DE2715484B2 - Anzeigeeinrichtung - Google Patents

Description

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Rechenstufe (2) erste Operationsverstär- ⁱⁿ ker (215, 22j ...) aufweist, die jeweils für einen der Teil-Bereiche (F i g. 4) vcr gesehen sind, und

— daß jede Analoggrößr in mehrere Spannungs-Teil-Bereiche unterteilt ist, if, "em eine vorbestimmte Spannung am invertierenden Eingangs- ^}l anschluß der ersten Operationsverstärker (215, 225...Janliegt (F ig. 3).

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

— daß die Rechenstufe (2) erste und zweite Operationsverstärker (215, 225) aufweist, die jeweils für einen der Teil-Bereiche vorgesehen sind,

— daß jede Analoggröße in mehrere Spannungs- ^4> Teil-Bereiche unterteilt ist, indem eine vorbestimmte Spannung am invertierenden Eingangsanschluß der ersten Operationsverstärker (215) liegt,

— daß jeder Vergleicher (4) eine Logikstufe ist, und ⁾⁰

— daß die Ausgangsspannung der ersten Operationsverstärker (215) und die vorbestimmte Spannung gleich der Schwellenwertspannung (V_LC in Fig.4) der Logikstufen jeweils am nichtinvertierenden Eingangsanschluß der zwei- " ten Operationsverstärker (225) liegen.

4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikstufe ein 2-Eingangs-UND-Glied(C,,,C,2...)ist(Fig.3). _w)

5. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikstufe ein 2-Eingangs-NAND-Gliedist.

6. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiber (6) (,-, ein Exklusiv-ODER-Glied (E_n, £"12 · · ·) ist (F i g. 3).

7. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente Flüssigkristall-Bauelemente (LCn, LQ₂...) sind (F ig. 3).

8. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente Leuchtdioden sind.

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige von Analoggrößen durch Erregen von Leucht-Anzeigeelementen, insbesondere eine Anzeigeeinrichtung mit Flüssigkristall-Anzeigeelementen für die Instrumententafel in einem Kraftfahrzeug, um z. B. Faiirzeuggeschwindigkeit, Maschinen-Drehzahl, Temperatur, Rest-Kraftstoffmenge und Strom durch Aufleuchten der Anzeigeelemente anzuzeigen.

Eine herkömmliche Anzeigeeinrichtung mit Plüssigkristallen hat eine ausreichende Auflösung nur dann, wenn die Anzahl der verwendeten Flüssigkristall-EIemenie ziemlich klein ist; wenn jedoch relativ zahlreiche Flüssigkristall-Elemente verwendet werden, kann keine zufriedenstellende Auflösung für jeden Vergleicher erzielt werden, so daß die genaue Steuerung des Aufleuchtens der Elemente unmöglich ist Zusätzlich ist die herkömmliche Anzeigeeinrichtung nicht vorteilhaft, wenn KompIementär-MOS-(CMOS-)Bauelemente mit hohen Schwellenwerten als Vergleicher verwendet werden, da dann die Anzahl der Anzeigeelemente, die leuchten können, ebenfalls begrenzt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art mit hoher Auflösung unabhängig von der Anzahl der Anzeigeelemente anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Bei der Erfindung ist also jede anzuzeigende Analoggröße in mehrere Teil-Bereich., unterteilt, deren jeder innerhalb eines vorbestimmten Amplitudenbereichs verstärkt wird, z. B. von einem Minimalwert bis zu einem Maximalwert der (ursprünglichen) Analoggröße, um die Auflösung über alle sich ändernde Teil-Bereiche der Analoggrößen zu verbessern.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung hat insbesondere die folgenden Vorteile:

(1) Der sich ändernde Bereich der Analoggrößen, insbesondere Spannungen, kann klein gemacht werden, und es kann eine ausreichende Auflösung selbst dann erzielt werden, wenn zahlreiche Flüssigkristall-Anzeigeelemente verwendet werden;

(2) es kann eine ausreichende Auflösung unabhängig von der Art des als Vergleicher verwendeten Digital-Bauelements erreicht werden, und die Flüssigkristall-Anzeigeelemente sind gleichmäßig steuerbar;

(3) es können nicht nur zunehmende, sondern auch abnehmende Analoggrößen angezeigt werden.

Unabhängig von der Anzahl der zu verwendenden (Flüssigkristall-)Anzeigeelemente und des sich ändernden Bereiches der jeweiligen Analoggröße kann angezeigt werden, wieviel Prozent ihres zulässigen Maximums jede Analoggröße ausmacht, so daß zahlreiche Anzeige-Informationen, wie z. B. Geschwin-

digkeit, Drehzahl usw. eines Fahrzeugs, mit ausreichender Genauigkeit anzeigbar sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. la ein Schaltbild einer Anzeigeeinrichlung mit relativ wenigen Anzeigeelementen,

Fig. Ib die Beziehung zwischen der Eingangsspannung der Anzeigeeinrichtung und den durch Erregen der Flüssigkrisf 11-Elemente der Anzeigeelemente anzuzeigenden Werten,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung,

Fig.3 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung,

Fig.4 die Beziehung zwischen den Ausgangsspannungen der Operationsverstärker und den durch Erregen der Flüssigkristall-Elemente anzuzeigenden Werten bei der Anzeigeeinrichtung der F i g. 3,

Fig.5 ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindur.gsgemäßen Anzeigeeinrichtung und

Fig.δ die Beziehung zwischen den Ausgangsspannungen der Operationsverstärker und d^a durch Erregen der Flüssigkristall-Elemente anzuzeigenden Werten bei der Anzeigeeinrichtung der F i g. 5.

