具有运算放大器的集成电路设计.pdf

本发明涉及具有运算放大器的集成电路的设计。在此揭示一种源级驱动电路，此驱动电路具有位于中央的核心区域与位于核心区域四周的接点区域。此源级驱动电路包含运算放大器、输出接点、输出路径与回馈路径。运算放大器包含输入级与输出级，输入级设置于集成电路的核心区域。输出接点设置在该接点区域。输出路径连接运算放大器的输出级的输出端至输出接点。回馈路径连接运算放大器的输入级的输入端至输出接点。

1.  一种源级驱动电路，其具有包含位于中央的一核心区域与位于该核心区域四周的一接点区域，该源级驱动电路包含：
多个频道，该多个频道每个包含一输出缓冲器，该输出缓冲器包含具有一输入级与一输出级的一运算放大器，且该输入级设置于该核心区域；
多个输出接点，该多个输出接点设置在该接点区域；
多个输出路径，该多个输出路径每个连接对应该运算放大器的该输出级的一输出端至对应的该输出接点；以及
多个回馈路径，该多个回馈路径每个连接对应该运算放大器的该输入级的一输入端至对应的该输出接点。

2.  如权利要求1所述的驱动电路，其中该运算放大器根据该回馈路径作为一固定增益缓冲器。

3.  如权利要求1所述的驱动电路，其中该运算放大器的该输出级设置于该核心区域。

4.  如权利要求1所述的驱动电路，其中该输出级设置于该接点区域，且该运算放大器进一步包含用于连接该输入级至该输出级的一内部回路路径。

5.  一种源级驱动电路，其具有位于中央的一核心区域与位于该核心区域四周的一接点区域，该源级驱动电路包含：
一运算放大器，该运算放大器包含一输入级与一输出级，其中该输入级设置于该核心区域；
一输出接点，该输出接点设置在该接点区域；
一输出路径，该输出路径连接该输出级的一输出端至该输出接点；以及
一回馈路径，该回馈路径连接该输入级的一输入端至该输出接点。

