模擬電路中單端口管腳驅動雙LED的方法

　　大多數現代微控制器都提供 I/O 端口,可以在程序執行期間改變這些端口的功能。當用作輸出時,這些電路可以吸收或流出相當大的電流。本設計實例示出了用一個 I/O 管腳驅動雙管腳、雙色 LED 的三種方法。圖 1 是一個可能的方案,它使用外接反相器 IC1來驅動一只紅/綠雙向 LED,即D1。端口管腳的邏輯高電平輸出使電流流過綠色（上方）LED,并將反相器輸入電平拉高,于是驅動反相器輸出端為低電平,從綠色 LED 吸入電流。端口管腳的邏輯低電平輸出使反相器輸出端為高電平,從而為紅色（下方）LED提供電流,微控制器的輸出端從紅色 LED 吸入電流。

　　要關掉兩只LED 時,可以重新配置微控制器的端口管腳,使之從輸出轉為輸入或將管腳切換成三態,任何一態都能阻止微控制器的端口管腳吸入或流出電流。這種電路的主要缺點是不能控制每只LED的亮度,而是由電阻器R5決定兩只LED的正向電流。

　　圖2表示了另一種方法,它也有嚴重缺點。齊納二極管D3、D4和電阻器R3、R4構成一個低阻分壓器,為LED D5的一端提供VCC/2V電壓。VCC的值決定了齊納二極管電壓VZ的選擇,電壓較低的齊納二極管能提供更多的LED電流,較高電壓的齊納管限制了LED的最大電流。給定微控制器的輸出可以提供滿擺幅輸出的電壓, VCC與VZ之差限定了兩只LED的最大正向電流。例如,如果VCC為5V,VZ為3V,則流過任何一只LED的正向電壓就低于2V。一旦設計師選定了齊納二極管的電壓,VCC只能有少許變動,否則, LED的亮度就會出現波動。

　　使用分立元件時,另有一種廉價的電路能避免其他電路的缺點（圖3）。圖中,當微控制器的輸出端口為高電平時,電流流經綠色（上方）LED、R2、D2和FETQ2,端口的高電平接通。當微控制器輸出端口變為低電平時,晶體管Q1導通,通過R2和紅色（下方）LED向端口管腳提供電流。電路可以對稱地工作,因為無論微控制器端口管腳的電平是高還是低,硅二極管D2的正向壓降都出現。VCC可能在運行中出現變化,但必須保持高于3V。

　　你可以單獨調整 LED 的電流,以使兩者亮度均衡,或對微控制器電源電壓與LED驅動電路VCC之間的差異作出補償。方法是在Q1的射極與D2的陽極之間用兩只串聯的電阻器代替R2。并將兩支電阻器的中點連接到LED上。

　　當微控制器的端口管腳被配制成“有上拉的輸入”時,端口為綠色LED提供少量電流。但是,只要上拉電阻器阻值等于或高于22 kΩ,就不會使關斷狀態下的LED產生使人誤解的光輸出。當端口管腳的輸入信號浮動時,即VCC為5V,而端口配置成無上拉電阻器的輸入,則電路不產生任何額外的電流,而由R1所決定的靜態電流平均值小于100mA。