In Fig. la ist der Aufbau einer Anzeigeeinrichtung dargestellt. Diese wird zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst näher erläutert.

In Fig. la sind vorgesehen ein Eingangsanschluß Q, ein Widerstand R\, der an seinem einen Ende mit dem Eingangsanschluß Q verbunden ist, ein Widerstand R₂, der an seinem einen Ende mit dem Widerstand R\ und an seinem anderen Ende mit einem weiteren Widerstand Ri verbunden ist. Der Widerstand R_n ist an seinem einen Ende mit dem Widerstand R„-\ verbunden; der Widerstand R„₊\ ist an seinem einen Ende mit dem Widerstand R_n verbunden und mit seinem anderen Ende geerdet.

Im folgenden wird der Betrieb dieser Schaltung näher erläutert.

Wenn die Lingangsspannung am Eingangsanschluß Q den Wert K_n hat und wenn die Widerstandswerte der Widerstände R\ — R_n+\ jeweils n — r_n+\ betragen, sind die Spannungen Vr\ — Vr„an den Verbindungspunkten der Widerstände gegeben durch:

V₁₁, ■-=

IK ι =

η + r₂ + ■

r, + r₄ -ι- ·

I₁ + Γ-. +

■ · · + r„ 4- r„ ^ ι

■ · · + r„ + r„,,

(I)

r,„

Folglich wird die Eingangsspannung V_1n entsprechend den Widerstandswerten der jeweiligen Widerstände unterteilt. In Fig. la dienen UND-Glieder G\ -G_n mit

jeweils zwei Eingängen als Vergleicher. Die beiden Eingangsanschlüsse des UND-Gliedes G\ sind jeweils mit dem einen Ende des Widerstandes R\ und dem einen Ende des Widerstandes R₂ verbunden. Die beiden Eingangsanschlüsse des UND-Gliedes G₂ sind jeweils mit dem einen Ende des Widerstandes R₂ und dem einen Ende des Widerstandes Äj verbunden. Die beiden Eingangsanschlüsse des j'-ten UND-Gliedes G₁ sind jeweils mit den Widerständen R₁ und R₁₊\ verbunden, und die beiden Eingangsanschlüsse des η-ten UND-Gliedes G_n sind jeweils mit den Widerständen R_n und R_n+\ verbunden.

Bei diesem Vergleicher aus 2-Eingangs-UND-Gliedern arbeitet dasy-te UND-Glied C, wie folgt:

Im allgemeinen hat ein Digital-Element einen Pegel (Schwellenwert-Pegel), bei dem die Zustände des Elements vom einen Zustand zum anderen umgeschaltet werden, und wenn angenommen wird, daß der Schwellenwert-Pegel des ./-ten 2-Eingangs-UND-Gliedes Gy den Wert Vl hat, und daß die '.^.ngangsspannungen an den Eingangsanschlüssen die V'erle Vrj und Vrj+i betragen ( Vrj> V«y+0, dann ist der Ausgangspegel des j-ten UND-Gliedes Gy »hoch«, wenn V_L< Vrj, Vrj₊i, jedoch »niedrig«, wenn Vrj+\ < Vl< Vr₁ oder Vi> Vr,. Vrj+\. Demgemäß wird das Ausgangssignal des UND-Gliedes Gy entsprechend den Beziehungen zwischen den durch die Gleichungen (1) gegebenen Werten V«yund V/jy+i und dem Schwellen wert-Pegel Vl bestimmt

Wenn daher die Schwellenwert-Pegel aller 2-Eingangs-UND-Glieder Gi — G_n auf einen konstanten Wert eingestellt werden, sind die Spannungen Vr₁ und Vr₁₊^ entsprechend der Eingangsspannung V_1n geändert, so daß die Ausgangssignale der 2-Eingangs-UND-Glieder Gi — G_n sequentiell entsprechend der Beziehung von Vr₁ und Vr₁₊ ι zum Schwellenwert-Pegel V_L änderbar sind.

