專利名稱：小型、低成本的半導(dǎo)體儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及測定參數(shù)的顯示，特別涉及(但不作為限制)用于接收任意輸入?yún)?shù)并驅(qū)動選中的顯示裝置的新型的小型、低成本的半導(dǎo)體器件及方法，它們在機動車輛領(lǐng)域內(nèi)特別有用。
背景技術(shù)：
特別在機動車輛中(但不必局限于此)，需要測量并顯示諸如壓力、溫度、液面、電壓和電流等物理參數(shù)，而且在某些情況下，提供它們的高和/或低的指示。按照慣例，由各種機電儀表滿足幾乎所有的這些功能，而這些機電儀表格價較昂貴并且占地方。當(dāng)需要高和/或低的指示時，時常使用輔助傳感器和顯示器，因為這樣做比起由普通的測量信號得出極限情況的存在要經(jīng)濟得多。此外，由于大大限制了顯示裝置加工成形的自由度，所以為了容納機電顯示裝置，必須時常將傳感器設(shè)計成非線性的。這后一個因素把附加的成本和空間消耗引入傳統(tǒng)的系統(tǒng)。
理想的是，具有一種用于物理參數(shù)測量和顯示的方法和裝置，它們特別適合于諸如壓力、溫度、液面、電壓和電流等參數(shù)。存在大量價廉的傳感器和變換器，它們可以向這種裝置提供電輸入。不幸的是，這些變換器和傳感器具以大量的電氣形式出現(xiàn)而且是非線性的。因此，本發(fā)明的第一個目的是接受任意形狀，而且在某種程度上，接受任意幅度輸入信號。
由于人機工程或分辨率的緣故，為對參數(shù)成形、壓縮或擴展，經(jīng)常希望勾勒出被顯示信息的輪廓。因此，本發(fā)明的第二個目的在于顯示任意形狀的參數(shù)。
許多可獲得的價廉的變換器和傳感器具有相當(dāng)?shù)偷淖杩?，需要過量的功率(從本發(fā)明所提供的“微型儀器”的角度來看)。因此，本發(fā)明的第三個目的是在幾種功率節(jié)省模式中的一種模式下操作配合的變換器。
設(shè)計一些變換器以隨物理參數(shù)的逐漸增加逐漸增加輸出，而設(shè)計其它變換器隨逐漸增加的輸入則產(chǎn)生逐漸減小的輸出。因此，本發(fā)明的第四個目的在于以正常(遞升)模式或逆向(遞降)模式處理輸入。
在某些情況下，輸入信號來自經(jīng)校準(zhǔn)的源(例如，絕對伏特)，但在其它的情況下，輸入信號來自必須由裝置激勵(通常以功率節(jié)省模式)的變換器。因此，本發(fā)明的第五個目的在于以“絕對”或“比率”模式操作。
一些參數(shù)是有固有起伏的或有干擾的(諸如在液面晃動油箱中的燃油發(fā)送裝置)。因此，本發(fā)明的第六個目的在于提供阻尼或轉(zhuǎn)換速度控制的變化程度。例如，對于壓力或電壓較快，或?qū)τ谟兔婧蜏囟容^慢。
在臨界應(yīng)用中，如上所述，經(jīng)常引入第二傳感器以當(dāng)檢測出超出規(guī)格情形時，告警或停止操作。本發(fā)明的第七個目的在于提供可編程的過和/或欠告警輸出。
在其它臨界應(yīng)用中，當(dāng)檢測出低或高的超出規(guī)格情時，可引入第二和第三傳感器以告警或停止操作。因此，本發(fā)明的第八個目的形在于，提供至少一個附加可編程過或欠告警輸出。
為機動車輛市場設(shè)計的大多數(shù)儀器包括照明裝置。因此，本發(fā)明的第九個目的在于通過直接驅(qū)動發(fā)光二極管提供自照明。
可以順次地(指針模式)或添加地(條形圖模式)點亮發(fā)光二極管。因此，本發(fā)明的第十個目的在于以指針或條形圖模式中的任何一種模式提供自照明。
在一些應(yīng)用中(諸如便攜式電池操作的設(shè)備)，需要在極低功率電平下運作裝置和轉(zhuǎn)換器?？梢灶A(yù)料，將在功率節(jié)省模式中的一種模式下操作固有低功率(或高阻抗)轉(zhuǎn)換器，還可預(yù)料將在直接驅(qū)動LCD模式下操作裝置。在該模式下，可以驅(qū)動液晶顯示器，而不需要從-40°到+85°溫度范圍的溫度補償。因此，本發(fā)明的第十一個目的在于，直接驅(qū)動液晶顯示器。
可順次地(指針模式)或添加地(條形圖模式)驅(qū)動LCD。因此，本發(fā)明的第十二個目的在于在指針或條形圖模式中的任何一種模式下提供低功率LCD啟動。
LED和LCD顯示器驅(qū)動各個段地址?？梢杂脽o限制的結(jié)構(gòu)安排這些段，這些結(jié)構(gòu)包括直線垂直、直線水平、直線對角、向上彎曲、向下彎曲、圖案、矩陣等?？梢酝瑫r使串聯(lián)的兩個或多個發(fā)光二極管通電?？梢酝瑫r使并聯(lián)的兩個或多個LCD段通電?？梢灾苯邮轨o態(tài)發(fā)光二極管通電，但是靜態(tài)LCD段需要AC驅(qū)動信號。設(shè)想靜態(tài)元件作為標(biāo)尺符號或信息部分，而且無論何時施加電力，它都趨于有效。因此，本發(fā)明的第十三個目的在于連續(xù)操作LCD段驅(qū)動器。
可以按特定的顏色編碼格式組裝發(fā)光二極管。例如，可以在顯示器內(nèi)排列傳統(tǒng)的正常-注意-告警/停止序列的綠-黃-紅以傳送那種意義，而同時“指向”測量值。當(dāng)與標(biāo)尺擴展和收縮輪廓耦合時，顯示器可以用較少的顯示元件傳達大量準(zhǔn)確的信息。因此，本發(fā)明的第十四個目的在于提供整個帶有測量值的顏色編碼狀態(tài)信息。
當(dāng)檢測出超出規(guī)格情形時，時常希望使顯示“閃爍”，以引起對存在問題這一事實的重視。因此，本發(fā)明的第十五個目的在于在范圍的上限或范圍的下限提供各種閃爍模式。
如果在范圍的兩個極限處可以發(fā)生超出規(guī)格的情形，那么希望，對于這兩種情形都使顯示“閃爍”。因此，本發(fā)明的第十六個目的在于在范圍的上限和范圍的下限處提供各種獨立閃爍模式。
當(dāng)已知信息以低速率變化時，希望當(dāng)在有干擾的環(huán)境下讀取邊界時，將顯示的更新限制在相當(dāng)長的時間間隔以減小明顯的“閃爍”。因此，本發(fā)明的第十七個目的在于提供各種轉(zhuǎn)換率時間間隔。這經(jīng)常與轉(zhuǎn)換速度控制一起使用(目的六)。
當(dāng)已知信息有點受干擾，希望引入滯后以減小邊界閃爍的相似性。因此，本發(fā)明的第十八個目的在于提供滯后開/關(guān)特性。這通常與轉(zhuǎn)換率控制(目的十七)和轉(zhuǎn)換速度一起(目的六)使用。
