处理电子学的任何人都会遇到过诸如矩形波形发生器,方波发生器,脉冲波发生器等波形发生器电路。类似地,Bootstrap Sweep Circuit是一个锯齿波形发生器。通常,Bootstrap Sweep电路也称为Bootstrap基于时间的生成器或Bootstrap Sweep生成器。
在定义上,如果电路在输出端产生的时间或电压随时间线性变化,则该电路称为“基于时间的发生器”。由于自举扫描电路提供的电压输出也随时间线性变化,因此该电路也称为自举 基于时间的发生器。
简单来说,“自举扫描电路”基本上是一个函数发生器,它产生高频的锯齿波。我们以前使用555定时器IC和运算放大器构建了一个锯齿波形发生器电路。现在,我们在这里解释自举扫描电路理论。
自举扫描发生器的应用
基本上有两种类型的基于时间的生成器,即
- 当前时基发生器:如果电路在输出端生成随时间线性变化的电流信号,则该电路称为当前时基发生器。由于线圈和电感器的电磁场与变化的电流直接相关,因此我们在“电磁偏转”领域找到了此类电路的应用。
- 电压时基发生器:如果电路在输出端生成随时间线性变化的电压信号,则称为电压时基发生器。我们发现这些电路在“静电偏转”领域中的应用是因为静电相互作用与电压的变化直接相关。
由于自举扫描电路也是电压时基发生器,因此它将在静电偏转中应用,例如CRO(阴极射线示波器),监视器,屏幕,雷达系统,ADC转换器(模数转换器)等。
自举扫描电路的工作
下图显示了Bootstrap扫描电路的电路图:
该电路有两个主要组件,即NPN晶体管Q1和Q2。在该电路中,晶体管Q1用作开关,而晶体管Q2被用作发射极跟随器。在此存在二极管D1,用于防止电容器C1以错误的方式放电。此处存在电阻器R1和R2,用于偏置晶体管Q1并使其默认保持为导通状态。
如上所述,晶体管Q2以发射极跟随器配置起作用,因此无论电压出现在晶体管的基极上,其发射极都会出现相同的值。因此,输出“ Vo”处的电压等于晶体管基极处的电压,即电容器C2两端的电压。这里存在电阻器R4和R3以保护晶体管Q1和Q2免受大电流的影响。
从一开始,由于偏置,晶体管Q1导通,因此,电容器C2将通过Q1完全放电,继而导致输出电压变为零。因此,当未触发Q1时,输出电压Vo等于零。
同时,当未触发Q1时,电容器C1将通过二极管D1完全充电至电压+ Vcc。同时,当Q1导通时,Q2的基极将接地,以保持晶体管Q2截止状态。
由于默认情况下晶体管Q1处于导通状态,因此如曲线图所示,将持续时间'Ts'的负触发信号赋予晶体管Q1的栅极。一旦晶体管Q1进入高阻抗状态,被充电到+ Vcc电压的电容器C1就会尝试自行放电。
因此,电流“ I”流经电阻器并流向电容器C2,如图所示。并且由于该电流流动,电容器C2开始充电,并且在其两端将出现电压“ Vc2”。
在自举电路中,C1的电容比C2高很多,因此,电容器C1充满电后存储的电荷非常高。现在,即使电容器C1自身放电,其端子两端的电压也不会发生太大变化。并且由于电容器C1两端的电压稳定,因此电流“ I”值将在电容器C1放电时保持稳定。
由于在整个过程中电流“ I”是稳定的,所以电容器C2所接收的电荷率在整个过程中也将是稳定的。通过这种稳定的电荷积累,电容器C2的端子电压也将缓慢且线性地上升。
现在,随着电容器C2的电压随时间线性上升,输出电压也随时间线性上升。您可以在图中看到,在触发时间“ Ts”期间,电容器C2两端的端电压相对于时间呈线性上升。
在触发时间结束后,如果消除了给晶体管Q1的负触发,则晶体管Q1将默认进入低阻抗状态并充当短路。一旦发生这种情况,与晶体管Q1并联的电容器C2将完全放电,使其端电压急剧下降。因此,在恢复时间“ Tr”期间,电容器C2的端电压将急剧下降至零,并且在图中可以看到相同的值。
一旦完成该充电和放电循环,第二个循环将从晶体管Q1的栅极触发开始。并且由于这种连续触发,在输出端形成了锯齿波形,这是自举扫描电路的最终结果。
在这里,将有助于提供恒定电流作为对电容器C1的反馈的电容器C2称为“自举电容器”。