In Fig. la bestimmt ein Oszillator Czum Erzeugen eines Taktsignals die Frequenz, um als AnzeigeelcTiente verwendete Flüssigkristall-Elemente anzusteuern. Ein Treiber besteht aus Exkiusiv-ODER-Gliedern E₁-E_n. Die beiden Eingangsanschlüsse des Exklusiv-ODER-Gliedes Ex sind jeweils mit dem Ausgangsanschluß des 2-Eingangs-UND-GIiedes Gi bzw. dem Aasgangsanschluß des Oszillators C verbunden. Die beiden Eingangsanschlüsse des Exklusiv-ODER-Ljliedes E₂ sind jeweils mit dem Ausgangsanschluß des 2-Eingangs-UND-Gliedes Gi und dem Ausgangsanschluß des Oszillators C verbunden. Auf ähnliche Weise sind die beiden Eingangsanschlüsse des y'-ten Exklusiv-ODER-Gliedes E₁ jeweils mit dem Ausgangsanschluß desy-ten 2-Eingangs-UND-GIiedes Gy bzw. dem Ausgangsanschluß des Oszillators C verbunden. Die beiden Eingangsanschlüsse des n-ten Exklusiv-ODER-Gliedes E_n sind jeweils mit dem Ausgangsanschluß des /Men 2-Eingangs-UND-G'iedes G_n bzw. dem Ausgangsanschluß des Oszillators Cverbunden.

Der Betrieb dieser Schaltung wird im folgenden näher erläutert.

Das Exklusiv-OLER-Glied gibt ein Ausgangssignal von »niedrigem« Pegel ab, wenn seine beiden Digital-Eingangssignale auf gleichem Pegel (gleicher Phase) sind, und ein Ausgangssignal ei.ies »hohen« Pegels, wenn die beiden Eingangssignale verschiedene Pegel haben. Insbesondere gibt jedes Exklusiv-ODLR-Glied das Ausgangssignal eines »niedrigen« Pegels ab, wenn das Ausgangssignal des zugeordneten 2-Eingangs-UND-GIiedes in Phase mit dem Ausgangssignal des Oszillators C ist, und das AuseanEssieniil des

»hohen« Pegels, wenn die Signale in der Phase entgegengesetzt zueinander sind.

In Fig. la bilden Bauteile D₁-D_n. LQ-LC_n und D\ — D'„ Flüssigkristall-Anzeigeelemente. Die Elektroden D]-D_n der Flüssigkristalle LQ-LC_n sind mit den Ausgangsanschlüssen der zugeordneten Exklusiv-ODER-Glieder E\ — E_n verbunden, und die Elektroden D\ — D'„ der Flüssigkristalle LQ-LC_n sind mit dem Ausgangsanschluß des Oszillators Cverbunden.

Der Betrieb dieser Schaltung wird im folgenden näher erläutert.

Die Flüssigkristall-Anzeigeelemente werden durch Einspeisen von Wechselstromsignalen betrieben. Wenn beimy'-ten Flüssigkristall LC₁ mit Elektroden D, und D', das Ausgangssignal des y-ten Exklusiv-ODER-Gliedes Ej, das mit der Elektrode D₁ verbunden ist. in Phase mil dem Ausgangssignal des Oszillators Cist. d. h., wenn das Ausgangssignal des /-ten 2-Eingangs-UND-Gliedes G, den »niedrigen« Pegel hat, ist das Signal an der anderen Elektrode D', in Phase mit dem Ausgangssignal des Oszillators C. so daß der Flüssigkristall LC₁ nicht mit der Effektivspannung versorgt wird und nicht leuchtet.

Wenn andererseits das Ausgangssignal des /-ten Exklusiv-ODER-Gliedes E₁. das mit der Elektrode D₁ verbunden ist. in der Phase entgegengesetzt zum Ausgangssignal des Oszillators C ist. d. h.. wenn das Ausgangssignal des y-ten 2-Eingangs-UND-Gliedes G₁ auf dem »hohen« Pegel ist, während das Ausgangssignal des Oszillators C auf dem »niedrigen« Pegel ist. ist das an die andere Elektrode D', abgegebene Signal in Phase zum Ausgangssignal des Oszillators C. d. h. auf dem »niedrigen« Pegel, wobei die Effektivspannung am Flüssigkristall LC₁ liegt, so daß dieser leuchtet.

Demgemäß werden im Vergleicher die unterteilten Spannungen, die von der Eingangsspanunung V_1n entsprechend den Gleichungen (I) erhalten werden, mit den Schwellenwertspannungen der jeweiligen 2-Eingangs-UND-Glieder verglichen, und wenn die unterteilten Spannungen an den beiden Eingangsanschlüssen jedes UND-Gliedes größer als die Schwellenwertspannung des UND-Gliedes sind, liegt die Effektivspannung an dem dem UND-Glied zugeordneten Flüssigkristall-Anzeigeelement, so daß dieses leuchtet; wenn dagegen eine der unterteilten Spannungen kleiner als die Schwellenwertspannung ist, liegt keine Effektivspannung am Flüssigkristall, so daß dieser nicht leuchtet.

Die Fig. Ib zeigt die Beziehung zwischen der Eingangsspannung und den anzuzeigenden Werten, wenn die Flüssigkristalle leuchten.

in Fi g. Ib stellen Bezugszeichen D_LC, — D/.r„z. B. die Pegel der Eingangsspanniing dar. die durch Erregen der jeweiligen Flüssigkristall-Anzeigeelemente angezeigt wird. Die gleiche Schwellenwertspannung aller 2-Eingangs-UND-Glieder. d. h„ der Bezugsspannungspegel des Vergleichers, ist durch das Bezugszeichen V_L angegeben, was 45 — 50% der Quellenspannung bei z. B. UND-Gliedern beträgt.

