Bất cứ ai làm việc với điện tử đều sẽ bắt gặp các mạch tạo dạng sóng như máy tạo sóng hình chữ nhật, máy tạo sóng vuông, máy tạo sóng xung,… Tương tự, Bootstrap Sweep Circuit là một máy phát dạng sóng răng cưa. Nói chung, mạch Bootstrap Sweep còn được gọi là bộ tạo Bootstrap Time Based hoặc Bootstrap Sweep Generator.
Theo định nghĩa, một mạch được gọi là 'Máy phát điện dựa trên thời gian' nếu mạch đó tạo ra điện áp hoặc dòng điện thay đổi tuyến tính liên quan đến thời gian tại đầu ra. Vì đầu ra điện áp được cung cấp bởi Bootstrap Sweep Circuit cũng thay đổi tuyến tính theo thời gian, mạch còn được gọi là bộ tạo dựa trên thời gian Bootstrap.
Nói một cách dễ hiểu hơn, 'Bootstrap Sweep Circuit' về cơ bản là một bộ tạo chức năng tạo ra dạng sóng răng cưa có tần số cao. Trước đây chúng tôi đã xây dựng một mạch tạo dạng sóng Sawtooth sử dụng IC hẹn giờ 555 và op-amp. Bây giờ ở đây chúng tôi giải thích về lý thuyết mạch quét bootstrap.
Các ứng dụng của Bootstrap Sweep Generator
Về cơ bản có hai loại trình tạo dựa trên thời gian, cụ thể là
- Bộ tạo cơ sở thời gian hiện tại : Một mạch được gọi là bộ tạo cơ sở thời gian hiện tại nếu nó tạo ra tín hiệu dòng điện ở đầu ra thay đổi tuyến tính theo thời gian. Chúng tôi tìm thấy các ứng dụng cho các loại mạch này trong lĩnh vực 'Độ lệch điện từ' vì trường điện từ của cuộn dây và cuộn cảm liên quan trực tiếp đến việc thay đổi dòng điện.
- Bộ tạo cơ sở thời gian điện áp: Một mạch được gọi là bộ tạo cơ sở thời gian điện áp nếu nó tạo ra tín hiệu điện áp ở đầu ra thay đổi tuyến tính theo thời gian. Chúng tôi tìm thấy các ứng dụng cho các loại mạch này trong lĩnh vực 'Độ lệch tĩnh điện' vì tương tác tĩnh điện liên quan trực tiếp đến việc thay đổi điện áp.
Vì Bootstrap Sweep Circuit cũng là một bộ tạo cơ sở thời gian điện áp nên nó sẽ có các ứng dụng của nó trong Độ lệch tĩnh điện như CRO (Máy hiện sóng Cathode), màn hình, màn hình, hệ thống radar, bộ chuyển đổi ADC (bộ chuyển đổi Analog sang Digital), v.v.
Hoạt động của mạch quét Bootstrap
Hình dưới đây cho thấy sơ đồ mạch của mạch quét Bootstrap:
Mạch có hai thành phần chính là transistor NPN, là Q1 và Q2. Bóng bán dẫn Q1 hoạt động như một công tắc trong mạch này và bóng bán dẫn Q2 được lắp để hoạt động như một bộ phát tín hiệu. Diode D1 có mặt ở đây để ngăn chặn sự phóng điện của tụ C1 theo cách sai. Các điện trở R1 và R2 hiện diện ở đây để phân cực bóng bán dẫn Q1 và giữ nó được BẬT theo mặc định.
Như đã đề cập ở trên, bóng bán dẫn Q2 hoạt động trong cấu hình theo bộ phát, vì vậy bất kể điện áp xuất hiện ở chân của bóng bán dẫn, cùng một giá trị sẽ xuất hiện tại bộ phát của nó. Vì vậy, điện áp ở đầu ra 'Vo' bằng điện áp ở chân của bóng bán dẫn, là điện áp trên tụ C2. Điện trở R4 và R3 hiện diện ở đây để bảo vệ các bóng bán dẫn Q1 và Q2 khỏi dòng cao.