對于轉(zhuǎn)換速度、轉(zhuǎn)換率和滯后分開控制使得解決在具有各種響應(yīng)時間要求的系統(tǒng)中的起伏和噪聲問題成為很有可能。合起來看，它們允許相對于顯示的人機工程的微調(diào)，和/或相對于輸出信號的告警響應(yīng)微調(diào)。
在體系結(jié)構(gòu)上，優(yōu)化上述方法和裝置，以在特別小而價廉模具上實現(xiàn)單芯片三重(friple)技術(shù)(三重技術(shù)＝在互補MOS中的模擬、數(shù)字和不揮發(fā)性存儲器)。用于整個儀器的解決方法必須是可與最優(yōu)化得出的機電儀表相比的成本，而且它們必須占有一百年的市場主導(dǎo)地位。因此，本發(fā)明的第十九個目的是基本上可集成的小型、廉價、三重技術(shù)芯片。
希望用一個也只用一個芯片通過無數(shù)個變換器、以LED或LCD格式顯示多個變換、通過許多功能性選擇方案來滿足在多個電源下操作的生產(chǎn)線的儀表化需要。因此，希望本發(fā)明藉助于不揮發(fā)性存儲器在芯片級是可編程的，而且藉助于“填充”指令在電路板級上是可編程的。典型的填充指令是用于電壓可選方案的電阻器值。用于各類變換器的電阻器值、用于濾波器響應(yīng)的電容器值、用于特定顏色格式的LED陣列、用于特定符號的LCD組件，等等。因此，本發(fā)明的第二十個目的是，在儀器制造期間在不揮發(fā)性存儲器中為所有的可集成選擇方案編程。應(yīng)注意到，用較少的電壓、LED顏色分派和變換器“類別”的組合可滿足大多數(shù)應(yīng)用。因此，可備有非常高級的子組件(Subassembly)以等待將它們轉(zhuǎn)換成成千上萬個可選方案組合中的任何一個的程序信息。
當(dāng)考慮到絕對值、偏移、線性和方向性(增加對減小)時，用于電阻式發(fā)送器的變換器校準(zhǔn)的可能性很大。然而，可以方便地將這些歸并成絕對值大類，即，兩或三個大類。當(dāng)通過在子組件級加入的電阻器進行上述操作，下列動作將會變得簡單微調(diào)絕對值、調(diào)節(jié)偏移、解決相對于所需顯示響應(yīng)的線性、和在實質(zhì)上“功能完全”組件級上分配在不揮發(fā)性程序設(shè)計中的方向。
對于“對于所有情況用一個芯片”作進一步詳細說明，本設(shè)計試圖最優(yōu)化芯片的低電力消耗，而不犧牲高電流驅(qū)動能力，或芯片的尺寸(成本)。因此，本發(fā)明的第二十一個目的在于，在低靜態(tài)電流下操作，同時保持高電流驅(qū)動能力。
需要考慮在芯片上生成絕對基準(zhǔn)的兩個區(qū)域。第一個是時基，而第二個是電壓基準(zhǔn)。需要成本非常低但適當(dāng)準(zhǔn)確的時基，來建立所有的內(nèi)部時鐘、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換、LCD驅(qū)動波形、顯示閃爍器、不揮發(fā)性存儲器裝入、不揮發(fā)性存儲器觀察，等等。后面跟著二進制計數(shù)鏈的在131KHz下操作(微調(diào)后)的全集成R-C振蕩器方便地產(chǎn)生用于LCD驅(qū)動器的64Hz和用于閃爍器的2Hz(分別除以211和216)。可在CMOS中產(chǎn)生具有適當(dāng)?shù)臏囟认禂?shù)和曲率誤差(但是較差的絕對值)的低成本帶隙電壓調(diào)節(jié)器。用微調(diào)，可將調(diào)節(jié)器誤差限制在可接受的范圍內(nèi)。
因此，本發(fā)明的第二十二個目的在于，集成小型、低成本的振蕩器并根據(jù)來自不揮發(fā)性存儲器的指令對它進行微調(diào)，而且最初在晶園片測試期間插入這些指令，但是在最后組裝期間重新寫入(如果需要的話)。
此外，本發(fā)明的第二十三個目的在于，集成有效的、小型的、低成本的帶隙調(diào)節(jié)器并根據(jù)來自不揮發(fā)性存儲器的指令對調(diào)節(jié)器進行微調(diào)，而且最初在晶片測試期間插入這些指令，但是在最后組裝期間重新寫入(如果需要的話)。
在接下來的說明和附圖中將闡明本發(fā)明的其它目的，及其特性、要素和優(yōu)點，或從中變得明顯。
本說明書描述具有十個不同狀態(tài)的顯示(它產(chǎn)生指針、條形圖、曲線圖、圖標(biāo)，等等)。可將該方法用于任何數(shù)量的狀態(tài)(12、15、20、25，等等，都是可行的)。在每個例子中，存儲的門限比顯示狀態(tài)數(shù)小1。例如，對于10個狀態(tài)有9個門限和對于25個狀態(tài)有24個門限。因此，本發(fā)明的第二十四個目的在于，在儀器制造期間，將多個顯示狀態(tài)存儲在不揮發(fā)性存儲器中。以有與所需準(zhǔn)確度相稱的分辨率和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換處理的分辨率數(shù)字地存儲每個門限。因此，本發(fā)明的第二十五個目的在于，進行具有足夠準(zhǔn)確度和分辨率的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換處理以滿足上述儀器準(zhǔn)確度。經(jīng)常是，期望轉(zhuǎn)換處理具有6、7、8、9、或10位的分辨率。本說明書將著重于8位例子，因為它們更適于在機動車輛和公路車輛、電動機/發(fā)電機裝置、電動機/壓縮機裝置，等等的儀器中的應(yīng)用。
發(fā)明概述通過在較佳實施例中提供參數(shù)的物理測量和顯示系統(tǒng)，本發(fā)明達到上述目的，其中包括接受代表所述參數(shù)值的輸入信號，所述輸入信號具有任意形狀和幅度；和以任意形狀顯示所述參數(shù)的所述值。


參照附圖(只作說明之用，并不企圖限定本發(fā)明的范圍)，可以幫助理解本發(fā)明及其各個方面，附圖如下圖1-3是示出在本發(fā)明中數(shù)種有用的可供替換的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的方框/示意圖。
圖4A-4C是示出改變輸入電壓信號范圍的方法的局部示意圖。
圖5-7是示出在本發(fā)明中數(shù)種有用的附加的可供替換的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的方框/示意圖。
