第一端的一限制电流；一开关，电连接于该第一端以及该第二端之间，用来根据该输入信号的电压电平在该第一端以及该第二端之间选择性地建立一电连接；以及一第一晶体管，其具有一第一电极、一第二电极以及一第一控制电极，其中该第一电极连接到该第二端，该第二电极用来接收该输入信号，以及该第一控制电极连接到该第一端；以及一输出电路，电连接于该电压分配器，用来依据该第一信号以及该第二信号以产生该输出信号。

本发明的电压转换电路仅利用一输入时钟信号来产生一输出时钟信号，如此一来，接脚数目便不需增加，也可保证LCD面板的可靠度，此外，本发明的电压转换电路可以产生具有比较宽范围的直流电压电平，会比公知的电压转换电路更适合使用在各种类型的电路中。

附图说明

图1为本发明第一实施例的电压转换电路的示意图。

图2为本发明第二实施例的电压转换电路的示意图。

图3为本发明一实施例的可显示图像的一系统的示意图。

主要元件符号说明

100、200	电压转换电路
		110、210	电压分配器
120、220	输出电路
		130、140、150、230、240	反相器
300	电子装置
		302	电压转换电路
304	显示面板

具体实施方式

请参照图1，图1为本发明第一实施例的电压转换电路100的示意图。如图1所示，电压转换电路100包含有一电压分配器110以及一输出电路120。电压分配器110依据一输入信号V_in来将一第一信号分配到一第一节点n1以及将一第二信号分配到一第二节点n2，其中电压分配器110包含有两个PMOS晶体管P1、P2以及一个NMOS晶体管N1。

此外，电压分配器110的电路节构说明如下，如图1所示，PMOS晶体管P1的栅极用来接收输入信号V_in，PMOS晶体管P1的漏极连接到节点n1，以及PMOS晶体管P1的源极连接到一正偏压(10伏特)，此外，PMOS晶体管P2作为一开关，其具有一栅极连接到节点n2、一源极连接到节点n1以及一漏极连接到节点n2，最后，NMOS晶体管N1具有一栅极连接到节点n1、一漏极连接到n2以及一源极连接到一负偏压(-10伏特)。

请注意，PMOS晶体管P2的尺寸(面积)大于NMOS晶体管N1，亦即PMOS晶体管P2可以允许比NMOS晶体管N1导通更大的电流，而PMOS晶体管P2以及NMOS晶体管N1之间尺寸的关系将详述如下。

为了解释该电压分配器的功能以及运作，现在假设输入信号V_in具有两个电压电平0-5伏特的一时钟信号，也就是说，输入信号V_in对应到5伏特(一高电压电平)或0伏特(一低电压电平)。

当输入信号V_in对应到一低电压电平(0伏特)，PMOS晶体管P1便导通，如此一来，节点n1的电压电平便通过正偏压(10伏特)而被拉高，此外，因为节点n1对应到一高电压电平(大约10伏特)，所以NMOS晶体管N1也导通，所以，节点n2通过一负偏压(-10伏特)被拉低，但是当节点n2对应到一低电压电平时，PMOS晶体管P2(作为一开关)导通以建立节点n1以及节点n2之间的电连接，请注意，如上所述，PMOS晶体管P2的尺寸大于NMOS晶体管N1，以及PMOS晶体管P2相较于NMOS晶体管N1可允许流经更多的电流，因此，节点n2的电压电平相较于负偏压(-10伏特)而言会更快地受节点n1的电压电平的影响，也就是说，电压电平将很快的被拉高，最后，节点n1以及节点n2会同时对应到高电压电平。

另一方面，当输入信号V_in对应至一高电压(例如5伏特)，此时PMOS晶体管P1几乎快要被关闭(意即PMOS晶体管仅仅允许非常少电流通过)，但当NMOS晶体管N1仍然是导通，节点n2的该电压电平被负偏压10伏特拉低，此外，当节点n2对应到一低电压电平时，PMOS晶体管P2导通以建立节点n1以及节点n2之间的电连接，如此一来，节点n1的电压电平便被拉低，所以，最后，节点n1以及节点n2会同时对应到低电压电平。

