CN1790900A

CN1790900A - 差动放大器和使用它的显示装置的数据驱动器

Info

Publication number: CN1790900A
Application number: CNA2005101314454A
Authority: CN
Inventors: 土弘
Original assignee: NEC Electronics Corp; NEC Corp
Current assignee: NEC Corp; Renesas Electronics Corp
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2025-12-16
Also published as: US20100052966A1; CN101459413B; JP4472507B2; US7368990B2; US20060132193A1; US20080165168A1; CN101459413A; US7639167B2; US7969342B2; CN100479326C; JP2006174180A

Abstract

本发明提供一种差动放大器，其中包括：第一、第二输入端子及输出端子；第一、第二差动对；分别给第一、第二差动对提供电流的第一、第二电流源，第一差动对的输入对的一个连接到第一输入端子，另一个连接到输出端子，第二差动对的输入对的一个连接到第二输入端子，另一个连接到输出端子，还包括：负载电路，其构成第一、第二差动对输出对的负载，并从与第一、第二差动对输出对之连接点节点的至少一个输出合成第一、第二差动对的输出而获得的信号；放大级，其输入第一、第二差动对的输出对和负载电路的连接点节点的至少一个信号并将电压输出到输出端子；电流控制电路，其控制第一、第二电流源以及控制提供给第一、第二差动对每一个的电流的比。

Description

差动放大器和使用它的显示装置的数据驱动器

技术领域

本发明涉及差动放大器和使用它的显示装置。

背景技术

近来，显示装置正在广泛普及以薄型、轻便、低耗电为特征的液晶显示装置(LCD)，大多使用在移动电话机(移动电话(mobile phone)，蜂窝电话(cellular phone))和PDA(个人数字助理)以及笔记本PC等移动设备的显示部上。但是，最近，随着液晶显示装置的大画面或与动态图像对应的技术的提高，不止是移动用途，固定式的大画面显示装置或大画面液晶电视也变得能够实现。这些液晶显示装置，利用了能够高精细显示的有源矩阵驱动方式的液晶显示装置。首先，参照图15，概括说明有源矩阵驱动方式液晶显示装置的代表性构成。而且，图15通过等效电路模式地表示出液晶显示部内的1个像素上连接的主要构成。

通常，有源矩阵驱动方式液晶显示装置的显示部960由使半导体基板和对向基板这两枚基板对向并将液晶封入其间的结构构成，该半导体基板将透明像素电极964和薄膜晶体管(TFT)963配置成矩阵状(例如在彩色SXGA面板的情况下为1280×3像素列×1024像素行)，该对向基板在整个面上形成了一个透明电极966。

通过扫描信号控制具有开关功能的TFT963，当TFT963接通时，与图像信号相对应的灰度等级电压被施加在像素电极964上，由于各个像素电极964和对向基板电极966之间的电位差，液晶的透过率发生变化，用液晶电容965将该电位差保持一定期间，进而显示图像。

在半导体基板上，传送向各个像素电极964施加的多个电平电压(灰度等级电压)的数据线962和传送扫描信号的扫描线961配线为格子状(在上述彩色SXGA面板的情况下，数据线是1280×3根，扫描线是1024根)，扫描线961和数据线962由于在相互交叉部所产生的电容或被夹持在与对向基板电极之间的液晶电容而成为大的电容性负载。

而且，扫描信号由栅极驱动器970提供给扫描线961，并且灰度等级电压向各个像素电极964的供给，从数据驱动器980经由数据线962来进行。

在1帧期间内(1/60秒)进行1个画面数据的改写，通过各个扫描线对每1像素行(每行)进行顺次选择，在选择期间内，从各个数据线提供灰度等级电压。

而且，栅极驱动器970只要提供至少2值的扫描信号即可，与此相对，数据驱动器980需要用与灰度等级数相应的多值电平的灰度等级电压来驱动数据线。为此，数据驱动器980的缓冲部使用了能够进行高精度电压输出的差动放大器。

近来，在液晶显示装置中，朝高图像质量化(多色化)进展，至少需要26万色(RGB各6位图像数据)、甚至2680万色(RGB各8位图像数据)以上的需求增高。

为此，用于输出与多位图像数据相对应的灰度等级电压的数据驱动器不仅要求进行极高精度的电压输出，而且用于处理图像数据的电路部的元件数增加，成为数据驱动器LSI芯片面积增加并导致成本高的主要原因。关于这个问题，下面详细说明。

图16是表示图15的数据驱动器980的构成的示意图，将数据驱动器980的主要部件用方框表示。参照图16，数据驱动器980包括：锁存地址选择器981；锁存器982；灰度等级电压产生电路983；多个译码器984；和多个缓冲电路985。

锁存地址选择器981基于时钟信号CLK确定数据锁存器的定时。锁存器982基于由锁存地址选择器981确定的定时锁存图像数字数据，并根据STB信号(选通脉冲信号)对各个译码器984同时输出锁存的数据。灰度等级电压产生电路983生成与图像数据相对应的灰度等级数的灰度等级电压。译码器984择一输出与所输入的数据相对应的灰度等级电压。缓冲电路985输入从译码器984输出的灰度等级电压，进行电流放大后作为输出电压Vout输出。

例如，在输入6位图像数据时，灰度等级数是64，灰度等级电压产生电路983生成64电平的灰度等级电压。译码器984包括从64电平的灰度等级电压中选择一个灰度等级电压的电路。

另一方面，在输入8位图像数据时，灰度等级数是256，灰度等级电压产生电路983生成256电平的灰度等级电压。译码器984包括从256电平的灰度等级电压中选择一个灰度等级电压的电路。

这样，若进行多位化，则灰度等级电压产生电路983或译码器984的电路规模增大。例如，当从6位增加到8位时，各自的电路规模变为4倍以上。因此，由于多位化，数据驱动器LSI的芯片面积增加，成本变高。

对此，在后述专利文献1中提出了即使多位化也能抑制数据驱动器LSI芯片面积增加的构成。图17是后述专利文献1所提出的构成的一例(与后述专利文献1的图16对应)。

参照图17，与图16所示的数据驱动器相比，该数据驱动器在灰度等级电压产生电路986、译码器987以及缓冲电路988的构成上不同。在图17的数据驱动器中，灰度等级电压产生电路986每隔2个灰度等级生成灰度等级电压，并将译码器987的灰度等级电源线数减到图16的译码器984的1/2。译码器987根据图像数据选择2个灰度等级电压，并输出到缓冲电路988。缓冲电路988可以对所输入的2个灰度等级电压以及2个灰度等级电压中间的灰度等级电压进行电流放大后输出。

在后述专利文献1公开的构成中，通过具备输入两个灰度等级电压并且可以选择输出2个灰度等级电压的一个以及2个灰度等级电压的中间电压的缓冲电路988，从而能够将译码器987的灰度等级电源线数削减一半，能够削减译码器987的电路规模，能够实现节省面积即低成本化。

与此相对，作为内插(interpolation)DAC，后述专利文献2和专利文献3中提出了一种构成，其对将多位数字信号变换为模拟信号的电路(数字模拟变换器，简称“DAC”)大幅度地进行节省面积化。专利文献3是改良了专利文献2的方案，是尤其使电压精度的性能提高的构成的方案。因此，下面说明专利文献3。图18是表示后述专利文献3提出的DAC构成的图。参照图18，该DAC构成为包括：电阻串(string)，其用于从各抽头(tap)输出n个模拟电压；第一开关组，其用于从各抽头中选择一个电压V1并由S1a到Sna的n个开关构成；第二开关组，其用于选择与电压V1相邻电平的电压V2并由S1b到Snb的n个开关构成；第三开关组，其用于选择电压V1、V2的一个并由开关SW1、SW2、SW3构成；以及放大器200，其具有4个差动对(Q0A，Q0B)、(Q1A，Q1B)、(Q2A，Q2B)、(Q3A，Q3B)。这四个差动对分别由单独的电流源驱动，四个差动对的输出对被共同连接到电流反射镜电路(QL1，QL2)的输入输出对，而且四个差动对的输出信号在差动输入到差动放大器205后将输出电压Vout输出到输出端子。4个差动对(Q0A，Q0B)、(Q1A，Q1B)、(Q2A，Q2B)、(Q3A，Q3B)各自的输入对的一方形成共同连接到输出端子的反馈结构。另外，4个差动对(Q0A，Q0B)、(Q1A，Q1B)、(Q2A，Q2B)、(Q3A，Q3B)的输入对的另一方，一个被连接到用于选择电压V1的第一开关组，剩余3个分别被连接到用于选择电压V1、V2之一个的第三开关组(SW1、SW2、SW3)。该DAC的动作，首先通过基于输入数据的高位位信号的MSB(最高有效位)子字译码器(subworddecoder)的输出来接通第一和第二开关组(S1a，...，Sna)、(S1b，...，Snb)的第K个开关(Ska和Skb)并将相邻抽头的电压作为V1、V2来选择，通过基于输入数据的低位位信号的LSB(最低有效位)子字译码器的输出来控制第三开关组(SW1、SW2、SW3)的开关的切换。