圖8A-D是示出本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的電路的方框/示意圖。
圖8E示出用于閱讀圖8A-D的布局。
圖9-11是示出與可供替換的顯示元件和與可供替換的輸入及超容限指示結(jié)構(gòu)一起運用的圖8的裝置的方框圖/示意圖。
圖12是示出另一種超容限結(jié)構(gòu)的局部方框/示意圖。
圖13是示出為圖8裝置規(guī)定的程序設(shè)計和校準(zhǔn)存儲圖的表。
圖14示出用于半導(dǎo)體器件的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路的一種典型的時序。
圖15-17是示出與半導(dǎo)體器件一起使用的數(shù)種可供替換的輔助元件的方框/示意圖。
圖18是示出當(dāng)本發(fā)明在功率保持模式下時所用的輸入開關(guān)電路的方框/意示圖。
圖19是半導(dǎo)體器件的輸出驅(qū)動器真值表。
圖20-22是示出與各種顯示元件一起運用的輸出驅(qū)動器結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖23包括示出片段(segment)(指針)驅(qū)動器的“接通”和“斷開”狀態(tài)和與背面驅(qū)動器相關(guān)的符號(legend)驅(qū)動器的“接通”狀態(tài)的波形。
圖24是半導(dǎo)體器件的上閃爍器真值表。
圖25是半導(dǎo)體器件的下閃爍器真值表。
圖26是半導(dǎo)體器的“HIOUT”真值表。
圖27是半導(dǎo)體器件的“LOOUT”真值表。
圖28示出非線性電阻式變換器的電阻/壓力關(guān)系。
圖29示出兩個非線性電阻式變換器的電阻/溫度關(guān)系。
圖30是與圖28的變換器相關(guān)聯(lián)的輸入電路的示意圖。
圖31是與圖29的變換器相關(guān)聯(lián)的輸入電路的示意圖。
圖32是示出如圖28和30所示輸入的整個變換器-輸出變換的一覽表。
圖33是示出用于如圖29和31所示輸入的整個變換器-輸出變換的一覽表。
圖34是示出用于圖28、30和32例子的存儲表的表。
圖35是本發(fā)明的單芯片CMOS實現(xiàn)的俯視圖。
圖36-38分別是包含如圖9所示的本發(fā)明實施例的儀器外殼的立體圖，俯視圖和側(cè)視圖。
執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式參考附圖，其中在各圖中類似或相同的元件賦予相同的標(biāo)號，而且對于圖號的附帶說明把讀者引至可最適于看所述元件附圖(雖然，該元件可以也出現(xiàn)在其它附圖中)。
圖1示出概略地指定為標(biāo)號100的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將它用作在本發(fā)明的濾波處理中的參與者。這里，電壓-頻率轉(zhuǎn)換器102是在例如2秒測量間隔內(nèi)積分的性能優(yōu)良的積分模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(其中，0到2伏＝0到2KHz＝2秒內(nèi)的0到4000個計數(shù))，所述電壓-頻率轉(zhuǎn)換器102在0到2伏的輸入范圍內(nèi)和0到2KHz的輸出范圍內(nèi)操作，并且后面有12級二進制計數(shù)器104。這導(dǎo)致在與二進制計數(shù)器104耦連的輸出寄存器106中總共產(chǎn)生0到250。每2秒，傳遞和復(fù)位電路108發(fā)出傳遞命令，緊接著發(fā)出復(fù)位命令。在與積分間隔相關(guān)的持續(xù)時間內(nèi)，這些命令是無窮小的(毫秒對秒)?？梢匀菀椎財U展或收縮積分間隔以及電壓-頻率轉(zhuǎn)換因子和遞減計數(shù)(countdown)級，以產(chǎn)生從十分之幾秒到幾百秒的非常實際的轉(zhuǎn)換(積分)間隔。例如，0到2.5伏的輸入范圍產(chǎn)生0到1.25KHz的電壓-頻率輸出，后面有17級二進制計數(shù)器產(chǎn)生下列狀態(tài)0到2.5伏＝0到1.25KHz＝在100秒內(nèi)0到125,000個計數(shù)，這導(dǎo)致在輸出寄存器中總共產(chǎn)生0到244。
如圖2所示，也可以在雙斜率(dual slope)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(概略地指定為標(biāo)號120)內(nèi)固有的模擬前端中進行在預(yù)定間隔內(nèi)的積分。在這種情況下，在模擬積分器122內(nèi)，相對于在所需間隔內(nèi)的時間，對輸入電壓積分，然后在時間和計數(shù)控制下快速去積分(de-integrate)。由于一般的轉(zhuǎn)換數(shù)量級將為8比特，而積分間隔數(shù)量級通常為秒，所以通過僅僅使去積分電流例如在1毫秒間隔內(nèi)淹沒輸入信號，就可以使轉(zhuǎn)換保持簡單，而不必?fù)?dān)心切換輸入或產(chǎn)生任何顯著誤差。在去積分間隔內(nèi)，直接響應(yīng)于輸入信號，積分器122一直在“升”積分(up-integrate)。當(dāng)轉(zhuǎn)換時刻到來時，例如每2秒，由復(fù)位和轉(zhuǎn)換電路124向輸出計數(shù)器和寄存器126發(fā)出復(fù)位命令(R)，接著立刻發(fā)出給鎖存器128置位的轉(zhuǎn)換命令(C)。鎖存器128的Q變成觸發(fā)去積分電流源130的邏輯“1”，并啟動250KHz時鐘(CLK)，所述時鐘在最大輸入信號所需的1毫秒去積分間隔內(nèi)通過“與”門132使計數(shù)器126計數(shù)。半量程(half-stale)輸入需要500毫秒，產(chǎn)生125個計數(shù)，等等。當(dāng)積分器122的輸出到達“基線”電平時，基線檢測器134改變狀態(tài)，立刻復(fù)位鎖存器128，于是中斷去積分電流流動和在輸出計數(shù)器/寄存器126中的計數(shù)。對于所示的單個正電源例子，可以方便地把基線檢測器128設(shè)定在0.1伏。在正、負(fù)電源系統(tǒng)中，可以方便地把基線檢測器134置于0.0伏，于是變?yōu)榱憬徊鏅z測器。