Wenn bei der oben erläuterten Schaltung relativ wenig Flüssigkristall-Anzeigeelemente zum Leuchten verwendet werden, ist die Auflösung für alle anzuzei- , genden Werte bezüglich des Bereiches der Eingangsspannung zufriedenstellend. Wenn jedoch vergleichsweise viele derartige Anzeigeelemente benutzt werden, ist die Auflösung für die jeweiligen Vergleicher nicht rtii^r.reichend, so daß die genaue Steuerung der Erregung der Anzeigeelemente unmöglich ist. Da für eine größere Anzahl von Anzeigeelementen der Schwellenwertpegel der Logikstufen, wie z. B. der UND-Glieder, die als Vergleicher dienen, innerhalb eines Bereiches vor. wenigstens 5% schwankt, wie dies oben erläutert wurde, ist der maximale Eingangspegel durch die höchstzulässigen Eingangsspannungen der Logikstufen begrenzt. Da bei dieser Schaltung weiterhin Komplementär-MOS-Bauelemente (CMOS-Bauelemente) mit hohem Schwellenwertpegel als Vergleicher verwendet werden, begrenzt dies zusätzlich die Anzahl der Anzeigeelemente bzw. verringert diese, um die Auflösung unverändert zu halten.

Die F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Schaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung. In Fig. 2 sind vorgesehen ein Eingangsanschluß I der Anzeigeeinrichtung, eine Rechenstufe 2 zum Unterteilen der Eingangs-Analoggröße der Anzeigeeinrichtung in mehrere Bereiche und zum Verstärken der unterteilten Größen bis auf vorbestimmte Pegel, ein Teiler 3 zum weiteren Unterteilen des zu jedem Bereich gehörenden Ausgangssignals der Rechenstufe 2 in mehrere Teilbereiche, Vergleicher 4 für jeweils die Anzeigeelemente (z. B. Flüssigkristall-Einrichtung), um das Erregen der entsprechenden Anzeigeelemente durch Vergleichen der Teil-Pegel des Teilers 3 mit dem Bezugssignal zu bestimmen, ein Oszillator 5 zum Erzeugen eines Taktsignals, das an den Anzeigeelementen liegt, um den Erreg'jngszeitpunkt der Anzeigeelemente zu bestimmen, ein Treiber 6 zum Bestimmen des wahlweisen Erregens der Anzeigeelemente aufgrund der Ausgangssignale des Vergleichers 4 und des Ausgangssignals des Oszillators 5 und zum Abgeben der Effektivspannung an die Anzeigeelemente, damit diese erregt sind bzw. leuchten, und Anzeigeelemente 7, die abhängig von den Ausgangssignalen des Oszillators 5 und des Treibers 6 leuchten.

Die Fig. 3 zeigt die Schaltung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der anhand des Blockschaltbilds der Fig. 2 erläuterten Erfindung. In Fig. 3 sind vorgesehen ein Eingangsanschluß 1 der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung, ein Widerstand 210, der mit seinem einen Ende mit dem Eingangsanschluß verbunden ist, ein Operationsverstärker 215. der mit seinem nichtinverticrenden Eingangsanschluß mit dem anderen Ende des Widerstandes 210 verbunden ist, ein Widerstand 212, der mit seinem einen Ende geerdet und mit seinem anderen Ende mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 215 verbunden ist. ein Widerstand 213, der mit seinen Enden mit dem invertierenden Eingangsanschluß bzw. dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 215 verbunden ist. Der bis jetzt erläuterte Schaltungstei! bildet einen ersten Abschnitt zum Festlegen des ersten Unterteilungsbereiches und zum Erzeugen der sich ändernden Spannung, die zum ersten Unterteilungsbereich gehört.

Der Betrieb dieses ersten Abschnittes wird im folgenden näher erläutert.

Die Eingangsspannung soll den Wert V_1n und die Widerstände 212 und 213 sollen die Widerstandswerte /?2i2 bzw. R₂M haben. Dann folgen für den nichtinvertierenden und den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 215:

, = V)_n

- für den nichtinvertierenden Eingangsanschluß. und

τ '

«212

fiii den iincrlicrciulcn Hingitngsaiisehliiü. mit

I. niehtinverticrciule liingangsspimniing.
I -- invertierende Hinganjisspaniiiing. und
''211*..ι» ~ Aiisgangsspannung des Operationsverstärkers 215.

VVjc iiiis den Gleichungen (2) und (3) folgt, gilt daher /wischen l>|,„„, und !,„die folgende Beziehung:

Durch Gleichsetzen der linken Seiten der Gleichungen (6) und (7) entsprechend der Stabilitätsbedingung des Operationsverstärkers 225 folgt:

' ⁷25 «.»ι ~^~ J* ^{Ί Ί} ι

R₂₂₁ + R₂₂₂

«224
in + «224

Γ,,,. IK)

(4)

I,

(5)

,· «221

^{225 =}

«221 ' ^22S..!/!+ «222 ' l'l

₂V₊R₂T₂

⁽⁶⁾

21

Aus Gleichung (4) folgt, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 215 eine verstärkte Version der am Verstärker liegenden Eingangsspannung ist.

