圖1顯示的是最簡(jiǎn)單的版本。當(dāng)B+ 端是9 V 時(shí)， 僅綠色LED 會(huì)被點(diǎn)亮，因?yàn)镼1基極電壓是1.58V，發(fā)射極電壓是二極管電壓VD(典型值為1.8V)，這使得Q1處于關(guān)斷狀態(tài)。隨著電池電壓的下降，D2兩端的電壓幾乎保持不變，但基極電壓會(huì)逐漸下降到Q1開始導(dǎo)通的值。此時(shí)電流將分流進(jìn)D1—紅色LED，并且接收到的電流會(huì)越來(lái)越大，直到所有電流流向紅色LED。

圖1：基本的電壓/電池監(jiān)視電路。

 

對(duì)于典型的雙色LED來(lái)說，正向電壓差為0.25V，這也是從綠色到紅色的轉(zhuǎn)換電壓。導(dǎo)致顏色完全改變的B+端電壓變化等于0.25V乘以R1和R2的分壓值：

 

0.25V×[1+(R1/R2)]

 

這個(gè)轉(zhuǎn)換的中心電壓是VD-VBE，約為1.2V(VD隨溫度的大多數(shù)變化也要減去)。考慮各種因素，B+端電壓從7.1V變到5.8V時(shí)將導(dǎo)致LED從綠色變到紅色。

 

不同的LED 組合具有不同的壓差，而這個(gè)壓差有可能不足以實(shí)現(xiàn)完整的顏色轉(zhuǎn)換，但通過給D2串聯(lián)一個(gè)二極管，這個(gè)設(shè)計(jì)仍然可以使用。

 

圖2用一個(gè)齊納二極管代替了R1，創(chuàng)建了一個(gè)轉(zhuǎn)換窄得多的電路。這個(gè)電路不再有分壓效應(yīng)。B+端0.25V的變化就會(huì)改變LED顏色。轉(zhuǎn)換點(diǎn)是1.2V+VZ(對(duì)于圖中所示器件約為7.2V)。

圖2：基于齊納管的電路。

 

這個(gè)電路的缺點(diǎn)是受限于標(biāo)準(zhǔn)的齊納管電壓。實(shí)際的低壓齊納管可能具有很軟的拐點(diǎn)， 因此情況更加復(fù)雜，很難預(yù)測(cè)這個(gè)電路在小電流時(shí)VZ會(huì)是多少。避免這個(gè)問題的變通方法是給齊納管串聯(lián)一個(gè)電阻，從而允許對(duì)電壓進(jìn)行一定程度的調(diào)整，代價(jià)是轉(zhuǎn)換電壓會(huì)高一些。

 

圖中所示的電阻值會(huì)產(chǎn)生1mA的漏電流。對(duì)于高亮度LED來(lái)說，室內(nèi)使用是足夠了。但如果使用的是9V電池，那么即使是這個(gè)小電流也很顯著，因此需要考慮在額外電流與不需要時(shí)單元電路仍然工作的風(fēng)險(xiǎn)之間進(jìn)行折衷(如果是為了體會(huì)這種電壓監(jiān)視器的用途而忘了關(guān)斷電路，通常只需要更換一次電池)。

 

這種方法也能在過高電壓下完成綠色到紅色的轉(zhuǎn)換，只需將Q1換成NPN(并且交換發(fā)射極和集電極)。用NPN和PNP都可以創(chuàng)建一個(gè)窗口比較器。

 

考慮到圖1電路相對(duì)寬范圍的轉(zhuǎn)換，它最適合9V電池采用，但圖2所示電路經(jīng)過適當(dāng)改造可以適合其他電壓。