在圖2的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器120中，用于積分器120的去積分電流源130是浮動的。通過將輸入信號平移到在單個電源系統(tǒng)中的正基線，于是允許使雙向電流流入積分器，可以對與電源相關(guān)的基準(zhǔn)固定所述電流源。例如，可將標(biāo)準(zhǔn)的0到2伏輸入信號平移到1到3伏，而輸入積分器和去積分電流源，如圖3所示可以簡單地改變，其中概略地用標(biāo)號140指出的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括與圖2所示的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器120相同的元件，外加+1.00伏基準(zhǔn)142。
下列計算顯示模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器140(圖3)的一些實際值。假定基本電路電源是+6.00伏；直接從+6.00伏產(chǎn)生+1.00伏基準(zhǔn)；輸入信號范圍從+1到+3伏；轉(zhuǎn)換間隔是2.00秒；積分電容器CINT是1.00微法；具有3伏最大輸入的積分器122的輸出范圍是1到5伏；由帶有它的1.00伏基準(zhǔn)輸入的基線檢測器134決定的(任意地)1.00伏下限；由元件值控制5伏上限；和最大去積分時間＝1毫秒。
(1)Q＝CAE＝1×10-6(5-1)＝4微安-秒。
(2)最大輸入電壓下的積分器輸入電流等于(-4微安-秒)/2秒＝-2微安。
(3)RINT＝(1-3伏)/(-2微安)＝-2/-2兆歐＝1兆歐。
(4)在1毫秒內(nèi)將電容器以4伏放電所需的積分器電流等于(+4微安-秒)/0.001秒＝+4000微安＝+4毫安(見(6))。
(5)RINT＝(6-1)/4千歐＝1.25千歐(見(6))。
(6)從理論上講，去積分電流必須提供4微安-秒放電加上(假設(shè)的)在1毫秒內(nèi)2微安的可忽略的輸入電荷＝2毫微安-秒，然后，(4)和(5)分別成為4.002毫安和1.24938千歐。
下列局部示意圖運用如圖4C所示的計算，示出對于0到1000歐姆電阻式轉(zhuǎn)換器的從0到2伏輸入(圖4A)到1到3伏輸入(圖4B)的一種簡單平移形式。
如果運用正、負(fù)電源，(特別是，如果與負(fù)輸入信號一起使用)，那么可以進一步簡化積分器。在它的最簡單形式中，它變成圖5中所示的電路(概略地由標(biāo)號150表示)，其中將RINT移到輸入，而且零交叉檢測器152代替基線檢測器134(圖2和3)。
然而，通常，輸入信號相對于公共“地”(common)是正的(而且在這種情況下是小的)，而且在積分器之前運用反相放大器。此情形如圖6所示，其中模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(概略地用標(biāo)號160表示)包括在積分器122前面的反相電壓放大器162。當(dāng)處理低電平信號時，這樣做是有利的，其中最好把輸入放大器162的輸入偏移電壓性能與積分器122的輸入偏移電流性能分開(經(jīng)過輸入放大器的電壓增益)。
當(dāng)模擬—數(shù)字轉(zhuǎn)換器在濾波處理中不是主要參與者時，可將它簡化以變成數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換器和模擬比較器，如在圖7電路中所示，概略地由標(biāo)號170表示。優(yōu)點是(1)在單芯片集成電路中容易實現(xiàn)。
(2)較小的電路區(qū)域。
(3)與頻率誤差無關(guān)(只依賴于電壓基準(zhǔn)(REF))。
當(dāng)然，缺點是積分(或濾波)不為轉(zhuǎn)換處理所固有，而且電路170總是要和經(jīng)濾波的輸入一起使用。
當(dāng)要求轉(zhuǎn)換(通常是1/2秒、1秒、2秒、4秒等)時，來自復(fù)位和轉(zhuǎn)換電路172的短復(fù)位命令(R)復(fù)位輸出計算器174，緊接著是置位鎖存器電路176的轉(zhuǎn)換命令(C)，經(jīng)置位的鎖存器電路176通過“與”門178啟動較快的時鐘(例如，131KHz)。計數(shù)器計數(shù)直到從數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換器180的輸出超過從低通濾波器182的輸出，此時，比較器184改變狀態(tài)，復(fù)位鎖存器電路176，并且禁止時鐘。在輸出計數(shù)器174中的信息保持靜態(tài)直到下一個轉(zhuǎn)換間隔，因此它用作電路170的輸出寄存器。所示例子的最大轉(zhuǎn)換時間是2.55×7.6微秒＝1.95毫秒。同時，濾波器182的響應(yīng)可以是n秒(例如，1兆歐和2微法＝2秒)，而轉(zhuǎn)換率可以是4秒，等等。所以，轉(zhuǎn)換時間占用不足“更新”時間間隔的0.05％的時間，而不需要單獨的輸出寄存器。計數(shù)器174限制在255以防止溢出。
此外，通過至少將一部分電平譯碼器與數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換過程相結(jié)合，進一步簡化成為可能。如果數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換器存儲在存儲器中的門限的序列表示法，而不是獨立轉(zhuǎn)換，那么它可以不需要輸出計數(shù)器和寄存器以及相關(guān)的時鐘和復(fù)位。當(dāng)需要轉(zhuǎn)換時，逐行地讀取存儲器，并逐行轉(zhuǎn)換，直至轉(zhuǎn)換大于(或小于，這取決于正?；蚰嫦蜻x擇)經(jīng)濾波的輸入信號。然后，保持該電平直至要求下一個轉(zhuǎn)換。
圖8示出在關(guān)于本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的電路，概略地由標(biāo)號200表示。器件200包括模擬—數(shù)字電路170(圖7)，它通過模擬緩沖器202和集成開關(guān)電阻陣列204，在“XDCRIN”處接收來自變換器(未圖示)的輸入信號。將電路170的輸出饋送到與驅(qū)動模式發(fā)生器212耦連的電平譯碼器210，所述驅(qū)動模式發(fā)生器212在多個輸出端處(如在214處)提供顯示驅(qū)動信號。同樣在裝置200上有96位不揮發(fā)性存儲器220，其功能如下所述。