Das durch die Bauelemente 210—215 erzeugte

F i g. 4 durch das Bezugszeichen f(//dargestellt.

In Fig. 3 bilden die Bauelemente 220—225 einen zweiten Abschnitt zum Festlegen oder Bestimmen de zweiten Unterteilungsbereiches und zum Erzeugen der sich ändernden Spannung, die zum zweiten Unterteilungsbereich gehört. Es sind vorgesehen ein Eingangsanschluß 220, der eine Spannung aufnimmt, um zwischen dem ersten und dem zweiten Unterteilungsbereich zu unterscheiden, ein Widerstand 221, der mit seinem einen Ende mit dem Eingangswiderstand 220 verbunden is¹, ein Widerstand 222, der mit seinem einen Ende mit dem andf .-en Ende des Widerstandes 221 verbunden ist, ein ji> V/iderstand 223, der mit seinem einen Ende mit dem Eingangsanschluß 1 verbunden ist, ein Widerstand 224, der mit seinem einen Ende mit dem anderen Ende des Widerstandes 223 und mit seinem übrigen Ende geerdet ist. und ein Operationsverstärker 225, der mit seinem r, nichtinvertierenden Eingangsanschluß bzw. seinem invertierenden Eingangsanschluß bzw. seinem Ausgangsanschluß mit den anderen Enden der Widerstände 223 bzw. 221 bzw. 222 verbunden ist.

Der Betrieb dieses zweiten Abschnittes wird im folgenden näher erläutert. Es sei angenommen, daß die Eingangsspannung am Eingangsanschluß 220, die Widerstandswerte der Widerstände 221 und 222 sowie die Spannung am invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 225 jeweils V\ bzw. Rn\ bzw. Zf₂₂₂ 4-, bzw. V₂₂5_ betragen. Dann folgt für den invertierenden Eingangsanschluß:

Durch Auflösen nach der Ausgangsspannimg I
folgt mit der Bedingung Rn₁ = Kn₁- R,,
«222 = «224= «22.1:

Die Auflösung von Gleichung (5) nach V₂₂₅- ergibt:

^nl'l ϊ 225 „,,ι = Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 225.

Wenn andererseits die Eingangsspannung am Eingangsanschlüß 1, die Widerstandswerte der Widerstände 223 und 224 sowie die Eingangsspannung am nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 225 jeweils V_in bzw. R223 bzw. R₂₂* bzw. V₂₂₅₊ betragen, folgt für den nichtinvertierenden Eingangsan- bö schluß:

Da der Verstärkungsfaktor in Gleichung (9) abhängig von den WidersiänuSwer ieii R22 und R₂₂A bestimmt und die Größe (V/_n- V,) zu V₂₂^„_u, verstärkt ist, wird die Ausgangsspannung V_22iOui nur abgegeben, nachdem V,„ den Wert V\ überschritten hat.

Die durch die Bauelemente 220—225 erzeugte Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 225 ist in F i g. 4 durch das Bezugszeichen ^angegeben.

In F i g. 3 bilden Bauelemente 230 bis 235 einen dritten Abschnitt zum Bestimmen oder Festlegen des dritten Unterteilungsbereiches und zum Erzeugen der sich ändernden Spannung, die zum dritten Bereich gehört. Es sind vorgesehen ein Eingangsanschluß 230, der eine Spannung empfängt, um zwischen dem zweiten und dritten Bereich zu unterscheiden, ein Widerstand 231, der mit seinem einen Ende mit dem Eingangsanschluß

230 verbunden ist, ein Widerstand 232, der mit seinem einen Ende mit dem anderen Ende des Widerstandes

231 verbunden ist, ein Widerstand 233, der mit seinem einen Ende mit dem Eingangsanschluß 1 verbunden ist, ein Widerstand 234, der mit seinem einen Ende mit dem anderen Ende des Widerstandes 233 verbunden und mit seinem übrigen Ende geerdet ist, und ein Operationsverstärker 235, der mit seinem invertierenden sowie seinem nichtinvertierenden Eingangsanschluß und seinem Ausgangsanschluß mit den anderen Enden des Widerstandes 231 bzw. 233 bzw. 232 verbunden ist.

Der Betrieb des dritten Abschnittes ist ähnlich dem Betrieb des ersten oder zweiten Abschnittes, und es gilt:

«23

110)

mit VuäOT^Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 235,
wobei R₂₃ und R₂₃A so festgelegt sind, daß

R₂₃I = Rz32 = R23
und

R232 = Ra*

vorliegen und V₂ eine Spannung zum Unterscheiden des zweiten und dritten Bereichs bedeutet

Das durch die Bauelemente 230—235 erzeugte Ausgangssignal des Operationsverstärkers 235 ist in F i g. 4 mit dem Bezugszeichen ^»versehen.

Die in F i g. 2 dargestellte Rechei.stufe zum Unterteilen des Eingangssignals in mehrere Bereiche besteht aus zahlreichen derartigen Abschnitten, wie diese oben erläutert wurden.

