Chiunque abbia a che fare con l'elettronica si sarà imbattuto in circuiti generatori di forme d'onda come generatore di forme d'onda rettangolari, generatore di onde quadre, generatore di onde d'impulso, ecc. Allo stesso modo, Bootstrap Sweep Circuit è un generatore di forme d'onda a dente di sega. Generalmente, il circuito Bootstrap Sweep è anche chiamato generatore Bootstrap Time Based o Bootstrap Sweep Generator.
In definizione, un circuito è chiamato "generatore basato sul tempo" se quel circuito produce una tensione o una corrente variabile in modo lineare rispetto al tempo in uscita. Poiché anche l'uscita di tensione fornita da Bootstrap Sweep Circuit cambia linearmente con il tempo, il circuito è anche chiamato generatore Bootstrap Time-Based.
In termini più semplici, il "Bootstrap Sweep Circuit" è fondamentalmente un generatore di funzioni che genera una forma d' onda a dente di sega ad alta frequenza. In precedenza abbiamo costruito un circuito generatore di forme d'onda a dente di sega utilizzando 555 Timer IC e amplificatore operazionale. Ora qui spieghiamo la teoria del circuito di sweep bootstrap.
Applicazioni di Bootstrap Sweep Generator
Esistono fondamentalmente due tipi di generatore basato sul tempo, vale a dire
- Generatore di base dei tempi di corrente : un circuito è chiamato generatore di base dei tempi di corrente se genera un segnale di corrente in uscita che varia linearmente rispetto al tempo. Troviamo applicazioni per questo tipo di circuiti nel campo della "deflessione elettromagnetica" poiché i campi elettromagnetici di bobine e induttori sono direttamente correlati al cambiamento delle correnti.
- Generatore di base dei tempi di tensione: un circuito è chiamato generatore di base dei tempi di tensione se genera un segnale di tensione in uscita che varia linearmente rispetto al tempo. Troviamo applicazioni per questo tipo di circuiti nel campo della "deflessione elettrostatica" perché le interazioni elettrostatiche sono direttamente correlate alle variazioni di tensione.
Poiché Bootstrap Sweep Circuit è anche un generatore di base dei tempi di tensione, avrà le sue applicazioni nella deflessione elettrostatica come CRO (Cathode Ray Oscilloscope), monitor, schermi, sistemi radar, convertitori ADC (convertitore analogico-digitale), ecc.
Funzionamento del circuito di sweep bootstrap
La figura seguente mostra lo schema del circuito del circuito di sweep Bootstrap:
Il circuito ha due componenti principali che sono transistor NPN, vale a dire Q1 e Q2. Il transistor Q1 funge da interruttore in questo circuito e il transistor Q2 è predisposto per fungere da inseguitore di emettitore. Qui è presente il diodo D1 per impedire la scarica del condensatore C1 in modo errato. I resistori R1 e R2 sono qui presenti per polarizzare il transistor Q1 e mantenerlo acceso di default.
Come accennato in precedenza, il transistor Q2 agisce in configurazione inseguitore di emettitore, quindi qualunque sia la tensione presente alla base del transistor, lo stesso valore apparirà al suo emettitore. Quindi la tensione all'uscita "Vo" è uguale alla tensione alla base del transistor, che è la tensione ai capi del condensatore C2. Le resistenze R4 e R3 sono qui presenti per proteggere i transistor Q1 e Q2 da correnti elevate.
Fin dall'inizio, il transistor Q1 viene acceso a causa della polarizzazione e per questo motivo il condensatore C2 verrà completamente scaricato attraverso Q1 che a sua volta si tradurrà in tensione di uscita che diventa zero. Quindi, quando Q1 non viene attivato, la tensione di uscita Vo è uguale a zero.
Allo stesso tempo, quando Q1 non viene attivato, il condensatore C1 verrà completamente caricato a tensione + Vcc tramite il diodo D1. Nello stesso tempo, quando Q1 è ON, la base di Q2 sarà portata a terra per mantenere lo stato del transistor Q2 OFF.
Poichè il transistor Q1 è ON di default, per spegnerlo viene dato un trigger negativo di durata 'Ts' al gate del transistor Q1 come mostrato nel grafico. Una volta che il transistor Q1 entra nello stato di alta impedenza, il condensatore C1 che è caricato a tensione + Vcc proverà a scaricarsi.
Quindi una corrente "I" fluisce attraverso il resistore e al condensatore C2 come mostrato in figura. E a causa di questo flusso di corrente, il condensatore C2 inizia a caricarsi e una tensione "Vc2" apparirà attraverso di esso.
Nel circuito bootstrap, la capacità di C1 è molto più alta di C2, quindi la carica elettrica immagazzinata dal condensatore C1 quando è completamente carico è molto alta. Ora, anche se il condensatore C1 si sta scaricando, la tensione ai suoi terminali non cambierà molto. E a causa di questa tensione stabile attraverso il condensatore C1, il valore della corrente "I" sarà stabile attraverso la scarica del condensatore C1.
Con la corrente "I" stabile durante tutto il processo, anche la velocità di carica ricevuta dal condensatore C2 sarà stabile durante tutto il processo. Con questo accumulo stabile di carica, anche la tensione del terminale C2 del condensatore aumenterà lentamente e in modo lineare.
Ora con il condensatore C2 la tensione aumenta linearmente con il tempo, anche la tensione di uscita aumenta linearmente con il tempo. È possibile vedere nel grafico durante il tempo di trigger "Ts" la tensione del terminale ai capi del condensatore C2 che aumenta linearmente rispetto al tempo.
Dopo la fine del tempo di trigger, se viene rimosso il trigger negativo fornito al transistor Q1, il transistor Q1 entrerà nello stato di bassa impendenza per impostazione predefinita e agirà come un cortocircuito. Una volta che ciò accade, il condensatore C2 che è in parallelo al transistore Q1 si scaricherà completamente per avere una brusca caduta di tensione ai suoi terminali. Quindi durante il tempo di ripristino "Tr" la tensione ai terminali del condensatore C2 scenderà bruscamente a zero e lo stesso potrebbe essere visto nel grafico.
Una volta completato questo ciclo di carica e scarica, il secondo ciclo inizierà con il trigger di gate del transistor Q1. E a causa di questo innesco continuo, si forma una forma d'onda a dente di sega in uscita, che è il risultato finale del circuito Bootstrap Sweep.
Qui il condensatore C2 che aiuta a fornire corrente costante come feedback al condensatore C1 è chiamato "condensatore di bootstrap".