Jeder, der sich mit Elektronik befasst, wird auf Wellenformgeneratorschaltungen wie Rechteckwellenformgenerator, Rechteckwellengenerator, Pulswellengenerator usw. gestoßen sein. In ähnlicher Weise ist die Bootstrap-Sweep-Schaltung ein Sägezahn-Wellenformgenerator. Im Allgemeinen wird die Bootstrap-Sweep-Schaltung auch als Bootstrap-zeitbasierter Generator oder Bootstrap-Sweep-Generator bezeichnet.
In der Definition wird eine Schaltung als "zeitbasierter Generator" bezeichnet, wenn diese Schaltung eine linear variierende Spannung oder einen linear variierenden Strom in Bezug auf die Zeit am Ausgang erzeugt. Da sich der von der Bootstrap-Sweep-Schaltung bereitgestellte Spannungsausgang auch linear mit der Zeit ändert, wird die Schaltung auch als Bootstrap- zeitbasierter Generator bezeichnet.
Einfacher ausgedrückt ist der 'Bootstrap Sweep Circuit' im Grunde ein Funktionsgenerator , der eine hochfrequente Sägezahnwellenform erzeugt. Wir haben zuvor eine Sägezahn-Wellenform-Generatorschaltung mit einem 555-Timer-IC und einem Operationsverstärker gebaut. Hier erklären wir nun die Bootstrap-Sweep-Schaltungstheorie.
Anwendungen des Bootstrap Sweep Generators
Grundsätzlich gibt es zwei Arten von zeitbasierten Generatoren, nämlich
- Aktueller Zeitbasisgenerator : Eine Schaltung wird als aktueller Zeitbasisgenerator bezeichnet, wenn sie am Ausgang ein Stromsignal erzeugt, das sich zeitlich linear ändert. Wir finden Anwendungen für diese Art von Schaltkreisen im Bereich der "elektromagnetischen Ablenkung", da die elektromagnetischen Felder von Spulen und Induktivitäten in direktem Zusammenhang mit sich ändernden Strömen stehen.
- Spannungszeitbasisgenerator: Eine Schaltung wird als Spannungszeitbasisgenerator bezeichnet, wenn sie am Ausgang ein Spannungssignal erzeugt, das sich zeitlich linear ändert. Wir finden Anwendungen für diese Art von Schaltkreisen im Bereich der "elektrostatischen Ablenkung", da elektrostatische Wechselwirkungen in direktem Zusammenhang mit sich ändernden Spannungen stehen.
Da der Bootstrap Sweep Circuit auch ein Spannungsbasis-Basisgenerator ist, wird er seine Anwendungen in der elektrostatischen Ablenkung wie CRO (Kathodenstrahloszilloskop), Monitore, Bildschirme, Radarsysteme, ADC-Wandler (Analog-Digital-Wandler) usw. haben.
Funktionieren der Bootstrap-Sweep-Schaltung
Die folgende Abbildung zeigt den Schaltplan der Bootstrap-Sweep-Schaltung:
Die Schaltung hat zwei Hauptkomponenten, die NPN-Transistoren sind, nämlich Q1 und Q2. Der Transistor Q1 wirkt als Schalter in dieser Schaltung und der Transistor Q2 ist als Emitterfolger ausgelegt. Die Diode D1 ist hier vorhanden, um die Entladung des Kondensators C1 auf falsche Weise zu verhindern. Die Widerstände R1 und R2 sind hier vorhanden, um den Transistor Q1 vorzuspannen und standardmäßig eingeschaltet zu halten.
Wie oben erwähnt, wirkt der Transistor Q2 in einer Emitterfolgerkonfiguration, so dass unabhängig von der Spannung, die an der Basis des Transistors erscheint, der gleiche Wert an seinem Emitter erscheint. Die Spannung am Ausgang 'Vo' ist also gleich der Spannung an der Basis des Transistors, die die Spannung am Kondensator C2 ist. Die Widerstände R4 und R3 sind hier vorhanden, um die Transistoren Q1 und Q2 vor hohen Strömen zu schützen.
Von Anfang an wird der Transistor Q1 wegen Vorspannung eingeschaltet und aus diesem Grund wird der Kondensator C2 vollständig durch Q1 entladen, was wiederum dazu führt, dass die Ausgangsspannung Null wird. Wenn also Q1 nicht ausgelöst wird, ist die Ausgangsspannung Vo gleich Null.
Zur gleichen Zeit, wenn Q1 nicht ausgelöst wird, wird der Kondensator C1 über die Diode D1 vollständig auf Spannung + Vcc aufgeladen. Während der gleichen Zeit, wenn Q1 eingeschaltet ist, wird die Basis von Q2 zur Masse getrieben, um den Zustand des Transistors Q2 AUS zu halten.
Da der Transistor Q1 standardmäßig eingeschaltet ist, wird zum Ausschalten des Gates des Transistors Q1 ein negativer Trigger der Dauer 'Ts' gegeben, wie in der Grafik gezeigt. Sobald der Transistor Q1 in einen hochohmigen Zustand übergeht, versucht der Kondensator C1, der auf Spannung + Vcc aufgeladen ist, sich selbst zu entladen.
Es fließt also ein Strom 'I' durch den Widerstand und zum Kondensator C2, wie in der Abbildung gezeigt. Und aufgrund dieses Stromflusses beginnt der Kondensator C2 zu laden und es erscheint eine Spannung 'Vc2' darüber.
In der Bootstrap-Schaltung ist die Kapazität von C1 sehr viel höher als die von C2, so dass die elektrische Ladung, die vom Kondensator C1 gespeichert wird, wenn er vollständig geladen ist, sehr hoch ist. Selbst wenn sich der Kondensator C1 selbst entlädt, ändert sich die Spannung an seinen Anschlüssen nicht wesentlich. Und aufgrund dieser stabilen Spannung am Kondensator C1 bleibt der Stromwert 'I' durch die Entladung des Kondensators C1 stabil.
Da der Strom 'I' während des gesamten Prozesses stabil ist, ist auch die vom Kondensator C2 empfangene Laderate durchgehend stabil. Mit dieser stabilen Ladungsakkumulation steigt auch die Klemmenspannung des Kondensators C2 langsam und linear an.
Wenn nun die Spannung des Kondensators C2 linear mit der Zeit ansteigt, steigt die Ausgangsspannung auch linear mit der Zeit an. In der Grafik sehen Sie während der Triggerzeit 'Ts', dass die Klemmenspannung am Kondensator C2 zeitlich linear ansteigt.
Wenn nach dem Ende der Triggerzeit der negative Trigger für den Transistor Q1 entfernt wird, tritt der Transistor Q1 standardmäßig in den Zustand niedriger Impedanz ein und wirkt als Kurzschluss. Sobald dies geschieht, entlädt sich der Kondensator C2, der parallel zum Transistor Q1 ist, vollständig, so dass seine Klemmenspannung stark abfällt. Während der Wiederherstellungszeit 'Tr' fällt die Klemmenspannung des Kondensators C2 stark auf Null ab, und dasselbe ist in der Grafik zu sehen.
Sobald dieser Lade- und Entladezyklus abgeschlossen ist, beginnt der zweite Zyklus mit dem Gate-Trigger des Transistors Q1. Und aufgrund dieser kontinuierlichen Triggerung wird am Ausgang eine Sägezahnwellenform gebildet, die das Endergebnis der Bootstrap-Sweep-Schaltung ist.
Hier wird der Kondensator C2, der bei der Bereitstellung eines konstanten Stroms als Rückkopplung zum Kondensator C1 hilft, als "Bootstrapping-Kondensator" bezeichnet.