通过第三开关组(SW1，SW2，SW3)的选择条件，将图19所示的以不同比率内分了电压V1，V2的4个电平电压Vo1～Vo4输出到输出端子。具体地，

若第三开关组的3个开关SW1、SW2、SW3全部选择电压V1，则输出与电压V1相等的Vo1；

若3个开关SW1、SW2、SW3中的2个选择电压V1、一个选择电压V2，则输出Vo2；

若3个开关中的1个选择电压V1、2个选择电压V2，则输出Vo3；

若3个开关全部选择电压V2，则输出Vo4。

而且，为了以高的电压精度来线性输出4个电平电压Vo1～Vo4，需要使上述4个差动对(Q0A，Q0B)、(Q1A，Q1B)、(Q2A，Q2B)、(Q3A，Q3B)由相同尺寸的晶体管构成，还要将用于驱动各个差动对的电流源的电流控制为恒定。通过以上那样的构成和开关控制，图18的DAC能够通过MSB和LSB子字，将合计4n个电平电压输出到输出端子。

若将该DAC的原理适用于图16的灰度等级电压产生电路983或译码器984以及缓冲电路985，在可以进一步大幅度地减少从灰度等级电压产生电路983输出的灰度等级电压数，还可以削减用于选择该灰度等级电压之译码器984的元件数，能够大幅度地削减电路规模。

【专利文献1】特开2001-34234号公报(图16)；

【专利文献2】美国专利US5396245号说明书(图5)；

【专利文献3】美国专利US6246351号说明书(图2)。

但是，图18的DAC通过包括了4个差动对的放大器200，可以输出用不同的内分比对2个电压V1、V2进行了分割的4个电平。在这里，除了2个电压V1、V2的电平数是3个。

即，根据图18的DAC的原理，为了能够输出除了2个电压V1、V2的a个电平，需要(a+1)个差动对和驱动它的电流源。为此，存在这样的问题，即用于内分2个电压V1、V2的电平数越增加，放大器200的元件数也越增加，面积也越增大。

发明内容

因此，本发明所要解决的课题是：提供一种节省面积的差动放大器，其不增加差动对而可以增加内分2个电压V1、V2的电平数。

本发明所要解决的其他课题是：提供一种显示装置的数据驱动器，其通过使用上述差动放大器，从而大幅度地削减了灰度等级电压产生电路、译码器、放大器的电路规模。

而且，本发明所要解决的其他课题是：通过使用上述数据驱动器来提供一种低成本的显示装置。

提供用于解决上述至少一个课题的方法的、本发明一个方面涉及的差动放大器，其中包括：供给两个输入信号的2个输入端子；输出端子；极性相同的2个差动对；提供分别驱动所述2个差动对的电流的2个电流源，所述2个差动对的输入对的一个被分别连接到所述2个输入端子上，所述2个差动对的输入对的另一个被连接到所述输出端子上，还包括：负载电路，其构成所述2个差动对的输出对的负载，并从与所述2个差动对的输出对之连接点输出合成所述2个差动对的输出电流而得到的信号；放大电路，其输入所述2个差动对的输出对和所述负载电路的连接点的信号并将电压输出到所述输出端子；电流控制电路，其控制所述2个电流源中流过的电流比。

在本发明中，所述负载电路由电流反射镜电路构成。

在本发明中，所述2个电流源分别具有晶体管；所述电流控制电路对于构成所述2个电流源的晶体管，可变地控制供给到各个晶体管的控制端的偏置电压，以控制在所述2个差动对的每一个上流过的电流。

在本发明中，也可以构成为：所述电流控制电路控制所述2个电流源的电流比，以便在所述2个差动对上流过的电流的合计值变为恒定。

本发明另一方面涉及的差动放大器，其中包括：供给2个输入信号的2个输入端子；输出端子；被构成为在差动对之间成为2种不同晶体管特性的同极性的2个差动对；用于提供分别驱动所述2个差动对的电流的2个电流源；所述2个差动对的输入对的一个被分别连接到所述2个输入端子上，所述2个差动对的输入对的另一个被连接到所述输出端子上，还包括：负载电路，其构成所述2个差动对的输出对的负载，并从与所述2个差动对的输出对的连接点输出通过合成所述2个差动对的输出电流而得到的信号；放大电路，其输入所述2个差动对的输出对和所述负载电路的连接点的信号并将电压输出到所述输出端子。

在本发明中，可以构成为包括：接受规定电压信号的2个电压供给端子；控制所述2个电压供给端子和所述2个输入端子之间的连接/非连接的输入控制电路。

根据本发明另一方面的差动放大器，包括：供给2个输入信号的2个输入端子；输出端子；同极性的2个差动对；用于提供分别所述2个差动对的电流的2个电流源，所述2个差动对的输入对的一个被分别连接到所述2个输入端子，所述2个差动对的输入对的另一个被连接到所述输出端子，还包括：负载电路，其构成所述2个差动对的输出对的负载，并从与所述2个差动对的输出对之连接点输出通过合成所述2个差动对的输出电流而得到的信号；放大电路，其输入所述2个差动对的输出对和所述负载电路的连接点的信号并将电压输出到所述输出端子；选择电路，其输入多个相互不同的电压，基于选择控制信号从所述多个相互不同的电压中选择包含相同电压的2个电压，并分别供给到所述第1及第2输入端子。对于由所述选择电路选择的所述2个电压的一个组合，从所述输出端子输出一个输出电压。

在本发明中，可以构成为：在从所述输出端子输出相互不同的m个(其中m为8的倍数加1)电压电平时，将作为输入电压供给的电压数目设为[{(m-1)/4}+2]，从所述[{(m-1)/4}+2]个电压中包含重复地选择2个电压后供给到所述2个输入端子，相对于所输出的从第1个到第m个电压电平，使作为输入电压而供给的电压包含第1个、第3+4×k(其中，k为0、1、...、(m-5)/4的整数)个、第m个电压电平。

根据本发明另一方面的显示装置的数据驱动器，将上述本发明之差动放大器作为缓冲部而具备。或者，显示装置的数据驱动器包括：灰度等级电压产生电路，其用于生成多个电压电平；译码器，其用于输出基于输入数据而从所述多个电压电平中选择的2个电压；上述本发明的差动放大器，作为输入从所述译码器输出的电压并从输出端子输出与输入数据相对应的电压的放大电路。

根据本发明另一方面的方法，是通过使用差动放大器而能够输出m个(其中m为8的倍数加1)电压电平的控制方法，该差动放大器包含2个从各自的非反相输入端输入信号电压以及反相输入端被共同连接到输出端子的差动对，第1和第2电压包含重复地被供给到所述各非反相输入端，输出所述第1和第2电压以及将所述第2和第2电压分割后的电压，其中包括：对于所输出的从第1到第m个电压电平，准备由第1个、第3+4k个(其中k为0、1、......、(m-5)/4的整数)、第m个电压电平构成的至少[{(m-1)/4}+2]个电压电平，并且从作为输入电压而被供给的[{(m-1)/4}+2]个电压中包含重复地选择2个电压的步骤；将所选择的2个电压供给到所述至少2个差动对的所述非反相输入端的步骤。