请注意，当输入信号V_in对应到一高电压电平，节点n1的第一信号以及节点n2的第二信号便对应于一低电压电平，此外，当输入信号V_in对应到一低电压电平，节点n1的第一信号以及节点n2的第二信号便对应于一高电压电平，换句话说，第一信号以及第二信号均与输入信号V_in反相。

现在来说明输出电路120的运作，如图1所示，输出电路120一为反相电路，在本实施例中，输出电路120包含有三个反相器130、140以及150，反相器130为一双电平反相器(亦即反相器130具有两个输入端)，反相器140以及150为典型的反相器(亦即仅具有一个输入端以及一个输出端)，公知技术中，反相器用来将输入信号的相位改变以产生一反相信号，所以，经过反相器130转换之后，由反相器130所输出的第三信号的相位便被转换为具有与输入信号V_in的原始相位相同的相位。

此外，因为第一信号、第二信号以及第三信号皆通过10伏特以及10伏特的偏压来拉高以及拉低，第一信号、第二信号以及第三信号的电压振幅皆对应到10伏特以及-10伏特以取代公知技术中的0伏特以及5伏特的电压电平。

反相器140以及150为利用来拉高或拉低第三信号以产生输出信号V_out，所以，输出信号V_out可以比第三信号更接近10伏特以及10伏特的电压电平，请注意，即使仅有利用一反相器130或同时利用反相器130以及140，电压转换电路100依然能够运作，亦即反相器的数量仅是本发明一实施例，并非本发明的限制，换句话说，为了得到最佳的功能以及运作，三个反相器130、140以及150可以视为一最佳化的电路。

请参照图2，图2为本发明第二实施例的电压转换电路200的示意图。电压转换电路200与图1所示的电压转换电路100类似，电压转换电路200包含一电压分配器210以及一输出电路220，电压分配器210亦用来依据输入信号V_in分配一第一信号给一第一节点n1以及分配一第二信号给一第二节点n2，电压分配器210包含两个PMOS晶体管P3、P4以及一个NMOS晶体管N2。

此外，电压分配器210的电路节构说明如下，如图2所示，PMOS晶体管P3用来作为一电流限制器(current limiter)以提供一限制电流(limitedcurrent)，其中PMOS晶体管P3具有一栅极连接到一外部偏压Vss，一漏极连接到节点n1以及一源极连接到一正偏压(10伏特)，此外，PMOS晶体管P4用来作为一开关，且具有一栅极连接到节点n2，一源极连接到节点n1以及一漏极连接到节点n2，NMOS晶体管N2具有一栅极连接到节点n1，一漏极连接到节点n2以及一源极连接到输入信号V_in以接收输入信号V_in。

电压转换电路200与图1所示的电压转换电路100类似，为了解释电压转换电路的功能以及运作方式，在电压转换电路200中，假设输入信号V_in具有对应电压电平范围0-5伏特的一时钟信号，也就是说，输入信号V_in对应于5伏特(一高电压电平)或0伏特(一低电压电平)。

请注意，因为PMOS晶体管P3的栅极连接到外部偏压V_ss，所以PMOS晶体管P3持续导通，举例来说，PMOS晶体管P3可操作在一饱和区以至于10 伏特的偏压可以提供一定电流，所以，节点n1的电压电平可通过10伏特的偏压所提供的定电流来拉高，换句话说，节点n1便具有一初始高电压电平。

因为节点n1具有一初始高电压电平，导致NMOS晶体管N2导通，所以输入信号V_in便可以经由NMOS晶体管N2被转送到节点n2，此时，当输入信号V_in对应到一高电压电平(例如5伏特)时，节点n2也对应到一高电压电平，此外，因为节点n1的初始电压电平对应到一高电压电平，节点n1以及节点n2会同时对应到高电压电平。

