使用Mos晶體管的自舉掃描電路原理

自舉掃描電路

任何與電子產(chǎn)品打交道的人都會遇到波形發(fā)生器電路，如矩形波形發(fā)生器、方波發(fā)生器、脈沖波發(fā)生器等。 同樣，自舉掃描電路是一種鋸齒波發(fā)生器。 通常，Bootstrap Sweep 電路也稱為Bootstrap TimeBased generator?或 Bootstrap SweepGenerator?。

在定義中，如果該電路在輸出端產(chǎn)生相對于時間線性變化的電壓或電流，則該電路稱為“基于時間的發(fā)生器”。?由于Bootstrap SweepCircuit提供的電壓輸出也隨時間呈線性變化，因此該電路也稱為?Bootstrap Time-Basedgenerator?。

更簡單地說，?“?自舉掃描電路?”?基本上是一個函數(shù)發(fā)生器，可生成高頻?鋸齒波。?我們之前使用 555 定時器 IC 和運算放大器構(gòu)建了一個鋸齒波發(fā)生器電路。 現(xiàn)在在這里我們解釋一下自舉掃描電路理論。

自舉掃描發(fā)生器的應(yīng)用

基本上有兩種類型的基于時間的生成器，即

電流時基發(fā)生器：?如果電路在輸出端產(chǎn)生隨時間線性變化的電流信號，則該電路稱為電流時基發(fā)生器。 我們在“電磁偏轉(zhuǎn)”領(lǐng)域找到了這類電路的應(yīng)用，因為線圈和電感器的電磁場與變化的電流直接相關(guān)。

電壓時基發(fā)生器?：如果電路在輸出端產(chǎn)生隨時間線性變化的電壓信號，則該電路稱為電壓時基發(fā)生器。 我們在“靜電偏轉(zhuǎn)”領(lǐng)域找到了這類電路的應(yīng)用，因為靜電相互作用與變化的電壓直接相關(guān)。

由于自舉掃描電路也是一種?電壓時基發(fā)生器，?它將在靜電偏轉(zhuǎn)中得到應(yīng)用，如 CRO（陰極射線示波器）、監(jiān)視器、屏幕、雷達系統(tǒng)、ADC 轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）等。

自舉掃描電路的工作原理

下圖為自舉掃描電路的電路圖：

該電路有兩個主要組件，即NPN 晶體管，即 Q1 和 Q2。 晶體管 Q1 在該電路中用作開關(guān)，晶體管 Q2 用作射極跟隨器。 此處存在二極管 D1 以防止電容器 C1 以錯誤的方式放電。 此處存在電阻器 R1 和 R2，用于偏置晶體管 Q1 并使其在默認情況下保持導(dǎo)通狀態(tài)。

如上所述，晶體管 Q2 采用射極跟隨器配置，因此無論晶體管基極出現(xiàn)什么電壓，其發(fā)射極都會出現(xiàn)相同的值。 因此，輸出“Vo”處的電壓等于晶體管基極的電壓，即電容器 C2 兩端的電壓。 此處存在電阻器 R4 和 R3，以保護晶體管 Q1 和 Q2 免受高電流影響。

從一開始，晶體管 Q1 由于偏置而導(dǎo)通，因此，電容器 C2 將通過 Q1 完全放電，從而導(dǎo)致輸出電壓變?yōu)榱恪?所以當Q1未被觸發(fā)時，輸出電壓Vo為零。

同時，當Q1未被觸發(fā)時，電容C1將通過二極管D1完全充電至電壓+Vcc。 同時，當Q1 導(dǎo)通時，Q2 的基極將被驅(qū)動至地，以保持晶體管Q2 處于關(guān)斷狀態(tài)。

由于默認情況下晶體管 Q1 處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此要將其關(guān)閉，持續(xù)時間為“Ts”的負觸發(fā)將提供給晶體管 Q1 的柵極，如圖所示。 一旦晶體管Q1進入高阻抗狀態(tài)，被充電至電壓+Vcc的電容器C1將嘗試自行放電。

因此，電流“I”流過電阻器并流向電容器 C2，如圖所示。 并且由于該電流，電容器 C2 開始充電并且電壓“Vc2”將出現(xiàn)在其兩端。

在自舉電路中，C1的電容比C2大很多，所以電容C1充滿電時儲存的電荷非常大。 現(xiàn)在，即使電容 C1 自行放電，其兩端的電壓也不會發(fā)生太大變化。 并且由于電容器 C1 兩端的電壓穩(wěn)定，電流“I”值將通過電容器 C1 的放電而穩(wěn)定。

隨著電流“I”在整個過程中保持穩(wěn)定，電容器 C2 接收的電荷率也將始終保持穩(wěn)定。 隨著這種電荷的穩(wěn)定積累，電容C2端電壓也將緩慢線性上升。

現(xiàn)在隨著電容 C2 電壓隨時間線性上升，輸出電壓也隨時間線性上升。 您可以在圖中看到，在觸發(fā)時間“Ts”期間，電容器 C2 兩端的端電壓隨時間線性上升。

觸發(fā)時間結(jié)束后，如果去掉對三極管Q1的負觸發(fā)，則三極管Q1默認進入低阻態(tài)，起到短路作用。 一旦發(fā)生這種情況，與晶體管Q1并聯(lián)的電容C2將自身完全放電，使其端電壓急劇下降。 因此，在恢復(fù)時間“Tr”期間，電容器 C2 的端電壓將急劇下降至零，并且可以在圖中看到相同的情況。

一旦這個充電和放電循環(huán)完成，第二個循環(huán)將以晶體管 Q1 的柵極觸發(fā)開始。 并且由于這種連續(xù)觸發(fā)，在輸出端形成鋸齒波，這是自舉掃描電路的最終結(jié)果。

這里幫助提供恒定電流作為對電容器 C1 的反饋的電容器 C2 稱為“自舉電容器”。
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審核編輯：湯梓紅