你可以想到多少種方式去驅(qū)動(dòng)一顆 LED燈珠？

我在看我已經(jīng)使用了幾年的 Brother 噴墨打印機(jī)時(shí)，注意到它的軟開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)正上方有一個(gè)不起眼的綠色 LED。這個(gè) LED 有一個(gè)有趣的占空比：它關(guān)閉大約三秒鐘，然后在大約一秒鐘內(nèi)逐漸增加到最大強(qiáng)度，同樣在大約一秒鐘內(nèi)衰減回完全關(guān)閉，然后隨著循環(huán)再次開(kāi)始而變暗). 只要打印機(jī)名義上打開(kāi)并準(zhǔn)備就緒，它就會(huì)重復(fù)此循環(huán)，無(wú)論它是在打印還是處于靜止模式。

這臺(tái) Brother 打印機(jī)上幾乎看不見(jiàn)的綠色 LED(在箭頭處)會(huì)緩慢地亮起和熄滅，以指示設(shè)備即使在待機(jī)狀態(tài)下也已準(zhǔn)備就緒。綠色 LED 的上升/下降時(shí)序周期平滑而緩慢，總周期為 5 秒。

據(jù)我所知，這個(gè) LED 的作用是指示“我正在等待打印”。我懷疑使用向上/向下發(fā)光的慢速斜坡而不是硬開(kāi)/關(guān)閃爍，所以它不會(huì)尖叫來(lái)吸引你的注意力;這只是一種“保證”類型的信號(hào)。

這個(gè)指示燈 LED 動(dòng)作的緩慢上升/下降斜坡動(dòng)作讓我想知道一個(gè)基本的模擬電路問(wèn)題：打印機(jī)如何控制 LED?由于我無(wú)法訪問(wèn)原理圖或代碼，因此我只能推測(cè)可能的實(shí)現(xiàn)方式。請(qǐng)記住，這是一種非關(guān)鍵性能情況，因?yàn)?LED 的強(qiáng)度及其時(shí)間可能會(huì)發(fā)生 10% 甚至 20% 的變化，但這仍然沒(méi)問(wèn)題。

幾分鐘之內(nèi)，我想到了幾種可能性：

1. 驅(qū)動(dòng) LED 的最簡(jiǎn)單方法是通過(guò)限流電阻從電壓源獲取。它不優(yōu)雅，不省電，但便宜且有效。軟件控制的電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 可以提供所需的電壓，一小段代碼可以調(diào)整 DAC 輸出以實(shí)現(xiàn)斜坡周期和定時(shí)?？紤]到電阻器和 LED 的小尺寸以及這是一個(gè)線路供電單元，適度的低效率在這里不會(huì)成為問(wèn)題。通過(guò)限流電阻器從受控電壓源驅(qū)動(dòng) LED 不優(yōu)雅但有效。

1. 技術(shù)上更“合適”的方法是使用 DAC 控制的電流源來(lái)驅(qū)動(dòng) LED，同樣使用一些代碼來(lái)管理 DAC。

1. 另一種方法可能是使用系統(tǒng)處理器的數(shù)字輸出 (GPIO) 位通過(guò)二極管將一些電荷脈沖輸入小電容器以斜升 LED，然后讓電容器放電以通過(guò)電阻器為 LED 提供電流。圖 5是一個(gè)過(guò)于簡(jiǎn)化的電路，如果 GPIO 位控制一個(gè)晶體管來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉來(lái)自系統(tǒng)軌的電流，它可能會(huì)工作得更好。通過(guò)為所需的斜升/下降速率調(diào)整電阻器和電容器的時(shí)間常數(shù)以及 GPIO 脈沖持續(xù)時(shí)間和重復(fù)率的適當(dāng)時(shí)序，可以實(shí)現(xiàn)所需的 LED 動(dòng)作。

1. 最后，實(shí)現(xiàn)處理器控制的脈寬調(diào)制 (PWM) 的 GPIO 端口可以通過(guò)限流電阻驅(qū)動(dòng) LED。通過(guò)控制脈沖寬度和間隔，用戶眼睛的視覺(jué)整合將產(chǎn)生所需的感知強(qiáng)度。

打印機(jī)是否使用這些方案之一?再一次，我不知道也不能知道。但在進(jìn)一步思考這個(gè)問(wèn)題之后，我意識(shí)到提出這個(gè)“你會(huì)怎么做?”的問(wèn)題。要求潛在的入門(mén)級(jí)新員工擔(dān)任類似設(shè)計(jì)的角色是合理的。這實(shí)際上是一個(gè)“思想”問(wèn)題，而不是一個(gè)確定的問(wèn)題。

更好的是，后續(xù)問(wèn)題可能是“每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么?” 通過(guò)這種方式，即使是只有一點(diǎn)電路經(jīng)驗(yàn)的潛在客戶也至少可以清晰地掌握基本的設(shè)計(jì)問(wèn)題和相關(guān)的權(quán)衡;畢竟，這就是現(xiàn)實(shí)世界中許多工程設(shè)計(jì)的真正意義所在。

您認(rèn)為慢速 LED 電路有哪些選擇?在面試與基本電路相關(guān)的初級(jí)設(shè)計(jì)職位的人時(shí)，您是否使用過(guò)類似的問(wèn)題?