為顯示出半導(dǎo)體器件200的通用性，圖9示出該器件與輔助電路結(jié)合以產(chǎn)生帶有電阻式變換器(該變換器由Rx表示)輸入端的儀器(概略地由標(biāo)號230表示)。器件200以指針模式驅(qū)動10段LED顯示器132，而每個告警輸出以下拉(pull-down)模式驅(qū)動遠地的LED234和236。可作為單個(雖然略大些)電阻器提供功率消耗電阻器R4A和R4B。圖10示出帶有電壓輸入端的半導(dǎo)體器件200，所述半導(dǎo)體器件200與輔助電路結(jié)合以制成概略地由標(biāo)號240表示的儀器。器件200以條形圖模式驅(qū)動10段LED顯示器，而每個告警輸出以上拉(pull-up)模式驅(qū)動遠地的LED244和246。圖11示出帶有由電阻器RY提供偏移的零偏移的電阻式輸入端的半導(dǎo)體器件200，所述半導(dǎo)體器件200與輔助電路結(jié)合以制成概略地由標(biāo)號250表示的儀器。器件200或者以指針模式或者以條形圖模式驅(qū)動10段加上符號的LCD顯示器252。器件200的告警輸出以下拉模式驅(qū)動遠地的低功率繼電器254和256，發(fā)送分開的高低條件的信號。圖12示出在下拉模式下的被“或”的LED260，它經(jīng)過二極管262和264用單個LED發(fā)送超容限條件(高或低)。這可與10段LED或LCD顯示器一起使用。儀器230、240和250的輸入、顯示和告警信號的特殊組合只是為了說明，還可在本發(fā)明目的之范圍內(nèi)提供所示元件及其它元件的任何組合。
今回過來參照圖8和圖13，后者提出編程及校準(zhǔn)存儲圖，在通過將八種微調(diào)可能性中的一種插入存儲器單元CAL4、CAL5和CAL6中來進行測試的期間，校準(zhǔn)集成振蕩器270。這些控制電阻器和/或電容器在振蕩器270中排列。標(biāo)稱131KHz驅(qū)動生成所有的系統(tǒng)子時鐘的長二進制計數(shù)器鏈272。該鏈即使在所示的低于1/4Hz(4秒)的頻率下亦可進行工作。
在通過藉助于存儲器單元CAL1、CAL2和CAL3插入八種微調(diào)可能性中的一種來進行測試的期間，還校準(zhǔn)集成帶隙電壓基準(zhǔn)280。這些控制電阻器在電壓基準(zhǔn)280中排列。由模擬放大器282緩沖來自基準(zhǔn)的輸出，供內(nèi)部和(間或)外部使用。在輸出端處的開關(guān)284由存儲器單元PR23控制。當(dāng)PR23是邏輯“1”時，開關(guān)閉合而半導(dǎo)體器件處于“絕對”模式，而至轉(zhuǎn)換器170的基準(zhǔn)是經(jīng)微調(diào)的絕對帶隙基準(zhǔn)。如今，在“REFIO”處出現(xiàn)的信號是輸出，而且可將它用作在完整儀器或系統(tǒng)中的其它地方的輔助基準(zhǔn)。當(dāng)PR23是邏輯“0”時，開關(guān)284斷開而器件200處于“比率”模式，而從外源提供至轉(zhuǎn)換器170的基準(zhǔn)。
由模擬緩沖放大器202和它的輸出R-C低通濾波器緩沖并濾波“XDCRIN”信號。電阻器陣列204部分是由存儲器單元PR24和PR25控制的集成開關(guān)電阻陣列，允許有四種電阻器可能性。由外部完成電容器部分，而且通常表示時間常數(shù)的較大跳躍，而電阻器產(chǎn)生較小階躍(典型的是，電容器為15或20比1，而電阻器為2比1)。
不揮發(fā)性存儲器陣列220是96位(12行×8列)結(jié)構(gòu)，行1至9作為8位字存儲九個門限(從T11到T99)，以容納從0到255的各個十進制數(shù)。行10和11存儲各個程序設(shè)計位或一群位。將每一位識別為后面跟著1到8的PR1，或?qū)⑺R別為后面跟著1到8的PR2。行12存儲兩群校準(zhǔn)數(shù)據(jù)(從CAL1到CAL3，從CAL4到CAL6)，和兩個程序設(shè)計位，即CAL7及CAL8。圖13概括了程序設(shè)計和校準(zhǔn)分配。每一個這些存儲器單元在該方框圖中都出現(xiàn)兩次。第一次，出現(xiàn)在它本身的存儲器陣列中，而第二次則出現(xiàn)在功能控制單元中。
通過雙向串行數(shù)據(jù)端口PIO300，將數(shù)據(jù)裝入存儲器220，并檢驗從存儲器出來的數(shù)據(jù)。8個數(shù)據(jù)位的每一組伴隨有4位地址，以識別相關(guān)的存儲器行。三個輸入和一個輸出與將新數(shù)據(jù)寫入存儲器有關(guān)。PCL(程序設(shè)計時鐘)是輸出而且從主計數(shù)器鏈(從C0到C19)得到。頻率的選擇多少有點任意，但是作為三個輸入的同步裝置則是必需的。典型的是，CX可以是C6、C7或C8。PEN是程序設(shè)計啟動輸入。它將PIO端口放入輸入模式，并當(dāng)與邏輯“1”一起出現(xiàn)時啟動程序設(shè)計序列發(fā)生器302。PRV是程序設(shè)計電壓輸入。存儲器220的程序設(shè)計(和重新程序設(shè)計)要求在標(biāo)準(zhǔn)電源狀態(tài)外的電壓。為了保持半導(dǎo)體器件200的最大成本有效性，把標(biāo)準(zhǔn)在芯片上程序設(shè)計電壓移出板外(off-board)；根據(jù)程序設(shè)計經(jīng)常是一次性生產(chǎn)操作的這一事實，它特別有益。
程序設(shè)計序列發(fā)生器302在來自與CX相關(guān)的時鐘CY的精確計時下移過有序的擦去和寫入序列。它發(fā)出指令以在時間和電壓控制下擦去、寫入并通過行推進。
根據(jù)應(yīng)用需要，對于四種轉(zhuǎn)換率中的一種編制轉(zhuǎn)換率的程序。存儲器單元PR26和PR27控制該選擇。在這個例子中，速率可以是1/2秒、1秒、2秒或4秒。
對于可能用到的較長實際轉(zhuǎn)換時間(即，8-16秒)，對于所有元件的熱時間常數(shù)是這樣的，以使溫度效應(yīng)很小。時間常數(shù)的數(shù)量級為分鐘，從而時間平均方案使由熱效應(yīng)引起的任何溫度波動變成可忽略。