根据本发明，达到以下效果：可以实现一种具备了同极性的2个差动对的差动放大器，其中通过接受2个输入电压，能够输出2个输入电压和内分其间的2个以上的电平电压。

另外，根据本发明，达到以下效果：可以实现一种通过接受2个输入电压，能够输出2个输入电压和其中间电压的3个电平的差动放大器，其中通过从n个(其中n为3以上的正数)电压中将包含相同电压的规定的2个组合电压作为2个输入电压输入，从而能够输出几乎等间隔的(2n+1)个以上的电平电压。

根据本发明，达到以下效果：在包括同极性的2个差动对的差动放大器中，通过将接受2个输入电压、能够输出2个输入电压和内分其间的2个以上的电平电压的差动放大器应用于显示装置的数据驱动器的输出缓冲部，从而在削减灰度等级电压产生电路中生成的灰度等级电压数的同时，还能够削减译码器和输出缓冲部的电路规模，并使数据驱动器的节省面积(低成本化)成为可能。

根据本发明，达到以下效果：在通过接受2个输入电压、能够输出2个输入电压和其中间电压的3个电平的差动放大器中，通过将通过从n个(n为3以上的正数)电压当中将包含相同电压的规定的2个组合电压输入作为2个输入电压输入而能够输出几乎等间隔的(2n+1)个以上的电平电压的差动放大器应用于显示装置的数据驱动器的输出缓冲部，从而在削减灰度等级电压产生电路中生成的灰度等级电压数的同时，还能够削减译码器和输出缓冲部的电路规模，并使数据驱动器的节省面积(低成本化)成为可能。

根据本发明，得到以下效果：通过将上述节省面积的数据驱动器应用于显示装置，从而也使显示装置的低成本化或窄边框化成为可能。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的差动放大器的构成的图。

图2是表示本发明第二实施方式的差动放大器的构成的图。

图3是用于说明本发明第一实施方式的第一作用的图。

图4是用于说明本发明第一实施方式的第二作用的图。

图5是用于说明本发明第二实施方式的第一作用的图。

图6是表示本发明第三实施方式的数字/模拟变换器的构成的图。

图7是表示本发明第四实施方式的数字/模拟变换器的构成的图。

图8是表示本发明第四实施方式的2值输入电压的选择方法的实施例的图。

图9是表示本发明第四实施方式的2值输入电压的选择方法的其他实施例的图。

图10是表示仿真中使用的本发明的差动放大器的构成的图。

图11是表示第三作用中、本发明的差动放大器的输入输出特性的图。

图12是表示第四作用中、本发明的差动放大器的输入输出特性的图。

图13是表示第四作用中、本发明的差动放大器的其他输入输出特性的图。

图14是表示第五作用、本发明的差动放大器的输入输出特性的图。

图15是表示显示装置的构成的图。

图16是表示现有的数据驱动器的构成的图。

图17是表示现有的数据驱动器的构成的其他例子的图。

图18是表示现有的数字/模拟变换器的构成的图。

图19是表示图19中输入输出电平对应的示意图。

图20是表示本发明第五实施方式的差动放大器的构成的图。

图中：T1、T2-输入端子；3-输出端子；6、16-放大级；7、17-电流控制电路；8-输入控制电路；4、14-输出端(差动级的输出端)；101、102、103、104、211、212-N沟道晶体管；111、112、201、202、203、204、109-P沟道晶体管；126、127、226、227、110-电流源；151、152、154、155-开关；200-放大器；205-差动放大器；300、400-差动放大器；960-显示部；961-扫描线；962-数据线；963-TFT；964-像素电极；965-液晶电容；966-共同电极(对向基板电极)；970-栅极驱动器；980-数据驱动器；981-锁存地址选择器；982-锁存器；983、986-灰度等级电压产生电路；984、987-译码器；985、988-缓冲电路。

具体实施方式

为了更详细地说明本发明，下面通过参照附图进行说明。图1是表示本发明第一实施方式的差动放大器的构成的图。参照图1，本发明第一实施方式的差动放大器包括：第一差动对(101，102)；第二差动对(103，104)；电流反射镜电路(111，112)，其被连接到第一和第二差动对的各个输出对，相对于第一和第二差动对构成共同的有源负载；放大电路6，其输入该电流反射镜电路(111，112)的输出信号，并将电压Vout输出到输出端子3；电流控制电路7，其控制流过第一和第二差动对的电流(I1，I2)。而且，下面，将由晶体管101、102构成的差动对也记述为差动对(101，102)。

构成为：将第一差动对晶体管101的控制端(栅极)连接到输入端子T1、第二差动对晶体管103的控制端(栅极)连接到输入端子T2，第一和第二差动对晶体管102、104的控制端共同连接到输出端子3，反馈输入了输出电压Vout。而且，将输入端子T1、T2的端子电压分别设为VT1、VT2。

电流控制电路7由下述部件构成：电流控制晶体管126，其被连接在低电位侧电源VSS上，用于驱动第一差动对(101，102)中流过的电流I1；电流控制晶体管127，其被连接在低电位侧电源VSS上，用于驱动第二差动对(103，104)中流过的电流I2；开关组(SW1a～SW4a、SW1b～SW4b)，其能够将多个电压(VB1～VB4)有选择地提供给电流控制晶体管126、127各自的控制端(栅极)。

另外，连接在第一差动对(101，102)和第二差动对(103，104)各自的输出对与高电位侧电源VDD之间的电流反射镜电路(111，112)，在图1中示出其代表性的结构。即，电流反射镜电路(111，112)由下述部件构成：晶体管112，其源极连接到电源VDD，漏极和栅极进行二极管连接，构成电流反射镜电路的输入端；晶体管111，其源极连接到电源VDD，栅极与晶体管112的栅极共同连接，漏极构成电流反射镜的输出端。该电流反射镜电路的输入端(晶体管112的漏极)与晶体管102、104的漏极共同连接，该电流反射镜电路的输出端(晶体管111的漏极)与晶体管101、103的漏极共同连接，构成差动级的输出端4，并被连接到放大级6的输入端上。

图1所示的差动放大器能够输出以规定的内分比将输入端子T1、T2的电压VT1，VT2进行了内分的电压，并且根据通过电流控制电路7控制电流控制晶体管126、127中流过的电流I1、I2的电流比，可以输出不同内分比的多个电平电压。

图2是表示本发明第二实施方式的差动放大器的构成的图。在图1所示的上述第一实施方式的差动放大器中，是将规定电压分别作为VT1、VT2而提供给晶体管101、103的差动输入端T1、T2的结构，但在图2的本发明第二实施方式的差动放大器中，成为包括输入控制电路8的结构，该输入控制电路8选择性地进行2个供给电压(V1，V2)向端子T1、T2的输入。在图2中，第一差动对(101，102)和第二差动对(103，104)可以分别由特性不同的晶体管构成。

另一方面，在电流控制晶体管126，127的控制端上分别施加固定电压VB11、VB12，电流I1、I2被控制为恒定的电流比。除此之外的构成与图1的差动放大器相同。因此，图2的差动放大器可以输出以与电流I1、I2之电流比对应的内分比将端子T1、T2的电压VT1、VT2进行了内分的电压。

输入控制电路8由下述部件构成：提供供给电压V1的端子；分别连接在与端子T1及端子T2之间的开关151、152；提供供给电压V2的端子；和分别连接在与端子T1及端子T2之间的开关154、155。通过控制这些开关，从而可以将2个供给电压(V1，V2)有选择地、也包含重复地提供给端子T1、T2。

由于在图2所示的第二实施方式的差动放大器中，可以输出以规定内分比将端子T1、T2的电压VT1、VT2进行了内分的电压，故通过由输入控制电路8将电压V1、V2选择性地输入到端子T1和端子T2，从而可以输出与电压V1、V2相同电平的电压以及将电压V1、V2内分的2个电平的电压。

而且，在图1和图2所示的上述第一和第二实施方式的差动放大器中，第一差动对(101，102)和第二差动对(103，104)被设为N沟道晶体管(相同极性)，但显然也可以是包含P沟道晶体管的2个差动对的差动放大器，并且还可以为包括极性相互不同的2个差动对的构成。

