電子機器を扱う人なら誰でも、長方形波形発生器、方形波発生器、脈波発生器などの波形発生器回路に出くわすでしょう。同様に、ブートストラップスイープ回路は鋸歯状の波形発生器です。一般に、ブートストラップスイープ回路は、ブートストラップタイムベースジェネレーターまたはブートストラップスイープジェネレーターとも呼ばれます。
定義上、回路が出力で時間に対して線形に変化する電圧または電流を生成する場合、その回路は「タイムベースジェネレータ」と呼ばれます。Bootstrap Sweep Circuitによって提供される電圧出力も時間とともに線形に変化するため、この回路はBootstrap Time- BasedGeneratorとも呼ばれます。
より簡単に言えば、「ブートストラップスイープ回路」は基本的に高周波ののこぎり波を生成する関数発生器です。以前、555タイマーICとオペアンプを使用して鋸歯状波形発生回路を構築しました。ここで、ブートストラップスイープ回路理論について説明します。
ブートストラップスイープジェネレータのアプリケーション
時間ベースジェネレータには、基本的に2つのタイプがあります。
- 電流タイムベースジェネレータ：回路は、時間に対して線形に変化する電流信号を出力で生成する場合、電流タイムベースジェネレータと呼ばれます。コイルとインダクタの電磁界は電流の変化に直接関係しているため、これらの種類の回路の用途は「電磁偏向」の分野にあります。
- 電圧タイムベースジェネレータ：回路は、時間に対して線形に変化する電圧信号を出力で生成する場合、電圧タイムベースジェネレータと呼ばれます。静電相互作用は電圧の変化に直接関係しているため、「静電たわみ」の分野でこれらの種類の回路のアプリケーションが見つかります。
Bootstrap SweepCircuitはVoltageTime -Baseジェネレーターでもあるため、CRO（Cathode Ray Oscilloscope）、モニター、スクリーン、レーダーシステム、ADCコンバーター（アナログ-デジタルコンバーター）などの静電偏向にアプリケーションがあります。
ブートストラップスイープ回路の動作
次の図は、ブートストラップスイープ回路の回路図を示しています。
この回路には、NPNトランジスタであるQ1とQ2の2つの主要なコンポーネントがあります。トランジスタQ1はこの回路のスイッチとして機能し、トランジスタQ2はエミッタフォロワとして機能するように取り付けられています。ダイオードD1は、コンデンサC1の間違った方法での放電を防ぐためにここにあります。抵抗R1とR2は、トランジスタQ1にバイアスをかけ、デフォルトでオンに保つためにここにあります。
上記のように、トランジスタQ2はエミッタフォロワ構成で動作するため、トランジスタのベースに電圧が現れても、同じ値がエミッタに現れます。したがって、出力「Vo」の電圧は、トランジスタのベースの電圧に等しくなります。これは、コンデンサC2の両端の電圧です。抵抗R4とR3は、トランジスタQ1とQ2を大電流から保護するためにここにあります。
最初から、バイアスのためにトランジスタQ1がオンになり、このため、コンデンサC2はQ1を介して完全に放電され、出力電圧がゼロになります。したがって、Q1がトリガーされていない場合、出力電圧Voはゼロに等しくなります。
同時に、Q1がトリガーされていない場合、コンデンサC1はダイオードD1を介して電圧+ Vccまで完全に充電されます。同時に、Q1がオンの場合、Q2のベースはグランドに駆動され、トランジスタのQ2をオフの状態に保ちます。
トランジスタＱ１はデフォルトでオンであるため、それをオフにするために、グラフに示されるように、持続時間「Ｔｓ」の負のトリガーがトランジスタＱ１のゲートに与えられる。トランジスタQ1が高インピーダンス状態になると、電圧+ Vccに充電されたコンデンサC1はそれ自体を放電しようとします。
したがって、図に示すように、電流「I」が抵抗を介してコンデンサC2に流れます。そして、この電流が流れるため、コンデンサC2が充電を開始し、その両端に電圧「Vc2」が現れます。
ブートストラップ回路では、C1の静電容量はC2よりも非常に高いため、コンデンサC1が完全に充電されたときに蓄積される電荷は非常に高くなります。これで、コンデンサC1がそれ自体を放電している場合でも、その端子間の電圧はあまり変化しません。そして、コンデンサC1の両端のこの安定した電圧のために、電流「I」の値はコンデンサC1の放電を通じて安定します。
プロセス全体を通して電流「I」が安定しているため、コンデンサC2が受け取る電荷の割合も全体を通して安定します。この安定した電荷の蓄積により、コンデンサのC2端子電圧もゆっくりと直線的に上昇します。
コンデンサのC2電圧が時間とともに直線的に上昇すると、出力電圧も時間とともに直線的に上昇します。トリガー時間「Ts」の間のグラフで、コンデンサC2の両端の端子電圧が時間に対して直線的に上昇していることがわかります。
トリガー時間の終了後、トランジスタQ1に与えられた負のトリガーが除去されると、トランジスタQ1はデフォルトで低インピーダンス状態になり、短絡として機能します。これが発生すると、トランジスタQ1と並列のコンデンサC2は完全に放電し、端子電圧が急激に低下します。したがって、復元時間「Tr」の間に、コンデンサC2の端子電圧は急激にゼロに低下し、同じことがグラフに表示されます。
この充電と放電のサイクルが完了すると、2番目のサイクルはトランジスタQ1のゲートトリガーから始まります。そして、この継続的なトリガーにより、出力でのこぎり波が形成されます。これは、ブートストラップスイープ回路の最終結果です。
ここでは、コンデンサC1へのフィードバックとして定電流を供給するのに役立つコンデンサC2を「ブートストラップコンデンサ」と呼びます。