通常由對于人機工程和/或信號噪聲/起伏的考慮來支配對于轉(zhuǎn)換率的控制；然而，可就其功能將它擴展以幫助變換器功率節(jié)省。在以5伏橋式激勵的100歐姆橋式電阻器串聯(lián)的0至100歐姆變換器的極端情況下，最壞情況下的電流將為50毫安。如果必須在，例如，15伏(12伏DC系統(tǒng)的高浮動充電電壓)的儀器內(nèi)提供這種電流，那么最大功率將是750微瓦。這可能超過“微型儀器”的熱容量。如果可將這個功率調(diào)整到1/2或甚至1/8，那么時間平均變換器激勵負(fù)載將分別減小到375或94微瓦。PR28控制來自轉(zhuǎn)換率選擇器310的轉(zhuǎn)換寬度調(diào)制(CWM)輸出以在測量前向變換器供電，從而節(jié)省功率。當(dāng)PR28是邏輯“1”時，對于最后1/2的轉(zhuǎn)換周期，CWM是有效的。當(dāng)PR28是邏輯“0”時，對于最后1/8的轉(zhuǎn)換周期，CWM輸出是有效的。圖14示出用1/8占空因數(shù)(PR28＝0)進行4秒轉(zhuǎn)換的典型的定時序列(在可變時基尺度上)。
繼續(xù)參照圖8A-C，然后緩沖CWM信號并作為XPM(變換器功率調(diào)制)出現(xiàn)在外部。典型的是，這可以用于必須遵循功率節(jié)省的應(yīng)用中，諸如高周圍溫度；非常低的變換器阻抗；在“微型儀器”中的熱量耗散限制；便攜式電池操作；等等。一般而言，由于信號在脈沖寬度內(nèi)必須獲得近似的穩(wěn)定性，所以，將這以較快的濾波器時間常數(shù)使用。在該例子中，建議用數(shù)量級為90毫秒的最大時間常數(shù)以將誤差保持在大約1/2％或用數(shù)量級為70毫秒的最大時間常數(shù)以將誤差保持在大約1/10％。通過運用如圖15所示的外部緩沖放大器320來完成該電路。為了進一步改進功率節(jié)省，用電阻器對330/332把來自XPM的輸出分壓。當(dāng)以與半導(dǎo)體器件200相等的電源電壓(+DC)驅(qū)動緩沖放大器202時，這還允許所述緩沖放大器202的“凈空”(headroom)操作。圖16示出另一種變化，其中倒相XPM并直接驅(qū)動外部低阻抗P溝道FET340，于是允許只用一個外部元件在1/8占空度功率節(jié)省模式下驅(qū)動接地電阻式變換器342。在圖15和圖16上，已從“HIOUT”和“LOOUT”除去負(fù)載，而且用液晶顯示以最大限度地減小電力消耗。
在圖15和圖16上，用串聯(lián)調(diào)節(jié)器350代替簡單的齊納二極管分路調(diào)節(jié)器以實現(xiàn)用變換器功率調(diào)制(通過在調(diào)節(jié)器“斷開”期間使全部的輸入電流下降的方式)可獲得的增益。
圖17示出低功率分路調(diào)節(jié)器，用較大電流的射極跟隨器變換器驅(qū)動器和N溝道MOSFET燈驅(qū)動器360和362替換。這種結(jié)構(gòu)使得較低功率的“微型儀器”可驅(qū)動低阻抗離板(off-board)負(fù)載(諸如，白熾燈364和365)。所有大電流通路從未調(diào)節(jié)的電源直接得到。
圖18示出一種實現(xiàn)過程，即當(dāng)以功率節(jié)省模式操作時，通過以跟蹤和保持方法操作濾波器可以保持較長的濾波器響應(yīng)時間，同時保持較合宜的準(zhǔn)確度。例如，如果我們假設(shè)最大的樣本—樣本的參數(shù)變化的數(shù)量級為5％，那么在1/2％內(nèi)獲得的建立時間(settling time)將會是2.3時間常數(shù)，而不是100％階躍變化所需的5.3時間常數(shù)。(e-2.3大約0.10，×5％＝0.5％；e-5.3大約0.005，×100％＝0.5％)。因此，對于相同的有效準(zhǔn)確度，濾波器可以是2.3倍長(變慢5.3/2.3＝2.3)可通過將第十五個狀態(tài)在CWM信號控制下的集成開關(guān)電阻陣列204來實現(xiàn)這種變更。當(dāng)CWM信號為低時，迫使電阻器開關(guān)斷開，然后去除通過模擬緩沖放大器202的輸出的放電通路。假設(shè)模擬電容器的輸入阻抗是無限大的。THI是跟蹤/保持輸入。將它跨接到+DC用于全部時間跟蹤，或跨接到XPM用于當(dāng)CWM為低時保持而當(dāng)CWM為高時跟蹤?？稍诓粨]發(fā)性存儲器220中為這編制程序。數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的其它元件操作如前所述。
繼續(xù)參照圖8A-C，電平譯碼器210將經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)與九個已存儲的門限(在存儲器220中的T11到T99)相比較，并將該數(shù)據(jù)放在十種可能性之內(nèi)。這些可能性是下列的函數(shù)第一，九個已存儲的門限；第二，是否存在滯后；第三，輸入函數(shù)是標(biāo)準(zhǔn)的還是反相的。CAL8控制滯后，以邏輯“1”命令滯后是有效。CAL7控制標(biāo)準(zhǔn)/反相函數(shù)，認(rèn)邏輯“1”指定標(biāo)準(zhǔn)模式。當(dāng)滯后“接通”時，在向上通過門限之后門限向下移一位，以當(dāng)輸入信號位于該門限時防止高頻抖動。另一方面，可將該函數(shù)加入轉(zhuǎn)換電路170。當(dāng)磁滯“斷開”時，不發(fā)生門限移位。
在標(biāo)準(zhǔn)模式下，由小于T11的轉(zhuǎn)換值控制L00輸入，而在反相模式下，由大于T11的轉(zhuǎn)換值控制它。另一方面，在量程的另一端處發(fā)生類似的反相，其中在標(biāo)準(zhǔn)模式下由等于或大于T99的轉(zhuǎn)換值控制L99輸出，但是，在反相模式下，由等于或小于T99的轉(zhuǎn)換值控制它。圖19是輸出驅(qū)動器真值表，它示出相對于指針/條形圖的顯示函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)/反相函數(shù)。該例子示出標(biāo)準(zhǔn)模式的線性0-(+X)伏函數(shù)，而且示出反相模式的線性(+X)-0伏函數(shù)。假設(shè)該范圍包含總數(shù)為250的10個均勻隔開的轉(zhuǎn)換值，其中每兩個相鄰值之間相隔25。