接着，对于图1和图2所示的上述第一和第二实施方式的差动放大器，在下面说明各自的作用。

首先，参照图3和图4说明：在图1所示的上述第一实施方式的差动放大器中，当端子T1、T2的电压VT1，VT2为相互不同的电压值且满足VT1＜VT2关系时的作用。

图3是用于说明图1差动放大器中、电流I1、I2的电流比相等的情况下的作用的图。

另外，图1的差动放大器的2个差动对(101，102)、(103，104)的各晶体管分别设为相同特性。

而且，将晶体管101、102、103、104中流过的电流(漏极—源极间电流)分别设为Ia、Ib、Ic、Id。

图3是漏极—源极间电流Ids(纵轴)和相对于电源VSS的电压V(横轴)之间的关系图，其示出了晶体管101、102和晶体管103、104的2个特性曲线(Ids-Vg特性)。

在图3中，特性曲线1对应于晶体管101、102，特性曲线2对应于晶体管103、104，2个差动对的各个晶体管101、102、103、104在各自的特性曲线上具有动作点a、b、c、d。

而且，由于图1的晶体管101～104设为相同特性，故2个特性曲线仅仅在横轴方向上偏离。这样，2个差动对的特性曲线偏离是因为2个差动对各自的尾端(tail)(源极耦合端子)能够单独电位变动。

上述条件中晶体管101～104的电流的关系，关于差动对(101，102)，下式(1)成立。

Ia+Ib＝I1 …(1)

关于差动对(103，104)，下式(2)成立。

Ic+Id＝I2 …(2)

关于电流反射镜电路(111，112)，下式(3)成立。

Ia+Ic＝Ib+Id …(3)

进而，根据电流比条件(I1＝I2)以及(1)、(2)，下式(4)成立。

Ia+Ib＝Ic+Id …(4)

而且，电流反射镜电路的输出端4(晶体管111的漏极)仅仅将电压信号提供给放大电路6，并且使得与放大电路6之间不流过恒定的电流。

由此，如果求解上述关系式(3)、(4)，则得到下式(5)、(6)的关系。

Ia＝Id …(5)

Ib＝Ic …(6)

即，在上述条件的情况下，晶体管101、104中流过的电流相等(Ia＝Id)，晶体管102、103中流过的电流相等(Ib＝Ic)的状态就变成图1的差动放大器的稳定状态。

此时的各个动作点a，b，c，d存在于特性曲线1、2和直线Ids＝Ia＝Id、Ids＝Ib＝Ic的交点上。另外，晶体管102、104的动作点b、d，相对于图3的横轴V，由于V＝Vout是共同的，因此动作点b、d确定，动作点a，c也确定，成为图3所示的那样。此时，连接晶体管101、102、103、104在特性曲线上的四个动作点的图形就变为平行四边形。而且，从平行四边形的边ad和边bc相互相等可知，输出电压Vout成为电压VT1、VT2的中间电压。

如上所述，当将晶体管101～104设为相同特性且使电流I1、I2的电流比相等时的输出电压Vout，变为将电压VT1、VT2内分为1对1的电压(中间电压)。

接着，参照图4说明变更了电流比的情况。图4是表示在将图1的差动放大器的2个差动对(101，102)、(103，104)的各晶体管分别设为相同特性且将电流I1、I2设定为I1成为I2的约2倍的电流值(I1＝I2×2)的情况下的作用的图。

另外，与图3相同，假设端子电压VT1、VT2为VT1＜VT2。

此外，与图3相同，图4示出了漏极—源极间电流Ids(纵轴)和相对于电源VSS的电压V(横轴)之间的关系，特性曲线1对应于晶体管101、102，特性曲线2对应于晶体管103、104，2个差动对的各晶体管101、102、103、104在各自的特性曲线上具有动作点a、b、c、d。即使在图4中，作为晶体管101～104的电流的关系，上式(1)乃至(3)仍然成立。

根据电流I1、I2的关系(I1＝I2×2)，下式(7)成立。

Ia+Ib＝2(Ic+Id) …(7)

由此，若求解上述关系式(3)、(7)，则得到下式(8)、(9)。

Ia＝(Ic+3×Id)/2 …(8)

Ib＝(3×Ic+Id)/2 …(9)

当电流源126和127的电流I1和I2不同时，就不成为图3的情况下的简单的关系式，图1的差动放大器的输出稳定状态就变为图4所示的那种状态。

而且，晶体管102、104的动作点b、d，相对于横轴V，V＝Vout是共同的。

此时，由于电流I1、I2的电流比被设定成I1为I2的约2倍，故输出电压Vout取偏向电压VT1的值。因此，通过调整电流I1、I2的电流比，可以取得将电压VT1、VT2大概内分为1对2的输出电压Vout。

而且，实际上，尽管某种程度地依存于2个差动对的晶体管特性或电流I1、I2的大小，但是，如果将它们优选设定，则能够使电流I1、I2的电流比与基于输出电压Vout的电压VT1、VT2的内分比的倒数有某种程度的对应。但是，即使在这种情况下，若电压VT1、VT2的电压差变大，则内分比的倒数和电流比的关系也稍微不一致。

而且，在图4中，尽管说明了电流源126和127的电流I1、I2为I1＞I2的情况，但可以容易地理解：如果I2＝I1×2，则可以取出将电压VT1、VT2内分为2对1的输出电压Vout。

一般地，图1的差动放大器是向端子T1、T2的输入电压被固定的构成，但是如果将电流I1、I2的电流比设为I1＞I2，则输出电压Vout变成将电压VT1，VT2内分为偏向电压VT1的电压，如果设为I1＜I2，则变成内分为偏向电压VT2的电压，各个电流比的差越大，就越可以输出接近电压VT1或者VT2的电压。而且，通过条件的最优化，能够使电流I1、I2的电流比和电压VT1、VT2的内分比的倒数对应。因此，如果通过电流控制电路7切换控制电流I1、I2的电流比，则图1的差动放大器可以输出内分电压VT1、VT2的多个电平的电压。

并且，即使在将电压VT1、VT2设定为不同的电压时，在电流控制电路7中，多个偏置电压(VB1～VB4)的任何一个被设定为使电流控制晶体管126或127截止的电压，如果通过选择该偏置电压来遮断电流I1、I2之一，则可以将电压VT1或VT2作为输出电压Vout输出。这是因为：由于电流被遮断的差动对变为非动作状态，输入到其他差动对的电压通过电压跟随器(voltage follower)作用而被输出。

因此，图1的差动放大器通过利用电流控制电路7的开关组的控制来改变差动对(101，102)、(103，104)中流动的电流I1、I2的电流比，从而可以输出与2个输入电压相同的电压和内分2个输入电压的多个电平的电压。

下面，参照图2，说明本发明第二实施方式的差动放大器的作用。本发明第二实施方式的差动放大器通过输入控制电路8，可以将2个供给电压V1、V2(V1＜V2)也包含重复且有选择地供给到端子T1、T2。而且在图2中，差动对(101，102)、(103，104)上流动的电流I1、I2的电流比被设定为恒定。

在通过输入控制电路8而向端子T1、T2供给相同的电压时，即在电压V1或者V2的一个被共同输入到端子T1、T2时(VT1＝VT2)，图2的差动放大器变为与通常的电压跟随器电路相同的作用，输出电压Vout变为等于被共同输入到端子T1、T2的电压。

另一方面，在下面说明：在通过输入控制电路8向端子T1、T2供给不同的电压的情况，即电压V1或者V2的一个输入到端子T1、另一个被输入到端子T2的情况。在这里，当电流I1、I2的电流比为11＞I2或者I1＜I2时，图2的差动放大器与图4中说明的情况相同，输出电压Vout变为将端子T1、T2的电压VT1、VT2内分为恒定的内分比X对Y(但除了X＝Y)的电压。

在为电流I1、I2的电流比被固定的差动放大器的情况下，如果没有输入控制电路8，向端子T1、T2供给的2个电压被固定，则输出电压Vout仅仅变为被内分为X对Y的内分比的一个电平电压。