另一方面，当输入信号V_in对应至一低电压电平(例如0伏特)时，输入信号V_in也被转送到节点n2，亦即节点n2被拉低，所以节点n2便对应到一低电压电平，此外，PMOS晶体管P4导通以建立节点n1以及节点n2之间的电连接，因为PMOS晶体管P3用来作为一电流限制器以及PMOS晶体管P4的尺寸(面积)较大，故节点n1便被拉低，所以，节点n1以及节点n2的电压电平十分相似，换句话说，节点n1以及节点n2会同时对应到低电压电平。

请注意，当输入信号V_in对应到一低电压电平，节点n1的第一信号以及节点n2的第二信号亦对应于一低电压电平，此外，当输入信号V_in对应到一高电压电平，节点n1的第一信号以及节点n2的第二信号便对应于一高电压电平，换句话说，第一信号以及第二信号均与输入信号V_in同向。

输出电路220的运作详述如下，如图1所示，输出电路220为一反相电路，在本实施例中，输出电路220包含有两个反相器230以及240，反相器230为一双电平反相器(亦即反相器230具有两个输入端)，而反相器240为典型的反相器(亦即仅具有一个输入端以及一个输出端)，公知技术中，反相器用来将输入信号的相位改变以产生一反相信号，所以，经过反相器230以及240转换之后，输出信号的相位便被转换为与输入信号V_in同相位。

反相器240利用来拉高或拉低反相器230所输出的第三信号以产生输出信号V_out，所以，输出信号V_out可以比第三信号更接近10伏特以及-10伏特的电压电平，请注意，即使仅有利用一反相器，电压转换电路200依然能够运作，亦即反相器的数量仅是本发明一实施例，并非本发明的限制，换句话说，为了得到最佳的功能以及运作，反相器230以及反相器240可以视为一最佳化的电路。

请注意，在第一实施例以及第二实施例中并未限制所有晶体管的尺寸，也就是说，设计者可以调校一最佳电路特性来使电压转换电路更有效率地运作，此外，晶体管的每一个阈值电压也没有限制，所以设计者可以依据不同的设计需求来选择所需的阈值电压。

此外，依据这两个实施例的电路模拟结果，即使通过10伏特以及0伏特的偏压来驱动电压转换电路100以及200，电压转换电路100以及200仍可以正常地运作，所以，本发明的电压转换电路可以利用的范围更广。

请注意，电压转换电路可以运用在LCD的领域，用来将外部电路的信号转换为LCD面板的内部电路的信号，公知技术中，电压转换电路可以在各类的电路(例如数字电路或模拟电路)中使用，换句话说，如果需要调整一信号的直流电压电平，那么本发明的电压转换电路便可以派上用场。

请注意，PMOS晶体管P2以及P4皆作为开关的用，然而，PMOS晶体管P2以及P4仅是本发明的一实施例，并非本发明的限制，换句话说，只要遵守本发明的精神，其他作为开关的元件亦可以使用，例如，传输门(transmission gate)也可以被使用。

请参照图3，图3为依据本发明一实施例的可显示图像的一系统的示意图。在本实施例中，该系统在实作上通过一电子装置300来实现，如图3所示，电子装置300包含一电压转换电路302以及一显示面板304(例如一LCD面板)，其中电压转换电路302将一外部电路的电压电平转换到另一个符合显示面板304的内部电路所需求的另一个电压电平，请注意，电压转换电路302具有上述图1或图2所示的电路节构，所以在此便不再赘述，此外，举例来说，电子装置300可以是一移动电话、数字照相机、个人数据助理(PDA)、笔记型计算机、桌上型计算机、电视机、车用显示器(car display)或可携式DVD播放器。

相较于公知技术，本发明的电压转换电路仅利用一输入时钟信号来产生一输出时钟信号，如此一来，接脚数目便不需增加，也可保证LCD面板的可靠度，此外，本发明的电压转换电路可以产生具有比较宽范围的直流电压电平，会比公知的电压转换电路更适合使用在各种类型的电路中。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所进行的等效变化与修改，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种用来显示图像的系统，包含有：