Ngay từ đầu, bóng bán dẫn Q1 được BẬT vì xu hướng và do đó, tụ điện C2 sẽ được phóng điện hoàn toàn qua Q1, dẫn đến điện áp đầu ra trở thành 0. Vì vậy, khi Q1 không được kích hoạt, điện áp đầu ra Vo bằng không.
Đồng thời, khi Q1 không được kích hoạt, tụ C1 sẽ được nạp hoàn toàn về điện áp + Vcc thông qua diode D1. Đồng thời, khi Q1 BẬT, chân đế của Q2 sẽ được đẩy xuống đất để giữ cho bóng bán dẫn Q2 TẮT.
Vì bóng bán dẫn Q1 được BẬT theo mặc định, để TẮT nó, một kích hoạt âm có thời gian 'Ts' được cấp cho cổng của bóng bán dẫn Q1 như được hiển thị trong đồ thị. Khi bóng bán dẫn Q1 đi vào trạng thái trở kháng cao, tụ điện C1 được sạc đến điện áp + Vcc sẽ cố gắng tự xả.
Vì vậy, một dòng điện 'I' chạy qua điện trở và tụ điện C2 như thể hiện trong hình. Và vì dòng điện này, tụ điện C2 bắt đầu sạc và điện áp 'Vc2' sẽ xuất hiện trên nó.
Trong mạch bootstrap, điện dung của C1 cao hơn C2 rất nhiều, do đó điện tích do tụ C1 lưu trữ khi nó được sạc đầy là rất cao. Bây giờ, ngay cả khi tụ điện C1 tự phóng điện, điện áp trên các đầu cực của nó sẽ không thay đổi nhiều. Và do điện áp ổn định này trên tụ C1, giá trị 'I' hiện tại sẽ ổn định thông qua sự phóng điện của tụ C1.
Với dòng điện 'I' ổn định trong suốt quá trình, tỷ lệ điện tích mà tụ điện C2 nhận được cũng sẽ ổn định trong suốt quá trình. Với sự tích tụ điện tích ổn định này, điện áp đầu cuối của tụ điện C2 cũng sẽ tăng chậm và tuyến tính.
Bây giờ với tụ điện C2 điện áp tăng tuyến tính theo thời gian, điện áp đầu ra cũng tăng tuyến tính theo thời gian. Bạn có thể thấy trong đồ thị trong thời gian kích hoạt 'Ts', điện áp đầu cuối trên tụ điện C2 tăng tuyến tính theo thời gian.
Sau khi kết thúc thời gian kích hoạt nếu bộ kích hoạt âm được cấp cho bóng bán dẫn Q1 bị loại bỏ, thì bóng bán dẫn Q1 sẽ đi vào trạng thái điện trở thấp theo mặc định và hoạt động như một mạch ngắn. Khi điều này xảy ra, tụ điện C2 song song với bóng bán dẫn Q1 sẽ tự phóng điện hoàn toàn để điện áp đầu cuối của nó giảm mạnh. Vì vậy, trong thời gian khôi phục 'Tr', điện áp đầu cuối của tụ điện C2 sẽ giảm mạnh về 0 và điều tương tự có thể được nhìn thấy trong biểu đồ.
Khi chu kỳ sạc và xả này hoàn thành, chu kỳ thứ hai sẽ bắt đầu với kích hoạt cổng của bóng bán dẫn Q1. Và do sự kích hoạt liên tục này, một dạng sóng răng cưa được hình thành ở đầu ra, đây là kết quả cuối cùng của mạch Bootstrap Sweep.
Ở đây, tụ điện C2 giúp cung cấp dòng điện không đổi làm phản hồi cho tụ điện C1 được gọi là 'Tụ khởi động'.