但是，在图2的差动放大器中，由于通过输入控制电路8可以切换供给到端子T1、T2的电压，故输出电压Vout可以取：对供给到端子T1、T2的2个电压内分为X对Y的内分比的电平电压或者内分为Y对X的内分比的另外的电平电压。

即，图2的差动放大器通过由输入控制电路8来切换供给到端子T1、T2的电压，从而可以输出不同内分比的多个电平的电压。

下面，说明图2的差动放大器的另外的例子。在图2的差动放大器中，将电流I1、I2的电流比设为相等、即I1＝I2，可以使差动对(101，102)，(103，104)的晶体管由不同特性的结构来构成。参照图5来说明此时的作用。

图5是表示：在图2的差动放大器中，将2个差动对(101，102)、(103，104)设定为差动对(101，102)的W/L比(沟道宽度W对沟道长度L的比)为差动对(103，104)的W/L比的2倍时的作用的图。

在图5中，表示出通过输入控制电路8分别将电压V1(VT1＝V1)、电压V2(VT2＝V2)选择输入到端子T1和端子T2时的例子，电压V1，V2设为V1＜V2。

与图3相同，图5表示了漏极—源极间电流Ids(纵轴)和相对于电源VSS的电压V(横轴)之间的关系，特性曲线1对应于晶体管101、102，特性曲线2对应于晶体管103、104，2个差动对的各个晶体管101、102、103、104在各自的特性曲线上具有动作点a、b、c、d。

而且，由于差动对(101，102)、(103，104)以不同的W/L比构成，故2个特性曲线在横轴方向不一致的同时，2个特性曲线的斜率也不同。

图2的差动放大器中的晶体管101～104的电流关系在电流I1、I2的电流比是I1＝I2时，变成与图3的情况相同，上式(1)～(6)成立。

此时的各个动作点a、b、c、d存在于特性曲线1、2和直线Ids＝Ia＝Id、Ids＝Ib＝Ic的交点上。另外，因为晶体管102、104的动作点b、d，相对于图5的横轴V，V＝Vout是共同的，所以各个动作点成为图5所示的那样。

根据图5，特性曲线1与晶体管尺寸比相对应，斜率变为特性曲线2的2倍，此时的输出电压Vout成为将端子T1，T2的电压VT1、VT2内分为1对2的电压。而且，该电压VT1、VT2相对的内分比依赖于2个差动对(101，102)、(103，104)的尺寸比，通过优化设定，从而可以输出内分为所希望的内分比的电压。

因此，如图5所示，在通过输入控制电路8分别将电压V1(VT1＝V1)、电压V2(VT2＝V2)选择输入到端子T1和端子T2时，输出电压Vout变为将电压V1、V2内分为以1对2的电压。另一方面，在通过输入控制电路8分别将电压V2(VT1＝V2)、电压V1(VT2＝V1)选择输入到端子T1和端子T2时，输出电压Vout变为将电压V1、V2内分为2对1的电压。这样，图2的差动放大器通过由输入控制电路8切换供给到端子T1、T2的电压，从而可以输出不同内分比的多个电平的电压。

下面，说明本发明的第三实施方式。图6是表示本发明第三实施方式的数字/模拟变换器(简称为“DAC”)的构成的图。参照图6，本发明第三实施方式的DAC是用采用了图1所示本发明第一实施方式的差动放大器的差动放大器300对图18所示的DAC放大器200和第三开关组(SW1，SW2，SW3)进行了置换的装置。

在图6的DAC中，用于选择输入到差动放大器300的端子T1、T2的2个电压的装置是与图18相同的构成。即，其由以下部件构成：通过从各个抽头输出(n+1)个模拟电压V₁、V₂、…、V_n+1的电阻串；由从各个抽头选择一个电压V_K(其中K为从1到n的整数的任何一个)的S1a到Sna的n个开关构成的第一开关组；以及由选择与电压V₁相邻电平的电压V_K+1的S1b到Snb的n个开关构成的第二开关组，并通过基于输入数据的高位位信号之MSB子字解码器的输出来接通第一和第二开关组的第K个开关(Ska和Skb)，可以将相邻抽头的电压作为V_K(＝VT1)、V_K+1(＝VT2)来选择。

本发明第三实施方式的DAC与图18所示DAC的不同点是：在本发明第三实施方式中，通过基于输入数据的低位位信号之LSB子字解码器的输出来控制电流控制电路7的各个开关。即，在本发明第三实施方式中，通过由电流控制电路7控制差动对(101，102)、(103，104)中流过的电流I1、I2的电流比，从而可以输出内分输入到端子T1、T2的电压V_K，V_K+1的多个电平的电压。即使增加内分电压V_K、V_K+1之电压的电平数，由于差动对数不增加，因此与图18所示的结构相比，也可以实现特别的面积节省。而且，在本发明的第三实施方式中，在增加了内分电压V_K、V_K+1的电压的电平数的情况下，虽然供给到电流控制晶体管126、127控制端的偏置电压数或进行偏置电压切换的开关增加，但偏置电压能够由多个差动放大器300共有。这种情况下，由于开关可以由最小尺寸的晶体管构成，因此对面积增加的影响十分小。另一方面，在图18中，在增加了用于内分由MSB子字解码器的输出选择的电压V1、V2之电压的电平数的情况下，差动对即用于驱动它的电流源的数目、和将电压V1、V2选择输入到差动对一端的第三开关组的数目增加。特别是，由于元件偏差直接影响线性输出的精度，故构成差动对和电流源的晶体管某种程度上需要设定为大的尺寸，其对面积增加的影响大。

如果将该图6的DAC原理适用于图17的灰度等级电压产生电路986或译码器987、缓冲电路988中，则可以比图17的灰度等级电压数的1/2还更大幅度地减少从灰度等级电压产生电路986输出的灰度等级电压数，还可以削减用于选择该灰度等级电压的译码器987的元件数，能够特别削减电路规模。

图7是表示本发明第四实施方式的数字/模拟变换器(DAC)的构成的图。在图18或图6所示的DAC中，尽管作为在从电阻串生成的n个电压当中选择相邻抽头的2个电压(V_K，V_K+1)并输入到差动放大器的构成，但在图7所示本发明第四实施方式中，通过不仅选择相邻的2个抽头电压还选择2个相邻或3个相邻等的抽头电压等、任意2个抽头电压，从而相对于输出电压电平数，可以削减抽头电压数。

参照图7，在本发明第四实施方式的DAC中，选择输入到差动放大器400的端子T1、T2的2个电压的装置由以下部件构成：从各个抽头输出n个模拟电压V₁、V₂、…、V_n的电阻串；由用于从各抽头选择一个电压V_S(其中S为从1到n的整数中的一个)的S1a到Sna的n个开关构成的第一开关组；以及由用于选择一个电压V_J(其中，J为从1到n的整数中的一个)的S1b到Snb的n个开关构成的第二开关组，并通过基于输入数据的全部位信号(MSB+LSB)的解码器的输出来接通第一和第二开关组的第S个和第J个开关(Ssa和Sjb)，可以将也包含重复的任意抽头电压的组合(VS，V_J)作为端子T1，T2的电压(VT1，VT2)来选择。而且，图7的DAC在本发明第二实施方式的差动放大器(图2)中，还能够考虑为将输入控制电路8的电压供给端子数扩展到n个。

另外，在图7的DAC中，优选差动放大器400是即使在输入到端子T1、T2的2个电压的电压差宽的电压范围，也能够保证规定的内分比并进行高精度输出的差动放大器。例如，如参照图3所说明的、相对2个输入电压可以输出中间电压的差动放大器是优选构成的一个。即，差动放大器400可以使用以下构成的差动放大器，其在图2的差动放大器中，2个差动对(101，102)、(103，104)分别由相同特性的晶体管构成，2个差动对(101，102)、(103，104)的每一个上流过的电流I1，I2的电流比相等(I1＝I2)。

