Любой, кто имеет дело с электроникой, сталкивался со схемами генератора сигналов, такими как генератор прямоугольных сигналов, генератор прямоугольных сигналов, генератор импульсных волн и т. Д. Аналогичным образом, схема Bootstrap Sweep Circuit - это генератор сигналов пилообразной формы. Как правило, схему начальной загрузки также называют генератором начальной загрузки на основе времени или генератором начальной загрузки.
По определению, схема называется «генератором, основанным на времени», если эта схема производит на выходе линейно изменяющееся напряжение или ток относительно времени. Поскольку выходное напряжение, обеспечиваемое схемой начальной загрузки, также изменяется линейно со временем, эту схему также называют генератором на основе времени начальной загрузки.
Проще говоря, схема начальной загрузки - это, по сути, генератор функций, который генерирует пилообразный сигнал высокой частоты. Ранее мы создали схему генератора пилообразных сигналов с использованием таймера 555 IC и операционного усилителя. Теперь мы расскажем о теории схем начальной развертки.
Приложения Bootstrap Sweep Generator
Существует два основных типа генераторов, основанных на времени, а именно:
- Генератор текущей временной развертки : Схема называется генератором текущей временной развертки, если она генерирует на выходе токовый сигнал, линейно изменяющийся во времени. Мы находим применения для таких схем в области «Электромагнитного отклонения», поскольку электромагнитные поля катушек и катушек индуктивности напрямую связаны с изменением токов.
- Генератор временной развертки напряжения: Схема называется генератором временной развертки напряжения, если она генерирует сигнал напряжения на выходе, который линейно изменяется во времени. Мы находим применения для таких схем в области «электростатического отклонения», поскольку электростатические взаимодействия напрямую связаны с изменением напряжений.
Поскольку схема начальной загрузки также является генератором временной развертки напряжения, она будет иметь свои применения в области электростатического отклонения, например, CRO (осциллограф с катодными лучами), мониторы, экраны, радарные системы, преобразователи АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и т.
Работа схемы начальной загрузки
На рисунке ниже показана принципиальная схема схемы развертки начальной загрузки:
Схема имеет два основных компонента, которые являются транзисторами NPN, а именно Q1 и Q2. Транзистор Q1 действует как переключатель в этой схеме, а транзистор Q2 приспособлен для работы в качестве эмиттерного повторителя. Диод D1 здесь присутствует для предотвращения неправильного разряда конденсатора C1. Резисторы R1 и R2 здесь присутствуют для смещения транзистора Q1 и удержания его включенным по умолчанию.
Как упоминалось выше, транзистор Q2 действует в конфигурации эмиттерного повторителя, поэтому какое бы напряжение ни появлялось на базе транзистора, такое же значение будет и на его эмиттере. Таким образом, напряжение на выходе «Vo» равно напряжению на базе транзистора, которое является напряжением на конденсаторе C2. Резисторы R4 и R3 здесь присутствуют для защиты транзисторов Q1 и Q2 от высоких токов.
С самого начала транзистор Q1 включен из-за смещения, и из-за этого конденсатор C2 будет полностью разряжен через Q1, что, в свою очередь, приведет к тому, что выходное напряжение станет равным нулю. Поэтому, когда Q1 не срабатывает, выходное напряжение Vo равно нулю.
В то же время, когда Q1 не срабатывает, конденсатор C1 будет полностью заряжен до напряжения + Vcc через диод D1. В то же время, когда Q1 находится во включенном состоянии, база Q2 будет направлена на землю, чтобы поддерживать состояние транзистора Q2 в выключенном состоянии.
Поскольку транзистор Q1 включен по умолчанию, для его выключения на затвор транзистора Q1 подается отрицательный триггер длительностью «Ts», как показано на графике. Как только транзистор Q1 переходит в состояние высокого импеданса, конденсатор C1, который заряжен до напряжения + Vcc, попытается разрядиться.
Таким образом, ток «I» течет через резистор и к конденсатору C2, как показано на рисунке. И из-за этого протекания тока конденсатор C2 начинает заряжаться, и на нем появляется напряжение Vc2.
В схеме начальной загрузки емкость C1 намного выше, чем C2, поэтому электрический заряд, накопленный конденсатором C1, когда он полностью заряжен, очень высок. Теперь, даже если конденсатор C1 разряжается, напряжение на его выводах не сильно изменится. И из-за этого стабильного напряжения на конденсаторе C1 текущее значение «I» будет стабильным через разряд конденсатора C1.
Поскольку ток I остается стабильным на протяжении всего процесса, скорость заряда, получаемого конденсатором C2, также будет стабильной на протяжении всего процесса. При таком стабильном накоплении заряда напряжение на клеммах конденсатора C2 также будет расти медленно и линейно.
Теперь, когда напряжение на конденсаторе C2 растет линейно со временем, выходное напряжение также линейно растет со временем. Вы можете видеть на графике во время триггера «Ts» напряжение на клеммах конденсатора C2, линейно возрастающее во времени.
По истечении времени триггера, если отрицательный триггер, заданный транзистору Q1, будет удален, транзистор Q1 по умолчанию перейдет в состояние низкого сопротивления и будет действовать как короткое замыкание. Как только это произойдет, конденсатор C2, подключенный параллельно транзистору Q1, полностью разрядится, что приведет к резкому падению напряжения на его клеммах. Таким образом, во время восстановления «Tr» напряжение на клеммах конденсатора C2 резко упадет до нуля, и то же самое можно увидеть на графике.
Как только этот цикл зарядки и разрядки завершится, второй цикл начнется с триггера затвора транзистора Q1. И из-за этого непрерывного запуска на выходе формируется пилообразный сигнал, который является конечным результатом схемы Bootstrap Sweep.
В данном случае конденсатор C2, который помогает обеспечивать постоянный ток в качестве обратной связи с конденсатором C1, называется «конденсатор начальной загрузки».