一电压转换电路，用来将具有一第一低电压电平以及一第一高电压电平的一输入信号转换成具有一第二低电压电平以及一第二高电压电平的一输出信号，该电压转换电路包含有：

一电压分配器，用来接收该输入信号以及在一第一端以及一第二端分配电压电平以依据该输入信号来各自输出一第一信号以及一第二信号，以及该电压分配器包含有：

一第一晶体管，其具有一第一电极、一第二电极以及一第一控制电极，其中该第一电极连接到一正偏压，该第二电极连接到该第一端，以及该第一控制电极用来接收该输入信号；

一开关，电连接于该第一端以及该第二端之间，用来根据该输入信号的电压电平在该第一端以及该第二端之间选择性地建立一电连接；以及

一第二晶体管，其具有一第三电极、一第四电极以及一第二控制电极，其中该第三电极连接到该第二端，该第四电极连接到一负偏压，以及该第二控制电极连接到该第一端；以及

一输出电路，电连接于该电压分配器，用来依据该第一信号以及该第二信号以产生该输出信号。

2.如权利要求1所述的系统，其中该第二低电压电平低于该第一低电压电平，以及该第二高电压电平高于该第一高电压电平。

3.如权利要求1所述的系统，其中该第一信号的相位以及该第二信号的相位均相反于该输入信号的相位。

4.如权利要求1所述的系统，其中该第一晶体管以及该第二晶体管为相反导通类型的晶体管。

5.如权利要求1所述的系统，其中该开关为一第三晶体管，且该第三晶体管具有一第三控制电极连接到该第二端、一第五电极连接到该第二端以及一第六电极接于该第一端。

6.如权利要求5所述的系统，其中该开关为一PMOS晶体管。

7.如权利要求1所述的系统，其还包含有一显示面板，其中该电压转换电路连接到该显示面板以及用来提供该输出信号至该显示面板。

8.如权利要求7所述的系统，其还包含一电子装置，其中该电子装置包含有该显示面板以及该电压转换电路。

9.如权利要求8所述的系统，其中该电子装置为一移动电话、数字照相机、个人数据助理、笔记型计算机、桌上型计算机、电视机、车用显示器或可携式DVD播放器。

10.一种用来显示图像的系统，包含有：

一电流限制器，电连接于该第一端，用来提供通过该第一端的一限制电流；

一第一晶体管，其具有一第一电极、一第二电极以及一第一控制电极，其中该第一电极连接到该第二端，该第二电极用来接收该输入信号，以及该第一控制电极连接到该第一端；以及

11.如权利要求10所述的系统，其中该第二低电压电平低于该第一低电压电平，以及该第二高电压电平高于该第一高电压电平。

12.如权利要求10所述的系统，其中该第一信号的相位以及该第二信号的相位均相同于该输入信号的相位。

13.如权利要求10所述的系统，其中该电流限制器为一第二晶体管，其具有一第三电极、一第四电极以及一第二控制电极，其中该第三电极连接到一正偏压，该第四电极连接到该第一端，以及该第二控制电极连接到一偏压，用来提供通过该第一端的该限制电流。

14.如权利要求10所述的系统，其中该开关为一第三晶体管，该第三晶体管具有一第三控制电极连接到该第二端、一第五电极连接到该第二端以及一第六电极接于该第一端。

15.如权利要求14所述的系统，其中该第三晶体管为一PMOS晶体管。

16.如权利要求10所述的系统，其还包含有一显示面板，其中该电压转换电路连接到该显示面板以及用来提供该输出信号至该显示面板。

17.如权利要求16所述的系统，其还包含一电子装置，其中该电子装置包含有该显示面板以及该电压转换电路。

18.如权利要求17所述的系统，其中该电子装置为一移动电话、数字照相机、个人数据助理、笔记型计算机、桌上型计算机、电视机、车用显示器或可携式DVD播放器。