Deshalb gilt für den Abschnitt zum Bestimmen oder Festlegen des m-ten Unterteilungsbereiches und zum

Erzeugen der sich ändernden Spannung, die /um m-ten Bereich gehört:

K: ,

(I₁

Uli

Das durch die Bauelemente 2mO — 2m 5 erzeugte Ausgangssignal des Operationsverstärkers 2m 5 ist in F i g. 4 mit dem Bezugszeichen (h) versehen.

Folglich wird mit der oben erläuterten Schaltung die in den Fig. Ib und 4 mit dem Bezugszeichen (p) versehene Eingangsspannung in mit Bezugszeichen (d)—(f)\n Fig. 4 versehene Spannungen umgesetzt, so daß die Auflösung in gleicher Weise verbessert ist.

Die Spannung E in Fig. 4 ist in relativ großem Ausmaß frei einstellbar. Sie kann so gewählt werden, daß sie gleich dem Höchstwert der Eingangsspannung, der Quellenspannung oder einem bestimmten konstan-

In der F i g. 3 sind Widerstände Ry\ — Ru+\,

/?2i — R₂J₊I, R₂y — R₂k>\ Rmι — Rmi₊\ vorgesehen,die

Spannungsteiler zum weiteren Unterteilen der Eingangsspannung bilden, um Spannungspegel zu erzeugen, die zum Bestimmen der Erregung der Anzeigeelemente in den jeweiligen unterteilten Bereichen dienen,

wobei Widerstände Rn, R₂y, R» R_m+\ jeweils mit

den Ausgangsanschlüssen der Operationsverstärker 215,225,235 2m 5 verbunden sind.

Die Spannungsteiler werden anhand des ersten Spannungsteilers aus den Widerständen Ryy — R₁,+1 als Beispiel näher erläutert. Es sind vorgesehen ein Widerstand Ryy, dessen eines Ende mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 215 verbunden ist, ein Widerstand Ry₂, der mit seinem einen Ende mit dem

Widerstand R_u verbunden ist ein Widerstand /?u

der mit seinem einen Ende mit den Widerständen Ry,-y und /?i, + i verbunden ist, und ein Widerstand Ryi+y, der mit seinem einen Ende mit dem Widerstand Ru verbunden und mit seinem anderen Ende geerdet ist.

Der Betrieb dieses Spannungsteilers wird im folgenden näher erläutert.

Das Ausgangssignal dti Operationsverstärkers 215 ist V_215o„, und durch Gleichung (4) gegeben; wenn die Widerstände Rw- Ru+y jeweils Widerstandswerte r\\ — r\i+\ haben, sind die Spannungen Vu- Vi, an den Verbindungspunkten der Widerstände durch die folgenden Gleichungen gegeben:

112)

^r" i

Wie aus den Gleichungen (12) folgt, unterteilt der Spannungsteiler die Spannung V₂I₅ als Eingangsspannung entsprechend den Widerstandswerten.

In Fig. 3 sind 2-Eingangs-UND-GIieder Gn-Gi/, G₂] — G₂J, G31 — G-sic, ■ · -, und G_n, y — G_m, vorgesehen, die als Vergleiche!' dienen, um das Erregen der Anzeigeclemente innerhalb der jeweiligen unterteilten Bereiche zu bestimmen.

Die Vergleicher werden im folgenden anhand der 2-Eingangs-IJND-Glieder Gu-Gi, näher erläutert. Die Eingangsanschlüsse des 2-Eingangs-UND-Gliedes Gn sind mit den Widerständen R\, und R]₂ verbunden; die Eingangsanschlüsse des 2-Eingangs-UND-Gliedes Gu sind mit den Widerständen Ry₂ und Ru verbunden; auf ähnliche Weise sind die Eingangsanschlüsse des 2-F.ingangs-UN D-Gliedes Gi,mit den Widerständen Ry₁ und Ryjt 1 verbunden.

Der Betrieb dieses Vergleichers wird im folgenden näher erläutert.

Es sei angenommen, daß die Schwellenwertspannung des <7-ten 2-Eingangs-UND-Gliedes Gy_q den Wert V_n, hat und daß die Eingangsspannungen an den beiden Eingangsanschlüssen jeweils V_]q bzw. V|,_tl betragen (V'i,> V'i,h)· Dann isi tier Ausgangspegei des ÜND-Gliedes Gi, »hoch«, wenn V/,< V_]q, V₁,_tl vorliegt, und »niedrig«, wenn V,,₊ i< Vi_q< V|,oder V_tq> Vi,, V|,_f| vorliegen. Deshalb wird das Ausgangssignal des UND-Gliedes Gi, entsprechend der Beziehung der Schwellenwertspannung V;, zu den Spannungen V₁, und V|,,.L| bestimmt, was durch die Gleichungen (12) gegeben ist.

Wenn deshalb die Schwellenwertpegel aller 2-Eingangs-UND-Glieder Gn-Gi/gleich auf einen konstanten Wert eingestellt sind, ändern sich Vi, und V₁, _fi entsprechend der Ausgangsspannung V₂y,_nui, so daß die Ausgangssignale der 2-Eingangs-UND-GIieder Gh —Gi, sequentiell entsprechend der Beziehung von V/.,zu Vi,und Vi,₊1 geändert werden können.