6.  如权利要求5所述的驱动电路，其中该运算放大器根据该回馈路径作为一固定增益缓冲器。

7.  如权利要求5所述的驱动电路，其中该输出级设置于该核心区域。

8.  如权利要求5所述的驱动电路，其中该输出级设置于该接点区域，且该运算放大器进一步包含用于连接该输入级至该输出级的一内部回路路径。

9.  如权利要求8所述的驱动电路，其中该输出路径的长度小于该内部回路路径的长度的十分之一。

10.  如权利要求8所述的驱动电路，其中该输出路径的长度小于5微米。

11.  如权利要求8所述的驱动电路，其中该输出路径的长度小于10微米。

具有运算放大器的集成电路设计
技术领域
本发明涉及一种集成电路的设计，特别是涉及一种具有运算放大器的集成电路的设计。
背景技术
运算放大器(operational amplifier，OP)在今日早以广泛使用于电子装置(消费性电子装置或工业装置)上。运算放大器为具有不同输入端的直流高增益电压运算放大器，且通常只有一个输出端。一般的运算放大器用作于固定增益缓冲器，而运算放大器的输出是由负回馈所控制，由于运算放大器的高增益，几乎可以完全检测任何输入的输出电压。
图1A是显示源级驱动电路2的平面图。如图1A所示，此源级驱动电路2包含二个区域：核心区域12与接点区域14。核心区域12为放置用于驱动像素的数字/模拟电路的区域，而接点区域14上则设置有输出接点16，输出接点16用于电性连接在核心区域12的数字/模拟电路的输入/输出与外部电路。
图1B是显示图1A的源级驱动电路2的核心区域12的平面图。如图1B所示，在核心区域12中设有多个通道18与放置在核心区域12的输出缓冲器。每个输出缓冲器作为运算放大器20。每个信道18电性连接至驱动电路20的非反相输入端，而驱动电路20的反相输入端则连接至驱动电路20的输出端。
图1C是显示源级驱动电路的传统电路设计的概略图。此源级驱动电路10包含运算放大器主体20、输出接点16与输出路径111。运算放大器主体20包含反相输入端101、非反相输入端(未图标)与通过输出路径111连接至输出接点16的输出端102。输出端102通过回馈路径112连接至反相输入端101。虽然没有在图示中特别指出，运算放大器主体20进一步包含其它组件，例如用于输入级的组件与输出级的组件。运算放大器主体20、反相输入端101与输出端102设置在核心区域内。而当回馈路径112在运算放大器主体内，输出端101设置在核心区域12与接点区域14。
图1D是显示第一C图的源级驱动电路10的等效电路10E。驱动电路10E包含运算放大器100E、第一电阻R111、第二电阻R112与输出接点N103。在等效电路10E中的运算放大器100E、反相输入点101E、输出点N102、输出接点N103、第一电阻R111与第二电阻分别等同于在驱动电路10的运算放大器主体20、反相输入端101、输出端102、输出接点103、输出路径111与回馈路径112。如图1D所示，输入电压Gin、回馈电压Gfd与输出电压Gout分别为位于非反相输入点101P、输出点N102与输出点N103的电压。请参考图1C与图1D，在此强调的是，在等效电路10E中，回馈路径112为用于在回馈模式下的运算放大器的回馈路径。如图1D所示，运算放大器100E的输入电压(Gin)与输出点N102的电压Gfd相同。然而，因为第一电阻R111的存在，输出点N102的电压(Gfd)并不等于在输出路径的电压(Gout)，因此运算放大器100E的输出电压(Gout)不等于运算放大器100E的输入电压(Gin)。因为在运算放大器100E的输入电压并不等于输出电压，此特性会影响显示面板的显示结果。
运算放大器基本上是作为电压跟随器以驱动后级电路(用以提供有效的电流与稳定的电压源)。然而，在集成电路形成的回路路径会经过若干的电阻，如在图1C中的输出路径111或回馈路径112，这些电阻会造成回路路径的电压下降，结果造成输出电压的偏移或误差。在一定的程度上，因为输出路径111会在运算放大器主体20与输出接点103的输出端102之间运作，如图1C所示的传统回路路径会遇到输出电压偏移的问题。若在图1B的驱动电路20是用于提供I电流于后级电路，则会产生一电压偏移量V＝I*R，其中R为第一电阻R111的电阻值(对应于输出路径111)。
因此，在下列的叙述中将详细描述如何解决上述的问题。
发明内容
根据上述的问题，本发明揭露一种源级驱动电路，此驱动电路具有位于中央的核心区域与位于核心区域四周的接点区域。此源级驱动电路包含运算放大器、输出接点、输出路径与回馈路径。运算放大器包含输入级与输出级，输入级设置于集成电路的核心区域。输出接点设置在该接点区域。输出路径连接运算放大器的输出级的输出端至输出接点。回馈路径连接运算放大器的输入级的输入端至输出接点。
附图说明
图1A为传统源极驱动电路的示意图；
图1B为传统源极驱动电路的核心区域的示意图；
图1C为具有运算放大器的传统集成电路的示意图；
图1D为图1C的具有运算放大器的传统集成电路的等效电路图；
图2A为根据本发明实施例的具有运算放大器的集成电路的示意图；
图2B为图2A的具有运算放大器的集成电路的等效电路图；
图3为根据本发明另一实施例的具有运算放大器的集成电路的示意图；
图4为根据本发明实施例的应用具有运算放大器的集成电路的方法的
流程图。
附图符号说明
10    源极驱动电路
12    核心区域
14    接点区域
16    输出接点
18    通道
101   反向输入端
102   输出端
111   输出路径
112   回馈路径
10E   等效电路
100E  运算放大器
101P  非反向输入点
N102  输出点
N103  输出接点
R111  第一电阻
R112  第二电阻
Gin     输入电压
Gfd     回馈电压
Gout    输出电压
20      驱动电路
200     运算放大器主体
201     非反相输入端
202     输出端
203     输出接点
211     输出路径
212     回馈路径
214     核心区域
216     接点区域
20E     等效电路
200E    运算放大器
201E    反相输入端
201P    非反相输入端
N202    输出点
N203    输出接点
N205    回馈点
R211    第一电阻
R212    第二电阻
