[发明专利]小型、低成本的半导体仪器

说明书

技术领域

本发明一般涉及测定参数的显示，特别涉及(但不作为限制)用于接收任意输入参数并驱动选中的显示装置的新型的小型、低成本的半导体器件及方法，它们在机动车辆领域内特别有用。

技术背景

特别在机动车辆中(但不必局限于此)，需要测量并显示诸如压力、温度、液面、电压和电流等物理参数，而且在某些情况下，提供它们的高和/或低的指示。按照惯例，由各种机电仪表满足几乎所有的这些功能，而这些机电仪表格价较昂贵并且占地方。当需要高和/或低的指示时，时常使用辅助传感器和显示器，因为这样做比起由普通的测量信号得出极限情况的存在要经济得多。此外，由于大大限制了显示装置加工成形的自由度，所以为了容纳机电显示装置，必须时常将传感器设计成非线性的。这后一个因素把附加的成本和空间消耗引入传统的系统。

理想的是，具有一种用于物理参数测量和显示的方法和装置，它们特别适合于诸如压力、温度、液面、电压和电流等参数。存在大量价廉的传感器和变换器，它们可以向这种装置提供电输入。不幸的是，这些变换器和传感器具以大量的电气形式出现而且是非线性的。因此，本发明的第一个目的是接受任意形状，而且在某种程度上，接受任意幅度输入信号。

由于人机工程或分辨率的缘故，为对参数成形、压缩或扩展，经常希望勾勒出被显示信息的轮廓。因此，本发明的第二个目的在于显示任意形状的参数。

许多可获得的价廉的变换器和传感器具有相当低的阻抗，需要过量的功率(从本发明所提供的“微型仪器”的角度来看)。因此，本发明的第三个目的是在几种功率节省模式中的一种模式下操作配合的变换器。

设计一些变换器以随物理参数的逐渐增加逐渐增加输出，而设计其它变换器随逐渐增加的输入则产生逐渐减小的输出。因此，本发明的第四个目的在于以正常(递升)模式或逆向(递降)模式处理输入。

在某些情况下，输入信号来自经校准的源(例如，绝对伏特)，但在其它的情况下，输入信号来自必须由装置激励(通常以功率节省模式)的变换器。因此，本发明的第五个目的在于以“绝对”或“比率”模式操作。

一些参数是有固有起伏的或有干扰的(诸如在液面晃动油箱中的燃油发送装置)。因此，本发明的第六个目的在于提供阻尼或转换速度控制的变化程度。例如，对于压力或电压较快，或对于油面和温度较慢。

在临界应用中，如上所述，经常引入第二传感器以当检测出超出规格情形时，告警或停止操作。本发明的第七个目的在于提供可编程的过和/或欠告警输出。

在其它临界应用中，当检测出低或高的超出规格情时，可引入第二和第三传感器以告警或停止操作。因此，本发明的第八个目的形在于，提供至少一个附加可编程过或欠告警输出。

为机动车辆市场设计的大多数仪器包括照明装置。因此，本发明的第九个目的在于通过直接驱动发光二极管提供自照明。

可以顺次地(指针模式)或添加地(条形图模式)点亮发光二极管。因此，本发明的第十个目的在于以指针或条形图模式中的任何一种模式提供自照明。

在一些应用中(诸如便携式电池操作的设备)，需要在极低功率电平下运作装置和转换器。可以预料，将在功率节省模式中的一种模式下操作固有低功率(或高阻抗)转换器，还可预料将在直接驱动LCD模式下操作装置。在该模式下，可以驱动液晶显示器，而不需要从-40°到+85°温度范围的温度补偿。因此，本发明的第十一个目的在于，直接驱动液晶显示器。

可顺次地(指针模式)或添加地(条形图模式)驱动LCD。因此，本发明的第十二个目的在于在指针或条形图模式中的任何一种模式下提供低功率LCD启动。

LED和LCD显示器驱动各个段地址。可以用无限制的结构安排这些段，这些结构包括：直线垂直、直线水平、直线对角、向上弯曲、向下弯曲、图案、矩阵等。可以同时使串联的两个或多个发光二极管通电。可以同时使并联的两个或多个LCD段通电。可以直接使静态发光二极管通电，但是静态LCD段需要AC驱动信号。设想静态元件作为标尺符号或信息部分，而且无论何时施加电力，它都趋于有效。因此，本发明的第十三个目的在于连续操作LCD段驱动器。

可以按特定的颜色编码格式组装发光二极管。例如，可以在显示器内排列传统的正常-注意-告警/停止序列的绿-黄-红以传送那种意义，而同时“指向”测量值。当与标尺扩展和收缩轮廓耦合时，显示器可以用较少的显示元件传达大量准确的信息。因此，本发明的第十四个目的在于提供整个带有测量值的颜色编码状态信息。