In Fig. 3 ist ein Oszillator 5 vorgesehen, um ein Taktsignal zu erzeugen, das an den Flüssigkristall-Anzeigeelementen liegt.

In Fig. 3 sind Exklusiv-ODER-Glieder En-E₁/, E21 — E₂J, E)₁-E_n,..., E_my — E_m, vorgesehen, die als Flüssigkristall-Treiber dienen, um die Ausgangssignale der 2-Eingangs-UND-GIieder G_n-Gy* G₂|-G_2/,

G31 — Gu und G_my — G_m, und das Ausgi igssignal

des Oszillators 5 zu empfangen, die Bedingungen zum Erregen der Flüssigkristall-Anzeigeelemente festzulegen und die Effektivspannungen abzugeben, die an die Flüssigkristall-Anzeigeelemente zu legen sind.

Die Flüssigkristall-Treiber werden im folgenden anhand der Schaltung aus den Exklusiv-ODER-Gliedern £11 —Ei, näher erläutert. Das Exklusiv-ODER-Glied E₁, ist mit seinen beiden Eingangsanschlüssen mit dem Ausgangsanschluß des 2-Eingangs-UND-Gliedes Gu und dem Ausgangsanschluß des Oszillators 5 verbunden. Das Exklusiv-ODER-Glied E12 ist mit seinen beiden Eingangsanschlüssen mit dem Ausgangsanschluß des 2-Eingangs-UND-Gliedes G12 und dem Ausgangsanschluß des Oszillators 5 verbunden. Auf ähnliche Weise ist das /-te Exklusiv-ODER-Glied Eu über seine beiden Eingangsanschlüsse mit dem AusgangsanschluQ des /-ten 2-Eingangs-UND-Gliedes Gi, und dem Ausgangsanschluß des Oszillators 5 verbunden.

Der Betrieb des Flüssigkristall-Treibers wird im folgenden näher erläutert.

Der Betrieb jedes Exklusiv-ODER-Gliedes Eyy — Ey, wird durch die Eingangssignale in seine beiden Eingangsanschlüsse bestimmt. Das Exklusiv-ODER-Glied En gibt ein Ausgangssignal mit »niedrigem« Pegel ab, wenn die beiden Eingangssignale in Phase zueinander sind, und ein Ausgangssignal mit »hohem« Pegel, wenn die beiden Eingangssignale in der Phase

entgegengesetzt zueinander sind. Demgemäß sind die Ausgangss'gnalc der Exklusiv-ODER-Glieder E₁₂-Eu auf »niedrigem« Pegel, wenn die Ausgangssignale der entsprechenden 2-Eingangs-UND-Glieder Gi₂-Gi, in Phase mit dem Ausgangssignal des Oszillators 5 sind, und auf »hohem« Pegel, wenn die Alisgangssignale der Glieder Gn-G]₁ in der Phase entgegengesetzt zum Ausgangssignal des Oszillators 5 sind.

In Fig. J bilden Bauelemente Dw-Du, Dm — D₂,,

Dji - DiA D_n, ι - D_n,,, LC₁ 1 - LC_{1 k}LC„- LC₇, LCu -

LC_n. LC_n,, -Ζ.Γ,,,,,Ο',ι-D'u.D'_2l-D^D'u-

D'iK D'„, ι — D',,,1 Flüssigkristall-Anzeigeelemente.

Aufbau und Funktion der Flüssigkristall-Anzeigeelemente wird irr? folgenden als Beispiel anhand der Anzeigeelemente erläutert, die aus den Bauelementen D\ι — Di» LCii — /-.G,und D\\ — D'wbestehen.

Elektroden Du —Di, der Flüssigkristall-Anzcigeelemcnie sind mit den entsprechenden Ausgangsanschlüs-■,en der Exklusiv-ODER-Glieder En-E₁, verbunden. Elektroden O'_n — D\, der Fliissigkristall-Anzeigeelemcntc sind mit dem Ausgangsanschluß des Oszillators 5 verbunden. Weiterhin sind Flüssigkristalle /.Cn-Z-G, vorgesehen.

Der Betrieb dieser Anordnung wird im folgenden näher erläutert.

Das Flüssigkristall-Anzeigcclement aus den Bauelementen Dn, LCw und D'n wird wie folgt betrieben. Das Taktsignal liegt an den Flüssigkristall-Anzeigcelementen, und die Amplitude der Effekuvspannung bestimmt, ob das Flüssigkristall-Anzeigeelement leuchtet oder nicht.

Wenn das an die Elektrode D_M abgegebene Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes En in Phase mit dem Ausgangssignal des Oszillators 5 ist, d. h.. wenn das Ausgangssignal des 2-Eingangs-UND-Gliedes G,\ auf dem »niedrigen« Pegel ist, ist das an der Elektrode D'n liegende Signal in Phase zum Ausgangssignal des Oszillators 5. Demgemäß liegt die EffeMivspannung nicht am Flüssigkristall LCw, so daß dieser nicht leuchtet.

