超扭曲向列液晶显示器驱动IC模拟部分电路设计

摘要

随着IC技术的发展,便携式电子设备逐渐成为一种主流。由于超扭曲向列液晶显示器(STN-LCD)具有轻巧、省电、成本低等特点,被广泛的应用在各种便携式设备当中,从而在显示器市场中占有一定的份额。本文针对STN-LCD显示的特点,设计出一款低成本、低功耗的驱动IC电路,并针对其模拟部分进行详细说明。
　　在 STN-LCD驱动I C的设计中,本文首先通过分析STN-LCD的显示原理和特性,对整个驱动IC建立起一个基本架构,并分别从数字和模拟两个部分对其进行系统的分析,理清系统的主要性能指标。然后针对STN-LCD的显示原理,明确其对驱动I C电路的功能要求,了解电路驱动端口需要几种驱动电压,并确定这些电压的产生顺序和产生电路。由于本文主要针对的是驱动IC模拟部分的设计,所以全文以模拟部分为重点,给出了模拟部分的具体设计电路,并对设计电路时的考虑和电路的具体分析作出了详细的说明。最后对电路加以仿真验证,以确保设计电路的性能符合指标要求。
　　驱动IC的模拟部分由很多模块组成,本文主要针对驱动IC模拟电路的重要部分将电路分成了两大模块进行具体说明。首先本文在了解和研宄带隙基准理论的基础上,对经典带隙基准电路进行了改善和优化,在电源输入电压为2.7?3.3 V下,为内部提供了1.32V的基准电压,并在此基础上,利用线性稳压电路(LDO)的稳压功能,做出液晶显示器所需要的稳定的负温度系数电压。除此之外,借助基准电压,利用LDO对电路进行隔离,做出4pA基准电流,为电路的其它部分提供偏置。其次是电荷泵电路的设计。本文通过解析电荷泵的倍压原理,分析和借鉴前人的研宄成果,对电荷泵电路进行了完整的设计。根据要求,在电源输入电压为2.7?3.3 V的条件下电荷泵电路需要为驱动IC提供11.5V的驱动电压。文中具体介绍了电荷泵电路的整个设计过程,并对电路设计时的考虑进行了具体的描述。除此之外,本文还对与电荷泵有关的比较器电路和振荡器电路进行了简单的介绍。其中振荡器为电荷泵提供的频率为3MHz,为数字时序部分提供的频率是300KHz。最后对电荷泵、比较器和振荡器的功能、性能进行了仿真验证。
　　整个芯片为STN-LCD提供六种偏置电压。在与同事的配合下完成了所有电路模块的设计,并采用ASMC0.35^m3.3V/15V C M O S工艺进行版图设计。各模块电路在各种工艺角下进行仿真拉偏,结果都在要求范围之内,基本达到预期要求。

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1 绪论

1.1 STN-LCD驱 动 I C 的研究背景和意义

1 .2 论文的主要工作

1 .3论文的组织结构

2 STN-LCD驱 动 IC 系统简介

2.1 STN-LCD驱 动 I C 整体简介

2.2 STN-LCD驱 动 I C 数字部分介绍

2.3 STN-LCD驱 动 I C 模拟部分介绍

3 带 隙 基 准 电路 及相 关电 路 设 计

3 .1带隙基准的基本原理

3 .2带隙基准电路

3.3线性稳压器(LDO)

3 .4基准源上电电路

3 .5基准源及L D O功能性能仿真验证

4 电荷泵电路的设计

4 .1电荷泵简介

4 .2经典电容式电荷泵的简介和分析

4 .3电荷泵电路设计指标

4 .4电荷泵核心电路结构的选定及考虑

4 .5电荷泵核心电路的设计及说明

4 .6电荷泵电路功能性能仿真验证

5 比较器和振荡器的设计

5 .1比较器的设计

5 .2振荡器的设计

5 .3比较器和振荡器的仿真验证

6 STN-LCD驱 动 IC 整体布局

7 结论和展望

7 .1研究总结

7 .2前景展望

致谢

参考文献

攻读学位期间 的研 究成 果