相對于零保護極限和正保護極限在“XDCRIN”處有物理保護極限，在輸入超出額定值或低于額定值時，它能防止半導(dǎo)體器件200被損壞，只要輸入電流限制到子閉鎖(sub latchup)值(典型的是從10到100MA，這取決于輸入保護設(shè)計)。此外，在模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器170中有上溢和下溢極限，以防止在0到255范圍外出現(xiàn)非法數(shù)(由翻轉(zhuǎn)(rollover)引起)。
驅(qū)動模式生成器212使經(jīng)譯碼數(shù)據(jù)的10個區(qū)段呈10個LCD或LED驅(qū)動器所需的形式。存儲器單元PR21選擇LED或LCD模式，而存儲器單元PR22選擇指針/條形圖模式。C11提供用于生成直接驅(qū)動LCD波形的64Hz基準(zhǔn)。圖20示出操作LED指針顯示器的輸出驅(qū)動器。圖21示出操作LED條形圖顯示器的驅(qū)動器，而圖22示出驅(qū)動器和它們到10段加符號LCD顯示器的連接目的地。圖23示出用于總是存在的符號驅(qū)動器典型段相對于總是存在的后面驅(qū)動器在它的“接通”及“斷開”狀態(tài)下的LCD波形。在指針模式下，在任何時候，一個而且只有一個輸出驅(qū)動器是有效的。在條形圖模式下，在任何時候，從L00通過當(dāng)前譯碼區(qū)段的所有驅(qū)動器都是有效的。在圖19的表中概括了這些模式。
L88和L99經(jīng)過上閃爍器400受附加控制，而所述上閃爍器400本身受存儲器單元PR11、PR12和C16的2Hz基準(zhǔn)的控制。由圖24的上閃爍器真值表規(guī)定4個上閃爍模式。當(dāng)要求閃爍時，由C16或C16調(diào)制輸出。
L11和L10經(jīng)過下閃爍器402受附加控制，而所述下閃爍器402本身受存儲器單元PR13、PR14和C16的2Hz基準(zhǔn)的控制。由圖25的下閃爍器真值表限定4個下閃爍模式。當(dāng)要求閃爍時，由C16或C16調(diào)制輸出。
上輸出420(“HIOUT”)直接受上部兩個譯碼電平及存儲器單元PR15和PR16的控制。這個輸出信號與輸出驅(qū)動器L88和L99的性質(zhì)(即，LED對LCD，指針對條形圖，閃爍模式)無關(guān)。如圖26的HIOUT真值表所示，存在4種“HIOUT”功能模式。
下輸出430(“LOOUT”)直接受下部兩個譯碼電平及存儲器單元PR17和PR18的控制。這個輸出信號與輸出驅(qū)動器L00和L11的性質(zhì)(即，LED對LCD，指針對條形圖，閃爍模式)無關(guān)。如圖27的LO OUT真值表所示，存在4種“LOOUT”功能模式。
最后的討論描述兩個非線性電阻式變換器特性到兩個新的非線性顯示特性的變換。第一個運用上升的電壓-電阻變換器，如圖28所示。第二個運用下降的溫度-電阻變換器，如圖29所示。分別將每個變換器設(shè)置在圖30(RP)和31(RT)所示的輸入橋路的一條支路中。這些產(chǎn)生電壓變換，在圖32和33的表中分別概括了所述變換。
處理的第一步要求表示變換器在其整個操作范圍的特性，特別注重于最關(guān)心的領(lǐng)域(通常是擴展和告警領(lǐng)域)。第二步包括驅(qū)動模式(例如，電流源、電壓源、通過阻抗的電壓源，等等)的選擇。在這些例子中，變換器以電阻式變換器(RT)為表征，而且電源是通過串聯(lián)電阻的電壓。選擇串聯(lián)電阻以產(chǎn)生與“XDCRIN”能力相容的任意滿范圍電壓，同時保持該任務(wù)所需的分辨率和準(zhǔn)確度。如果要把裝置做得在比率模式下操作，那么必須計算橋路的另一半(R2和R3)以產(chǎn)生與范圍所需的分辨率及準(zhǔn)確度相容的基準(zhǔn)。注意在這些例子中，相對于在如圖30所示的橋路中變換器最大輸出電壓，“REF IO”幾乎是處于滿量程，但它只是在圖31所示橋路中的變換器最大輸出的大約70％。通過允許模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器處理超范圍并對于超過最后程序門限的值限制在255的方式，進行70％舍位以提高準(zhǔn)確度和分辨率。如果相同的方法用于圖30，那么可運用大約80％的舍位限，同時有4％的安全裕度。在量程的低電壓端處舍位也是可行的，但是，在這些例子中，可能需要超出所示實際成本最低的解決方法的裝置。
第三步要求計算在每個所需輸出過渡點的“XDCRIN”電壓。例如，在圖32的表中，100磅/平方英寸的電壓等于[(136)/(136+400)]×(5.10)+1.294伏。第四步將該電壓轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)，而且最后轉(zhuǎn)換成用于插入不揮發(fā)性存儲器220的它的等價二進制數(shù)。再參照圖32和100磅/平方英寸，T99等于[(1.294)/(1.734)]×(255)＝190.3(四舍五入為190)。
然后，通過將所有的功能及校準(zhǔn)指令裝入不揮發(fā)性存儲器220中，完成儀器的專用性。圖34的表概括用于圖28、30和32所示的例子的全部填滿的存儲器。
圖35大略示出單芯片CMOS實現(xiàn)本發(fā)明的(概略地由標(biāo)號500表示)布置圖，它包括圖8A、8B和8C所示的所有模擬、數(shù)字和存儲器元件。芯片500的外部高度和寬度尺寸大約為0.11英寸和0.11英寸，而焊接區(qū)(bonding pad)測得大約為0.004英寸及0.004英寸。芯片500的生產(chǎn)成本為$1.00或更少(運用1996年成本)。
在大多數(shù)情況下，由儀器制造商完成上述大多數(shù)(如果不是全部的話)程序設(shè)計；然而，在用戶層也可以完成程序設(shè)計。
圖36-38示出圖9儀器230的元件的物理體現(xiàn)。將元件放置在具有多根引線(如垂掛在其上的602)的薄的、水平襯底600上。圖37和38給出尺寸大小(以英寸為單位)。應(yīng)理解，外殼(未圖示)(如果有的話)對于最后封裝的整體尺寸影響很小。當(dāng)然，元件的許多其它緊致布局是可行的。如上所述，該封裝是整裝的，只有與電源和變換器RX的連接，而該元件可以從來自變換器的實際上任何形狀輸入中有選擇地向顯示器232提供各種輸出。