该差动放大器400的作用与参照图3说明的相同。即，输出电压Vout变成将端子T1、T2的电压VT1、VT2内分为1对1的电压。该作用与图7中输入到端子T1、T2的电压V_S(＝VT1)、V_J(＝VT2)的电压差没有关系地成立，或者只要2个差动对的各个晶体管为相同特性，就与特性曲线的形状无关地成立。而且，在构成差动对的晶体管具有沟道长度调制效应等的情况下，若2个电压V_S，V_J的电压差变得非常大，则尽管有时也存在输出电压Vout自中间电压稍微偏离，但总的来说，是在比较宽的范围内成立的作用。

下面，说明通过选择图7的第一和第二开关组的任意组合电压(V_S，V_J)，相对于输出电压电平数，可以削减抽头电压数的一个具体例子。而且，在下面的具体例子中，说明用于实现输出电压电平变为等间隔的线性输出的例子。

图8是表示输入到图7的差动放大器400的端子T1、T2的2个输入电压之选择方法的一个例子的图。在图8中，用表形式示出等间隔的9个电平电压、从图7的电阻串的各抽头输出的相互不同的4个电压A、B、C、D以及输入到端子T1、T2的2个电压之组合的对应。而且，上述2个电压的组合可以被输入到端子T1、T2的任何一个。

在图8中，输入到端子T1、T2的2个电压相对于9个电平的输出电压，只设置了其1/2以下的四个。但是，在这2个电压的组合例如电压A被选择输入到2个端子(T1、T2)的一个时，另一个可能是电压A、B、C、D四种。这样，基于四个电压的2个电压的组合全部有10种，由此9电平的线性输出变为可能。

4个输入电压A、B、C、D相对于9电平的输出电压，分别被设定为第1、3、7、9的电压电平。

此时，向实现第5电平输出的端子(T1，T2)输入的2个电压的组合可能是电压B和C的组合、电压A和D的组合的2种。

另外，在图8中，可以使9电平输出电压中的1～8电平相对于3位数字数据(D2，D1，D0)，与(0，0，0)～(1，1，1)的各个数据相对应。

图9是输入到图7的差动放大器400的端子T1，T2的2个电压之选择方法的其他具体例子。

参照图9，图9是：等间隔的17电平电压、从图7的电阻串的各个抽头输出的相互不同的6个电压A、B、C、D、E、F、以及输入到端子T1、T2的2个电压的组合的对应图。所述2个电压的组合无论被输入到端子T1、T2的哪一个都没有关系。

在图9中，输入到端子T1、T2的电压相对于17电平的输出电压，仅仅设置有其1/3以下的6个。但是，基于6个电压之2个电压的组合全部有21种，由此使17电平的线性输出变成可能。6个电压A、B、C、D，E、F分别被设定为第1、3、7、11、15、17电压电平。另外，用于输出第7、9、11电压电平的2值输入的组合有多种。此外，在图9中，使17电平电压中的1～16电平相对于4位数字数据(D3，D2，D1，D0)，与(0，0，0，0)～(1，1，1，1)的各个数据相对应。

在图8和图9中，对于能够输出被输入到端子T1、T2的2个电压之中间电压的差动放大器，尽管针对9电平和17电平的线性输出，示出了用于削减从图7的电阻串的各个抽头供给的电压数的代表性实施例，但是，其也可以应用于多值电平的线性输出的构成。

根据本发明，在输出电压数为m个(其中m是8的倍数加1)的电平是线性输出时，可以将从图7电阻串的各个抽头供给的电压数(输入到端子T1、T2的电压数)削减到[{(m-1)/4}+2]个。

此时，从图7的电阻串的各个抽头供给的电压相对于m个输出电平，设定到第1号、第(3+4k)号、第m号的电平，将k假设为0以上的整数，以及第(3+4k)号设定为包含第(m-2)号。

图8是m＝9、k＝0，1的情况，图9是m＝17、k＝0，1，2，3的情况。

如上所述，图7的DAC，其差动放大器400虽然只能输出相对于向端子T1、T2输入的两个电压其内分比被固定的电压，但是通过从由电阻串的各个抽头生成的n个电压中，根据输入数据由第一和第二开关组来选择组合电压，从而可以输出由电阻串各个抽头输出的n个电压之2倍以上的多个电平电压数。

通过将本发明实施例的DAC应用于图17的灰度等级电压产生电路986或译码器987、缓冲电路988中，从而可以比图16的灰度等级电压数的1/2还更大幅度地减少从灰度等级电压产生电路986输出的灰度等级电压数，还可以削减用于选择该灰度等级电压的译码器984的元件数，能够大幅度削减电路规模。

上面尽管说明了本发明的差动放大器和数字/模拟变换器的实施方式，但是，从图1到图7的各个构成也能够是被置换成在玻璃或者塑料等绝缘性基板上形成的没有背栅(back gate)的晶体管的构成，可以实现与图1到图9中所说明的相同的作用和效果。

另外，包括本发明的差动放大器或者数字/模拟变换器的数据驱动器通过使译码器面积减小，从而使低成本化成为可能，如果用作图15的数据驱动器，则可以实现液晶显示装置的低成本化。

而且，图15的液晶显示装置可以做成将数据驱动器980作为硅LSI单独形成并连接到显示部960上的结构，或者也能通过使用玻璃基板等绝缘性基板的多晶硅TFT(薄膜晶体管)等来形成电路而与显示部960一体形成。特别在将显示部和数据驱动器一体形成的情况下，通过使数据驱动器的面积变小，从而使窄边框化(显示部960的外周和基板外周之间的宽度的缩短)也成为可能。

还包含其他方式，即使对于这种显示装置数据驱动器的任何一个，通过应用本发明的差动放大器，也可以促进显示装置的低成本化或窄边框化。例如，显然与液晶显示装置同样，即使对于通过将多值电平的电压信号输出到数据线上来进行显示的有源矩阵驱动方式的有机EL显示器等显示装置，也能够应用本发明的差动放大器。

【实施例】

下面，参照附图，作为实施例，说明用于验证上述本发明实施方式的差动放大器的作用和效果的模拟结果。

图10是用于确认本发明第一实施方式的效果的差动放大器的模拟电路。另外，图10还成为表示图1所示的第一实施方式的一个具体例子的图，放大级6由进行输出端子3的充电作用的P沟道晶体管109、和连接在输出端子3与电源VSS间并进行放电作用的电流源110构成。其他构成与图1所示的构成相同。

晶体管9被连接在高电位侧电源VDD和输出端子3之间，其栅极与电流反射镜电路(111，112)的输出端4(晶体管111的漏极)连接。电流源110被连接在低电位侧电源VSS和输出端子3之间。尽管图10中没有示出，但根据需要，也可以在晶体管109和输出端子3之间设置相位补偿电容。

图11是在进行图3的作用时的输入输出特性(模拟)，对于图10的差动放大器，用相同特性的晶体管分别构成2个差动对(101，102)、(103，104)，并且假设各个差动对上流过的电流I1、I2的电流比相等(I1＝I2)的条件，输出端子T1、T2之电压VT1、VT2的中间电压。

图11表示将差动放大器端子T1、T2的2个电压VT1、VT2中的电压VT1假设为恒定、使电压VT2相对于VT1在±0.5V范围内变化时的输出电压Vout的输出特性。

此时，输出电压Vout变成2等分2个电压(VT1，VT2)的电压，其输出期待值在图11中用虚线表示。

根据图11，可以确认：将5V作为中心，在±0.5V范围内，输出电压Vout与输出期待值(虚线)比较一致，在宽的电压范围内，可以高精度地输出2个输入电压的中间电压。

即使在图7所示的本发明第四实施方式的DAC中，上述结果也匹配，在图7的差动放大器400中，用相同特性的晶体管分别构成2个差动对(101，102)、(103，104)，并且如果假设各个差动对上流过的电流I1、I2的电流比相等(I1＝I2)的条件，则在宽的电压范围内，可以高精度地输出端子T1、T2之电压VT1、VT2的中间电压。因此，可以实现参照图8和图9所说明的效果，能够大幅度削减相对于输出电压电平数的抽头电压数。

图12是对于图10的差动放大器，在用相同特性的晶体管分别构成2个差动对(101，102)、(103，104)并且通过电流控制电路7的控制使各个差动对上流过的电流I1、I2的电流比变化时的输入输出特性(模拟)。