30      驱动电路
300     运算放大器主体
301     输入端
302     输出端
303     输出接点
307     输出级
311     输出路径
312     回馈路径
313     内部回路路径
314     核心区域
316  接点区域
350  虚拟区域
402  403 步骤
具体实施方式
对于本发明的较佳实施例，则会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其它的实施例中，且本发明的范围不受限定，其以本发明的权利要求为准。
图2A是根据本发明实施例的具有运算放大器的驱动电路20概略图。此驱动电路为用于驱动显示器面板的源级驱动电路，而运算放大器为用于源级驱动的信道的输出缓冲器。驱动电路20包含运算放大器主体200、输出接点203、输出路径211与回馈路径212。运算放大器主体200包含非反相输入201与输出端202。运算放大器主体200、运算放大器输入端201与运算放大器输出端202皆设置于驱动电路20的核心区域214内，而输出接点203则设置于驱动电路20的接点区域216。输出路径211在核心区域214中连接运算放大器主体200的输出端202且在接点区域216中连接输出接点203。回馈路径212在核心区域214中连接输入端201而在接点区域216中连接输出端203。不同于图1C的电路10，回馈路径212设置于输入端201与输出接点203之间，而非输出端202。再者，虽然没有在图示中详细指出，运算放大器主体200可进一步包含其它组件(例如额外的输入端)、用于不同操作的组件与用于放大操作的组件等。另外，输入端201与输出端202亦可设置于其对应的输入级与输出级。
图2B是显示图2A所示的运算放大器电路20的等效电路20E。电路20E包含运算放大器200E与输出接点N203。运算放大器200E包含反相输入点201E、非反相输入点201P与输出点N202。在此需要了解的是运算放大器200E、输入点、输出点N202与输出接点N203分别对应于在电路20中的运算放大器主体200、输入端201、输出端202与输出接点203，而第一电阻R211与第二电阻R212分别对应于电路20中的输出路径211与回馈路径212。另外，节点Gin、Gfd与Gout在此实施例中分别表示输入电压、回馈电压与输出电压。然而，在此实施例中，回馈电压Gfd并非是输出点N202的电压。其解释如下。
在此实施例中，回馈点N205位于输出接点N203，另一方面来说，在回馈点N205与输出接点N203之间的电压几乎为零，因此回馈电压Gfd几乎等于输出电压Gout。因此，输出电压亦与输入电压Gin相等，因为几乎没有电流通过电阻R212。
图3为根据本发明另一实施例的具有运算放大器的驱动电路30概略图。此驱动电路30主要包含运算放大器主体300、输出级307、回馈路径312与内部回路路径313。输出级307包含输出端302、输出接点303与输出路径311。运算放大器主体300包含输出级307与运算放大器主体300。运算放大器主体300与运算放大器输入端301设置于驱动电路30的核心区域314，而输出级307与运算放大器300的输出端302则设置于驱动电路30的接点区域316。输出路径311连接输出级307与输出接点303。回馈路径312在核心区域314中连接到输入端301而在接点区域316中连接到输出级307。内部回路路径313分别在核心区域314连接运算放大器主体300与在接点区域316连接输出级307。如图3所示，输出级307的输出端302从运算放大器主体300移动至接近输出接点303的位置，因此输出路径311的长度降低，也就是说在输出端302与输出接点303的电阻降低了。因此，在输出接点303的输出电压几乎等于运算放大器的输入电压。
特别地，输出路径311的长度可界定出在输出级307与输出接点303之间的最短距离(例如在输出级307的任何位置与在输出接点303的任何位置的最短距离)。输出路径311的长度较佳是小于回馈路径312的长度的十分之一。另外，输出路径311较佳是小于内部回路路径313的长度的十分之一。进一步来说，输出路径311的长度较佳小于10微米，最佳是小于5微米。例如当输出驱动电流2mA的输出电压偏移小于20mV时，输出路径311的电阻较佳是小于10奥姆。
请参阅图4，其为根据图2A与图3的实施例的流程图。图4是显示根据本发明的应用具有运算放大器的集成电路的方法的主要步骤。在步骤402中的输出路径设置在运算放大器的输出端与运算放大器的输出接点之间。另一方面来说，输出路径连接输出端至输出接点。在图2A所示的实施例中，步骤402可形成连接输出端202到输出接点203的输出路径211。在图3所示的实施例中，步骤402可形成连接输出端302到输出接点303的输出路径311。
在步骤403中，回馈路径(亦称之为回馈路径312)设置在运算放大器的输入端与放置在覆盖输出接点的特定组件之间，在特定组件与输出接点之间的最短路径小于回馈路径的十分之一。另一方面来说，回馈路径可连接输入端至输出端或一个邻近输出接点的组件。在图2A所示的实施例中，步骤403可形成连接输入端201到输出接点203的回馈路径212；另一方面来说，在图2A所示的实施例中，特定组件是输出接点203。在图3所示的实施例中，步骤403可形成连接输入端301到输出接点303的回馈路径312。此特定组件可以是输出级307，此输出级307进一步通过内部回路路径313连接运算放大器主体300。
在此需要强调的是，在图3中的虚线圆圈表示覆盖输出接点303的虚拟区域350。虚线圆圈用于表示回馈路径312较佳是用以连接输入端至输出接点303或邻近输出接点的任何组件(如输出级307)。
如上所述，输出路径311的长度表示在输出端302与输出接点303的最短路径。同样如上所述，输出路径311的长度较佳小于内部回路路径313的十分之一。进一步来说，输出路径311的长度较佳小于10微米(mm)，最佳是小于5微米(mm)。输出路径311的电阻较佳是小于10奥姆，例如当输出驱动电流2mA的输出电压偏移小于20mV。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求的范围；凡其它未脱离发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在本发明权利要求的范围内。