可見，有效地獲得前面所提出的目的(在上述說明書中闡述或由說明書變得明顯)，而且由于在上述結(jié)構(gòu)中可以進行任何變化而不偏離本發(fā)明的范圍，所以包括在說明書中或在附圖中所示的所有內(nèi)容都只是作為例子說明，而并不是對其加以限制。
還應(yīng)理解，下列權(quán)利要求書打算覆蓋上述本發(fā)明的所有一般及特殊性質(zhì)，而且關(guān)于本發(fā)明范圍的所有敘述(根據(jù)所用語言)應(yīng)落在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于參數(shù)的物理測量及顯示的裝置，其特征在于，包括(a)可編程半導(dǎo)體器件，其外部高度和寬度尺寸大小大約為0.11英寸和0.11英寸；(b)所述半導(dǎo)體器件具有接受輸入信號裝置，所述輸入信號代表所述參數(shù)的值，所述輸入信號具有任意形狀和幅度；和(c)所述半導(dǎo)體器件具有提供輸出信號的裝置，以使顯示器以任何形狀顯示所述參數(shù)的所述值。
2.如權(quán)利要求1所述的用于參數(shù)的物理測量和顯示的裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件包括從組中選出來的一個或多個裝置，所述組包括用于至少以一種功率節(jié)省模式操作配對的變換器的裝置；以標(biāo)準(zhǔn)(上升)模式和反相(下降)模式之一處理所述輸入信號的裝置；以“絕對”和“比率”模式之一進行操作的裝置；以阻尼或轉(zhuǎn)換速度控制的選中程度操作的裝置；至少提供一個超過和/或低于告警輸出信號的裝置；提供所述輸出信號以直接驅(qū)動至少一個發(fā)光二極管的裝置；提供所述輸出信號在指針和條形圖模式之一下直接驅(qū)動發(fā)光二極管的裝置；提供所述輸出信號以直接驅(qū)動液晶顯示器的裝置；提供所述輸出信號以在指針和條形圖模式之一下直接驅(qū)動低功率液晶顯示的裝置；提供所述輸出信號以驅(qū)動不斷工作的液晶顯示器的裝置；提供所述輸出信號以提供顏色編碼狀態(tài)信息的裝置；提供所述輸出信號以在至少一個范圍極限處提供閃爍模式的裝置；提供各種轉(zhuǎn)換率間隔以當(dāng)在嘈雜的環(huán)境中讀取邊界時減小明顯閃爍的裝置；引入滯后以減少邊界閃爍的相似性的裝置；在所述物理測量和顯示裝置是其一部分的儀器制造時，提供用于在所述半導(dǎo)體元件中不揮發(fā)性存儲器中為所有綜合的可選方案編程的裝置；在小態(tài)電流下操作所述裝置，同時保持大電流驅(qū)動能力的裝置；根據(jù)來自在所述半導(dǎo)體元件中的不揮發(fā)性存儲器的指令微調(diào)在所述半導(dǎo)體元件中的小型、低成本振蕩器的裝置；和根據(jù)來自在所述半導(dǎo)體元件中的不揮發(fā)性存儲器的指令微調(diào)在所述半導(dǎo)體元件中的小型、低成本調(diào)節(jié)器的裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的用于參數(shù)的物理測量和顯示的裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體元件包括集成數(shù)字電路、模擬電路和不揮發(fā)性存儲器。
4.用于參數(shù)的物理測量和顯示的方法，其特征在于，包括(a)提供具有外部高度和寬度尺寸大約為0.11英寸和0.11英寸的可編程半導(dǎo)體器件；(b)運用所述半導(dǎo)體元件以接受表示所述參數(shù)值的輸入信號，所述輸入信號具有任意形狀和幅度；和(c)運用所述半導(dǎo)體元件以提供輸出信號，使顯示器以任何形狀顯示所述參數(shù)的所述值。
5.如權(quán)利要求4所述的用于參數(shù)的物理測量和顯示的方法，其特征在于，所述運用所述半導(dǎo)體元件的方法包括從下列組中選出的一個或多個步驟，所述組包包括用于至少以一個功率節(jié)省模式操作配對變換器；以標(biāo)準(zhǔn)(上升)模式和反相(下降)模式之一處理所述輸入信號；以“絕對”和“比率”模式之一進行操作；以阻尼或轉(zhuǎn)換率控制的選中程度操作；至少提供一個超過和/或低于告警輸出信號；提供所述輸出信號以直接驅(qū)動至少一個發(fā)光二極管；提供所述輸出信號以在指針和條形圖模式之一下直接驅(qū)動發(fā)光二極管；提供所述輸出信號以直接驅(qū)動液晶顯示器；提供所述輸出信號以在指針和條形圖模式之一下直接驅(qū)動低功率液晶顯示器；提供所述輸出信號以驅(qū)動不斷工作的液晶顯示器；提供所述輸出信號以提供顏色編碼狀態(tài)信息；提供所述輸出信號以在至少一個范圍極限處提供閃爍模式；提供各種轉(zhuǎn)換率間隔以當(dāng)在嘈雜的環(huán)境中讀取邊界時減小明顯閃爍；引入滯后以減少邊界閃爍的相似性；在(所述物理測量和顯示裝置是其一部分的)儀器制造時，提供用于在所述半導(dǎo)體元件中不揮發(fā)性存儲器中為所有綜合的可選方案編程；在小靜態(tài)止電流下操作所述裝置，同時保持大電流驅(qū)動能力；根據(jù)來自在所述半導(dǎo)體元件中的不揮發(fā)性存儲器的指令微調(diào)在所述半導(dǎo)體元件中的小型、低成本振蕩器；和根據(jù)來自在所述半導(dǎo)體元件中的不揮發(fā)性存儲器的指令微調(diào)在所述半導(dǎo)體元件中的小型、低成本調(diào)節(jié)器。
6.如權(quán)利要求4所述的用于參數(shù)的物理測量和顯示的方法，其特征在于，還包括提供其中包括集成數(shù)字電路、模擬電路和不揮發(fā)性存儲器的所述半導(dǎo)體元件。
全文摘要
在較佳實施例中,物理測量(100)和顯示(214)參數(shù)的系統(tǒng)包括:接受表示參數(shù)值的輸入信號,所述輸入信號具有任意形狀和幅度;并且以任意形狀顯示參數(shù)值。
文檔編號B60K35/00GK1185829SQ96194226
公開日1998年6月24日 申請日期1996年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月18日
發(fā)明者尤金·P·芬格 申請人:柯蒂斯儀器股份有限公司