图12表示在将电流I1、I2的电流比切换控制为2对1以及1对2时的各自的输入输出特性。若将电流I1、I2的电流比切换控制为2对1以及1对2，则输出电压Vout分别变为Vo2、Vo3。另外，用图中虚线的Vo2输出期待值、Vo3输出期待值分别示出将端子T1、T2的电压(VT1，VT2)内分为1对2和2对1的输出期待值。

根据图12，可以确认：端子T1、T2的电压(VT1，VT2)的内分比几乎与电流I1、I2的电流比的倒数相对应，输出电压Vout在±0.5V范围内几乎与输出期待值(Vo2输出期待值、Vo3输出期待值)一致。而且，在输出电压Vout超过0.1V的电压范围内，其逐渐大地偏离输出期待值。

图13是表示对于图10的差动放大器，在用相同特性的晶体管分别构成2个差动对(101，102)、(103，104)并且通过电流控制电路7的控制使各个差动对上流过的电流I1，I2的电流比变化为1对3、1对1、3对1时的输入输出特性(模拟结果)的图。

在图13中，若将电流I1、I2的电流比切换控制为3对1、1对1以及1对3，则输出电压Vout分别变为Vo2、Vo3、Vo4。用图中虚线的Vo2输出期待值、Vo3输出期待值、Vo4输出期待值分别示出将端子T1、T2的电压(VT1，VT2)内分为1对3、1对1和3对1的输出期待值。

根据图13，可以确认：端子T1、T2的电压(VT1，VT2)的内分比几乎与电流I1、I2的电流比的倒数相对应，输出电压Vout在±0.1V范围内几乎与输出期待值(虚线)一致。而且，在超过0.1V的电压范围内，对于Vo2和Vo4，尽管其逐渐大地分别从Vo2输出期待值、Vo4输出期待值偏离，但电流I1、I2的电流比为1对1的输出电压Vo3在与图11同样宽的电压范围内与Vo3输出期待值比较一致。

而且，尽管在图12、图13中示出了基于输出电压Vout的电压VT1、VT2的内分比几乎与电流I1、I2的电流比的倒数相对应的例子，但是也有该关系根据晶体管特性或电流I1、I2的设定而不同的情况。

以上，根据图12和图13示出了在本发明第一实施方式的差动放大器中，可以输出将输入到端子T1、T2的2个电压内分为不同的比例的多个电压电平。还示出了也包含与输入电压相同电平的多个电压电平可以线性输出。另外，可以实现与使用本发明第一实施方式差动放大器的本发明第三实施方式之DAC同样的效果。

图14是在图2所示的本发明第二实施方式差动放大器中使用与图10同样的放大级6时的输入输出特性(模拟)。图14是对于图2的差动放大器，将差动对(101，102)的晶体管尺寸W/L的比设定为差动对(103，104)的晶体管尺寸W/L比的2倍并使各个差动对上流过的电流I1、I2的电流比相等(I1＝I2)，通过输入控制电路8来切换控制2个供给电压V1，V2向端子T1，T2的输入时的输入输出特性。

在图14中，若将输入到端子(T1，T2)的电压切换控制为(V1，V2)和(V2，V1)，则输出电压Vout分别变为Vo2、Vo3。用图中虚线的Vo2输出期待值、Vo3输出期待值分别示出将电压(V1，V2)内分1对2和2对1的输出期待值。

根据图14，可以确认：输出电压Vout在±0.1V范围内几乎与输出期待值(虚线)一致。而且，在超过0.1V的电压范围内，输出电压Vout逐渐从输出期待值偏离。根据图14，示出了在本发明第二实施方式的差动放大器中，可以输出将输入到端子T1、T2的2个电压内分为不同的比例的多个电压电平。另外，还示出了也包含与输入电压相同电平的多个电压电平可以线性输出。

上面，如4个模拟结果所示的，本发明的差动放大器可以输出将输入到端子T1、T2的2个电压分割为多个的电压，特别是，在所述2个电压的电压差比较小的电压范围(例如0.1V左右)内，可以高精度地输出多个分割后的电压。

图20是表示本发明第五实施方式的差动放大器的构成的图。在图1和图6所示的例子中，尽管说明了包括相同极性的2个差动对(101，102)、(103，104)的差动放大器，但显然可以为包括相互不同极性的2个差动对的构成，也可以为2个极性各具备2个差动对的构成。图20的差动放大器是2个极性各具备2个差动对的构成的一个实施例，通过包括不同极性的差动对，从而在动态范围的扩大、线性度的提高方面，优于图1等的构成。参照图20，该差动放大器包括：由被连接在低电位侧电源VSS的电流源126驱动的n沟道型差动对(101，102)；由同样被连接在低电位侧电源VSS的电流源127驱动的n沟道型差动对(103，104)；被连接在2个n沟道型差动对的输出对和高电位侧电源VDD之间，相对于2个n沟道型差动对各自的输出对构成共同的有源负载的电流反射镜电路(P沟道晶体管111，112)；以及输入电流反射镜电路的输出信号且将电压输出到输出端子3的放大电路6。而且，在图20中，为了作图方便，尽管省略了图1的开关组SW1a、SW1b～SW4a、SW4b，但将用于控制电流源126、127的电流控制电路7假设为图1所示的构成，电流源126、127提供在2个n沟道型差动对(101，102)、(103，104)的每一个上流过的电流I1、I2。

另外，还包括：由被连接在高电位侧电源VDD的电流源226驱动的p沟道型差动对(201，202)；由同样被连接在高电位侧电源VDD的电流源227驱动的p沟道型差动对(203，204)；被连接在2个p沟道型差动对的输出对和低电位侧电源VSS之间，相对于2个p沟道型差动对各自的输出对构成共同的有源负载的电流反射镜电路(N沟道晶体管211，212)；以及输入该电流反射镜电路的输出信号且将电压输出到输出端子3的放大电路16。尽管为了作图方便而省略了用于控制电流源226、227的电流控制电路17，电流源226、227提供流经2个p沟道型差动对(201，202)、(203，204)的每一个的电流I11、I12，但其与图1所示的电流控制电路7相同。此外，各个差动对的输入端(栅极端子)，晶体管101、201的栅极被共同连接到端子T1，晶体管103、203的栅极被共同连接到端子T2，晶体管102、104、202、204的栅极被共同连接到输出端子3。而且，将端子T1、T2的端子电压设为VT1、VT2。

即使在图20的差动放大器中，也可以通过电流控制电路7，17取出将2个电压(VT1，VT2)内分为任意比的输出电压。即使在图2和图7所示的例子中，与图20相同，可以为包括极性相互不同的2个差动对的构成，也可以为2个极性各包括2个差动对的构成。这种情况下，显然，对于图20的差动放大器，可以为将电流源126、127、226、227分别设定为规定的电流值并将图2的输入控制电路8附加到端子T1、T2上的构成，或者为附加了图7的电阻串和S1a～Snb开关组的构成。

在图1、图2、图6、图7所示的例子中，尽管假设为将2个差动对(101，102)、(103，104)的输出对和负载电路(111，112)之间的连接点输入到放大级6的结构，但是，也可以为用差动放大级构成放大级6，将2个差动对(101，102)、(103，104)的输出对与负载电路(111，112)之间的连接点通过差动连接到放大级6之输入对的结构。而且，在图1、图2、图6、图7所示的例子中，尽管负载电路(111，112)相对于2个差动对(101，102)、(103，104)假设为共同，但是显然也可以单独包括负载电路。

尽管上面根据上述实施例说明了本发明，但本发明不局限于上述实施例，显然，对于本领域技术人员来说，在本申请技术方案的范围内，能够进行各种变形和修正。

上述实施例说明的差动放大器由MOS晶体管构成，在液晶显示装置的驱动电路中，可以由例如多晶硅构成的MOS晶体管(TFT)来构成。而且，在上述实施例中，尽管示出了应用于集成电路中的例子，但是显然也能够被应用于分立(discrete)元件结构中。

