전자 공학을 다루는 사람이라면 누구나 직사각형 파형 발생기, 구형파 발생기, 맥파 발생기 등과 같은 파형 발생기 회로를 접하게 될 것입니다. 마찬가지로 부트 스트랩 스위프 회로는 톱니 파형 발생기입니다. 일반적으로 Bootstrap Sweep 회로는 Bootstrap Time Based Generator 또는 Bootstrap Sweep Generator 라고도 합니다.
정의에서 회로가 출력에서 시간에 대해 선형 적으로 변화하는 전압 또는 전류를 생성하는 경우 회로를 '시간 기반 생성기'라고합니다. 부트 스트랩 스위프 회로에서 제공하는 전압 출력 도 시간에 따라 선형으로 변하기 때문에이 회로 를 부트 스트랩 시간 기반 생성기 라고도 합니다.
간단히 말해서 '부트 스트랩 스위프 회로'는 기본적으로 고주파수 의 톱니 파형을 생성하는 함수 발생기 입니다. 이전에 555 Timer IC 및 op-amp를 사용하여 Sawtooth 파형 발생기 회로를 구축했습니다. 이제 부트 스트랩 스위프 회로 이론에 대해 설명합니다.
Bootstrap Sweep Generator의 응용
기본적으로 두 가지 유형의 시간 기반 생성기가 있습니다.
- 현재 시간 기반 생성기 : 출력에서 시간에 따라 선형 적으로 변화하는 전류 신호를 생성하는 회로를 현재 시간 기반 생성기라고합니다. 코일과 인덕터의 전자기장은 전류 변화와 직접 관련이 있기 때문에 '전자기 편향'분야에서 이러한 종류의 회로에 대한 응용 분야를 찾습니다.
- 전압 시간 기반 발생기: 출력에서 시간에 따라 선형 적으로 변화하는 전압 신호를 생성하는 회로를 전압 시간 기반 발생기라고합니다. 정전기 상호 작용은 전압 변화와 직접 관련이 있기 때문에 '정전기 편향'분야에서 이러한 종류의 회로에 대한 응용 분야를 찾습니다.
부트 스트랩 스위프 회로는 전압 시간 기반 생성기 이기도하므로 CRO (Cathode Ray Oscilloscope), 모니터, 스크린, 레이더 시스템, ADC 변환기 (아날로그-디지털 변환기) 등과 같은 정전기 편향에 적용됩니다.
부트 스트랩 스위프 회로의 작동
아래 그림은 부트 스트랩 스위프 회로의 회로 다이어그램을 보여줍니다.
이 회로에는 NPN 트랜지스터 인 Q1과 Q2라는 두 가지 주요 구성 요소가 있습니다. 트랜지스터 Q1은이 회로에서 스위치 역할을하고 트랜지스터 Q2는 이미 터 팔로워 역할을하도록 장착됩니다. 다이오드 D1은 커패시터 C1의 잘못된 방전을 방지하기 위해 여기에 존재합니다. 저항 R1 및 R2는 트랜지스터 Q1을 바이어스하고 기본적으로 켜진 상태로 유지하기 위해 여기에 있습니다.
위에서 언급했듯이 트랜지스터 Q2는 이미 터 팔로어 구성으로 작동하므로 트랜지스터의베이스에 전압이 표시되면 동일한 값이 이미 터에 나타납니다. 따라서 출력 'Vo'의 전압은 커패시터 C2의 전압 인 트랜지스터베이스의 전압과 동일합니다. 저항 R4 및 R3은 트랜지스터 Q1 및 Q2를 고전류로부터 보호하기 위해 여기에 있습니다.
처음부터 트랜지스터 Q1은 바이어스 때문에 ON이되고, 이로 인해 커패시터 C2는 Q1을 통해 완전히 방전되어 출력 전압이 0이됩니다. 따라서 Q1이 트리거되지 않으면 출력 전압 Vo는 0과 같습니다.
동시에 Q1이 트리거되지 않으면 커패시터 C1은 다이오드 D1을 통해 + Vcc 전압으로 완전히 충전됩니다. 동시에 Q1이 ON 일 때 Q2의베이스는 트랜지스터 Q2를 OFF 상태로 유지하기 위해 접지로 구동됩니다.
트랜지스터 Q1은 기본적으로 ON이기 때문에 OFF로하기 위해 그래프에 표시된 것처럼 트랜지스터 Q1의 게이트에 기간 'Ts'의 음의 트리거가 제공됩니다. 트랜지스터 Q1이 하이 임피던스 상태가되면 + Vcc 전압으로 충전 된 커패시터 C1이 자체 방전을 시도합니다.
따라서 전류 'I'는 그림과 같이 저항을 통해 커패시터 C2로 흐릅니다. 이 전류 흐름으로 인해 커패시터 C2가 충전을 시작하고 전압 'Vc2'가 그 양단에 나타납니다.
부트 스트랩 회로에서 C1의 커패시턴스는 C2보다 훨씬 높으므로 완전히 충전되었을 때 커패시터 C1에 저장되는 전하는 매우 높습니다. 이제 커패시터 C1이 자체적으로 방전 되더라도 단자의 전압은 많이 변하지 않습니다. 그리고 커패시터 C1 양단의 안정적인 전압으로 인해 현재 'I'값은 커패시터 C1의 방전을 통해 안정적입니다.
전류 'I'가 프로세스 전반에 걸쳐 안정되면 커패시터 C2가받는 전하 율도 전체적으로 안정적입니다. 이 안정적인 전하 축적으로 커패시터 C2 단자 전압도 천천히 선형 적으로 상승합니다.
이제 커패시터 C2 전압이 시간에 따라 선형 적으로 상승하면 출력 전압도 시간에 따라 선형으로 상승합니다. 트리거 시간 'Ts'동안 그래프에서 커패시터 C2의 단자 전압이 시간에 대해 선형 적으로 상승하는 것을 볼 수 있습니다.
트리거 시간이 끝난 후 트랜지스터 Q1에 주어진 네거티브 트리거가 제거되면 트랜지스터 Q1은 기본적으로 낮은 임펜 던스 상태로 들어가 단락으로 작동합니다. 이런 일이 발생하면 트랜지스터 Q1과 병렬 인 커패시터 C2는 완전히 방전되어 단자 전압이 급격히 떨어집니다. 따라서 복원 시간 'Tr'동안 커패시터 C2의 단자 전압이 급격히 0으로 떨어지고 그래프에서 동일한 것을 볼 수 있습니다.
이 충전 및 방전 사이클이 완료되면 두 번째 사이클은 트랜지스터 Q1의 게이트 트리거로 시작됩니다. 이 연속 트리거링으로 인해 출력에서 톱니 파형이 형성되는데, 이는 부트 스트랩 스위프 회로의 최종 결과입니다.
여기서 커패시터 C1에 피드백으로 정전류를 제공하는 데 도움이되는 커패시터 C2를 '부트 스트랩 커패시터'라고합니다.