Wenn andererseits das an die Elektrode D_n abgegebene Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes En in der Phase entgegengesetzt zum Ausgangssignal des Oszillators 5 ist, d. h., wenn das Ausgangssignal des 2-Eingangs-UND-Gliedes Cn auf dem »hohen« Pegel ist, ist das an der Elektrode D',, liegende Signal in Phase zum Ausgangssignal des Oszillators 5, so daß der Flüssigkristall LC_U mit der Effektivspannung zum Leuchten versorgt wird.

Die Fig. 4 zeigt die Ausgangskennlinie der Rechenstufe 2 als Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei mit Bezugszeichen (d)—(h) versehene Teile von der Rechenstufe 2 erhalten sind und die Bereiche verbinden, die arithmetisch verarbeitbar sind.

Deshalb setzt die Rechenstufe 2 die lineare Änderung der Eingangsspannung V/„ in ein Sägezahnsignal um. Das als Ergebnis der Rechnung erhaltene Ausgangssignal hat den Höchstwert E

Zusätzlich wachsen die Ausgangssignale der Rechenstufe 2 bis zum Wert E am Ende der jeweiligen sich ändernden Bereiche, um glatt das Inkrement oder Dekrement im Ausgangssignal zu berechnen.

Die F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die als Vergleicher dienenden Digital-Bauelemente eine hohe Schwellenwertspannung haben, d. h., die Digital-Bauelemente sind CMOS-Bauelemente.

In diesem Fall muß lediglich die Schaltung der Rechenstufe der Fig. 3 hinzugefügt werden, wobei die Funktionen 2100, 2110-2114, 2200, 2210-2214, 2J00,

2310-21314 2m00 und 2mlO-2ml4 summiert

werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Insbesondere

κι wird der Bereich der Rechenoperation mittels der obigen Funktionen erweitert, durch die jeweils eine Spannung genau oder nahezu gleich der Schwellenwertspannung des entsprechenden Digital-Bauelements immer addiert wird.

ii Im folgenden werden die zusätzlichen Bauelement^ anhand des Abschnittes aus den Bauelementen 2100 und 2110—2114 als Beispiel näher erläutert.

Ein Eingangsanschluß 2100 empfängt eine Spannung genau oder nahezu gleich der Schwellenwertspannung

Jn des entsprechenden Digital-Bauelements, das als Vergleicher dient. Ein Widerstand 2110 ist mit seinem einen Ende mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 211 verbunden: ein Widerstand 2111 ist mit seinem einen Ende mit dem Eingangsanschluß 2100

j-, verbunden; der nichtinvertierende Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 2112 ist mit den anderen Enden der Widerstände 2110 und 2111 verbunden; ein Widerstand 2113 ist mit seinem einen Ende mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsver-

Mi stärkers 2112 verbunden und mit seinem anderen Ende geerdet; ein Widerstand 2114 liegt zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 2112.

Im folgenden wird der Betrieb der Bauelemente

r, 2110—2114 näher erläutert.

Die Eingangsspannung am Eingangsanschluß 2100 soll Vm. betragen, und die Widerstandswerte der Widerstände 2110, 2111, 2113 und 2114 sollen jeweils ft.'iio, /?2in, RiMi bzw. R₂U* betragen. Dann sind die

in Eingangsspannungen V₂112 + und V₂,i₂_ am nichtinvertierenden und am invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 2112 jeweils gegeben durch:

-,n mit K₂Ii₂,.,;,=Ausgangssigna! des Operationsverstärkers 2112.

Wie aus den Gleichungen (13) und (14) folgt, erfüllen V₂i 12ou<und (V₂₁₅Ot,+ Vdl) die folgende Gleichung:

Daher nimmt das Ausgangssignal der Rechenstufe um die Schwellenwertspannung des Digital-Bauelements zu. Folglich stellen die durch die Bezugszeichen (i), (j), (k) und (I) in F i g. 6 gekennzeichneten Signale die Ausgangsspannungen V₂,12™,, V₂₂₁₂₀₁,,, V₂Ji₂₀₀, bzw. Vjm i2ou, dar.

Hierzu ί Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Anzeigeeinrichtung zur Anzeige von Analoggroßen durch Erregen von Leucht-Anzeigeelementen,
gekennzeichnet durch

— eine Rechenstufe (2) zum Unterteilen jeder Analoggröße (P) in mehrere Teil-Bereiche und zum Verstärken jedes Teil-Bereichs bis einem vorbestimmten Pegel (F i g. 4),

— einen Teiler (3) zum Unterteilen des vorbestimmten Pegels in mehrere Teil-Pegel,

— Vergleicher (4), die für die Teil-Pegel vorgesehen sind, um das Erregen der Anzeigeelemente (7) '³ durch Vergleichen der Teil-Pegel mit einem Bezugssignal zu bestimmen,

— einen Taktgeber (5) zum Erzeugen eines Taktsignal*, _Um den Erregungszeitpunkt der Anzeigeelemente (7) zu bestimmen, und

— Treiber (6), die jeweils zwischen den Vergleichern (4) und den Anzeigeelementen (7) liegen, um Effektivspannungen zum Erregen der Anzeigeelemente (7) abhängig von den Ausgangssignalen der Vergleicher (4) und vom Taktsignal abzugeben (F i g. 2).