Claims

1.一种差动放大器，其特征在于，包括：

第一和第二输入端子；

输出端子；

第一和第二差动对；和

用于给所述第一和第二差动对分别供给电流的第一和第二电流源，

所述第一差动对的输入对的一个被连接到所述第一输入端子，另一个被连接到所述输出端子，

所述第二差动对的输入对的一个被连接到所述第二输入端子，另一个被连接到所述输出端子，

还包括：

负载电路，其构成所述第一和第二差动对的输出对的负载，并从与所述第一和第二差动对的输出对之连接点节点的至少一个输出通过合成所述第一和第二差动对的输出而获得的信号；

放大级，其输入所述第一和第二差动对的输出对与所述负载电路的连接点节点的至少一个信号并将电压输出到所述输出端子；和

电流控制电路，其控制所述第一和第二电流源，并控制提供给所述第一和第二差动对的每一个的电流之比。

2.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，所述负载电路由电流反射镜电路构成。

3.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，进一步包括：

接受规定电压的2个电压供给端子；

控制所述2个电压供给端子和所述第一与第二输入端子的连接的输入控制电路。

4.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

所述第一和第二电流源分别具有晶体管；

所述电流控制电路基于所输入的控制信号，从所提供的多个偏置电压中选择偏置电压，并将其供给到构成所述第一和第二电流源的晶体管的各个控制端，以控制提供给所述第一和第二差动对的每一个的电流的电流比。

5.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

所述电流控制电路控制所述第一和第二电流源，以便使提供给所述第一和第二差动对的每一个的电流的合计值变为恒定。

6.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

将所述第一和第二差动对的晶体管对的尺寸设为相同，

调整所述第一和第二电流源的各个电流比，

从所述输出端子输出与将所述第一输入端子和所述第二输入端子的电位差分成3份后的电平相当的电压。

7.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

所述第一和第二电流源的电流相互不同，

在所述第一、第二输入端子上分别施加第一、第二电压，

遮断所述第二电流源的电流，以从所述输出端子输出与所述第一电压对应的第一电压电平，

使所述第一电流源的电流比所述第二电流源的电流更大，以从所述输出端子输出作为将所述第一和第二电压分成3份的一个电平之第二电压电平，

使所述第二电流源的电流比所述第一电流源的电流更大，以从所述输出端子输出作为将所述第一和第二电压分成3份的另一个电平之第三电压电平，

遮断所述第一电流源的电流，以从所述输出端子输出与所述第二电压对应的第四电压电平。

8.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，至少具有：

输入对的一个被分别连接到所述第一和第二输入端子、所述输入对的另一个被连接到所述输出端子的第二导电型的第三和第四差动对；

给所述第三和第四差动对分别供给电流的第三和第四电流源；

被连接到所述第三和第四差动对之输出对的另一负载电路，

至少所述第一和第二差动对的输出对的一个之间被共同连接，

所述差动级，其输入端被连接到所述第一和第二差动对之输出对的一个之间的共同连接点，输出端被连接到所述输出端子；

至少所述第三和第四差动对的输出对的一个之间被共同连接，

还包括：

第二放大级，其输入端被连接到所述第三和第四差动对之输出对的一个之间的共同连接点，输出端被连接到所述输出端子；

另一电流控制电路，其控制所述第三和第四电流源，并控制流经所述第三和第四差动对的电流的电流比。

9.一种差动放大器，其特征在于，包括：

第一和第二输入端子；

输出端子；

构成为在差动对之间至少变成2种不同的晶体管特性的第一和第二差动对；和

给所述第一和第二差动对分别供给电流的第一和第二电流源，

还包括：

负载电路，其构成所述第一和第二差动对输出对的负载，并从与所述第一和第二差动对输出对之连接点节点的至少一个输出通过合成所述第一和第二差动对的输出而获得的信号；和

放大级，其输入所述第一和第二差动对的输出对与所述负载电路的连接点节点的至少一个信号并将电压输出到所述输出端子。

10.根据权利要求9所述的差动放大器，其特征在于，进一步包括：

接受规定电压的2个电压供给端子；和

控制所述2个电压供给端子与所述第一和第二输入端子的连接的输入控制电路。

11.根据权利要求9所述的差动放大器，其特征在于，

所述第一和第二电流源的电流值被设为相同，

调整所述第一和第二差动对之晶体管对的尺寸之比，

从所述输出端子输出与将所述第一输入端子和所述第二输入端子的电位差分成3份的电平相当的电压。

12.根据权利要求9所述的差动放大器，其特征在于，

调整所述第一和第二差动对之晶体管对的尺寸，

将所述第一和第二电流源设为相同的电流，

将所述第一和第二输入端子全部作为第一电压，从所述输出端子输出与所述第一电压相对应的第一电压电平，

将所述第一和第二输入端子的电压分别作为第一和第二电压，从所述输出端子输出作为将所述第一和第二电压分成3份的一个电平的第二电压电平，

将所述第一和第二输入端子的电压分别作为第二和第一电压，从所述输出端子输出作为将所述第一和第二电压分成3份的另一个电平的第三电压电平，

将所述第一和第二输入端子全部作为所述第二电压，从所述输出端子输出与所述第二电压相对应的第四电压电平。

13.一种差动放大器，其特征在于，包括：

第一和第二输入端子；

输出端子；

第一和第二差动对；和

还包括：

负载电路，其构成所述第一和第二差动对输出对的负载，并从与所述第一和第二差动对输出对之连接点节点的至少一个输出通过合成所述第一和第二差动对的输出而获得的信号；

放大级，其输入所述第一和第二差动对的输出对与所述负载电路的连接点节点的至少一个信号并将输出电压输出到所述输出端子；

选择电路，其输入多个相互不同的电压，并基于选择控制信号，从所述多个相互不同的电压中选择包含相同电压的2个电压而分别供给到所述第一和第二输入端子，

相对于由所述选择电路选择的所述2个电压的一个组合，从所述输出端子输出一个输出电压。

14.根据权利要求13所述的差动放大器，其特征在于，

将所述相互不同的电压数目设为[{(m-1)/4}+2]个，其中m为8的倍数加1，

所述选择电路从所述[{(m-1)/4}+2]个电压中也包含重复地选择2个电压后供给到所述第一、第二端子，

所述差动放大器能够从所述输出端子输出m个电压电平，对于所输出的从第1个到第m个电压电平，使作为输入电压而被供给的电压包含第1个、第3+4k个、第m个电压电平，其中k为0、1、......、(m-5)/4的整数。

15.根据权利要求1所述的差动放大器，其特征在于，

所述放大级被连接在电源和所述输出端子之间，包括构成所述输出端子的充电作用或者放电作用的晶体管。

16.根据权利要求8所述的差动放大器，其特征在于，

所述放大级及另一放大级的至少一个被连接在电源和所述输出端子之间，包括构成所述输出端子的充电作用或者放电作用的晶体管。

17.一种数字/模拟变换器，其特征在于，包括：

电阻串，其被连接在第一电压供给端子和第二电压供给端子之间，从各个抽头输出相互不同的多个电压电平，

开关电路，其基于输入数据，从所述电阻串的各个抽头所输出的相互不同的多个电压电平中选择输出2个电压；

还包括权利要求1所记载的差动放大器，以作为输入从所述开关电路输出的2个电压并从输出端输出与输入数据相对应的电压的放大电路。

18.一种数字/模拟变换器，其特征在于，包括：

开关电路，其基于输入数据，从所述电阻串的各个抽头所输出的相互不同的多个电压电平中选择输出包含相同电压的2个电压；

还包括权利要求9记载的差动放大器，以作为输入从所述开关电路输出的2个电压并从输出端子输出与输入数据相对应的电压的放大电路。

19.一种显示装置的数据驱动器，其中包括权利要求1所记载的差动放大器，以作为缓冲部。

20.一种显示装置的数据驱动器，其特征在于，包括：

灰度等级电压产生电路，其生成多个电压电平；

译码器，其输出基于输入数据而从所述多个电压电平中选择出的至少2个电压；和

权利要求1记载的差动放大器，以作为输入从所述开关电路输出的2个电压并从输出端子输出与输入数据相对应的电压的放大电路。