Bárki, aki elektronikával foglalkozik, találkozik olyan hullámforma-generátor áramkörökkel, mint a téglalap alakú hullámforma-generátor, a négyzethullámú generátor, az impulzus-hullámgenerátor stb. Általában a Bootstrap Sweep áramkört Bootstrap Time Based Generator- ként vagy Bootstrap Sweep Generator néven is hívják .
Definíció szerint egy áramkört „időalapú generátornak” nevezünk, ha az áramkör lineárisan változó feszültséget vagy áramot produkál a kimeneten mért idő függvényében. Mivel a Bootstrap Sweep áramkör által nyújtott feszültség kimenete is lineárisan változik az idővel, az áramkört Bootstrap időalapú generátornak is nevezik.
Egyszerűbben fogalmazva: a „Bootstrap Sweep Circuit” alapvetően egy olyan funkciógenerátor , amely nagy frekvenciájú fűrészfog hullámformát generál. Korábban egy Sawtooth hullámforma generátor áramkört építettünk 555 Timer IC és op-amp segítségével. Most itt magyarázzuk meg a bootstrap sweep áramkör elméletét.
A Bootstrap Sweep Generator alkalmazásai
Alapvetően kétféle időalapú generátor létezik, nevezetesen
- Áram időbázis generátor : Egy áramkört akkor hívunk áram idő bázis generátornak, ha a kimeneten áramjelet generál, amely lineárisan változik az idő függvényében. Alkalmazásokat találunk az ilyen típusú áramkörökre az „Elektromágneses elhajlás” területén, mivel a tekercsek és az induktorok elektromágneses terei közvetlenül kapcsolódnak a változó áramokhoz.
- Feszültség időalap generátor: Egy áramkört feszültség időalap generátornak nevezünk, ha a kimeneten feszültségjelet generál, amely az idő függvényében lineárisan változik. Alkalmazásokat találunk az ilyen típusú áramkörökre az „Elektrosztatikus elhajlás” területén, mivel az elektrosztatikus kölcsönhatások közvetlenül kapcsolódnak a feszültségváltozáshoz.
Mivel a Bootstrap Sweep áramkör egyben feszültség-időalap generátor is, elektrosztatikus elhajlásban, például CRO-ban (katódsugár oszcilloszkóp), monitorokban, képernyőkben, radarrendszerekben, ADC-átalakítókban (analóg-digitális átalakító) stb.
A Bootstrap Sweep áramkör működése
Az alábbi ábra a Bootstrap söprés áramkörének kapcsolási rajzát mutatja:
Az áramkörnek két fő alkotóeleme van, amelyek NPN tranzisztorok, nevezetesen Q1 és Q2. A Q1 tranzisztor kapcsolóként működik ebben az áramkörben, és a Q2 tranzisztor emitterkövetőként működik. A D1 dióda azért van jelen, hogy megakadályozza a C1 kondenzátor hibás kisülését. Az R1 és R2 ellenállások itt vannak a Q1 tranzisztor előfeszítéséhez és alapértelmezés szerinti bekapcsolva tartásához.
Mint fentebb említettük, a Q2 tranzisztor emitterkövető konfigurációban működik, tehát bármi is legyen a feszültség a tranzisztor alapján, ugyanaz az érték jelenik meg az emitterén is. Tehát a 'Vo' kimenet feszültsége megegyezik a tranzisztor tövében levő feszültséggel, amely a C2 kondenzátor feszültsége. Az R4 és R3 ellenállás itt van, hogy megvédje a Q1 és Q2 tranzisztort a nagy áramtól.
A Q1 tranzisztort eleve bekapcsolják az előfeszítés miatt, és emiatt a C2 kondenzátor teljesen kisül Q1-en keresztül, ami azt eredményezi, hogy a kimeneti feszültség nulla lesz. Tehát, amikor a Q1 nem vált ki, a Vo kimeneti feszültség nulla.
Ugyanakkor, amikor a Q1 nem vált ki, a C1 kondenzátor teljesen fel lesz töltve + Vcc feszültségre a D1 diódán keresztül. Ugyanakkor, amikor a Q1 BE van kapcsolva, a Q2 alapja a földre kerül, hogy a Q2 tranzisztor KI állapotban legyen.
Mivel a Q1 tranzisztor alapértelmezés szerint BE van kapcsolva, a KIKAPCSOLÁSHOZ egy negatív időtartamú 'Ts' időzítést kap a Q1 tranzisztor kapuja, amint az a grafikonon látható. Amint a Q1 tranzisztor nagy impedanciájú állapotba kerül, a C1 kondenzátor, amelyet + Vcc feszültségre töltünk, megpróbálja magát kisütni.
Tehát egy "I" áram folyik át az ellenálláson és a C2 kondenzátorig, az ábra szerint. Ezen áramáram miatt a C2 kondenzátor elkezd töltődni, és egy „Vc2” feszültség jelenik meg rajta.
A bootstrap áramkörben a C1 kapacitása sokkal nagyobb, mint a C2, így a C1 kondenzátor által teljesen feltöltve tárolt elektromos töltés nagyon magas. Még akkor is, ha a C1 kondenzátor lemeríti önmagát, a kapcsain átmenő feszültség nem sokat változik. És emiatt a C1 kondenzátoron keresztüli stabil feszültség miatt az aktuális „I” érték stabil lesz a C1 kondenzátor kisütése révén.
Ha a jelenlegi „I” az egész folyamat során stabil, a C2 kondenzátor által vett töltés mértéke is végig stabil lesz. Ezzel a stabil töltésfelhalmozódással a C2 kondenzátor terminálfeszültsége is lassan és lineárisan emelkedik.
Most, hogy a C2 kondenzátor feszültsége az idővel lineárisan növekszik, a kimeneti feszültség az idővel lineárisan is növekszik. A grafikonon látható a „Ts” kiváltási idő alatt a C2 kondenzátoron a terminálfeszültség lineárisan növekszik az idő függvényében.
A kiváltási idő lejárta után, ha a Q1 tranzisztorra adott negatív ravaszt eltávolítják, akkor a Q1 tranzisztor alapértelmezés szerint alacsony impendencia állapotba kerül, és rövidzárlatként működik. Amint ez megtörténik, a Q1 tranzisztorral párhuzamos C2 kondenzátor teljesen lemerül, hogy a terminálfeszültsége élesen csökkenjen. Tehát a „Tr” helyreállítási idő alatt a C2 kondenzátor terminálfeszültsége hirtelen nullára csökken, és ez a grafikonon is látható volt.
Miután ez a töltési és kisütési ciklus befejeződött, a második ciklus a Q1 tranzisztor kapuindítójával indul. És ennek a folyamatos kiváltásnak a következtében egy fűrészfog hullámforma képződik a kimeneten, ami a Bootstrap Sweep áramkör végeredménye.
Itt a C2 kondenzátort, amely állandó áramot biztosít a C1 kondenzátorhoz való visszacsatolásként, „Bootstrapping kondenzátornak” nevezzük.