使用Mos晶体管的自举扫描电路原理

自举扫描电路

任何与电子产品打交道的人都会遇到波形发生器电路，如矩形波形发生器、方波发生器、脉冲波发生器等。 同样，自举扫描电路是一种锯齿波发生器。 通常，Bootstrap Sweep 电路也称为Bootstrap TimeBased generator 或 Bootstrap SweepGenerator 。

在定义中，如果该电路在输出端产生相对于时间线性变化的电压或电流，则该电路称为“基于时间的发生器”。 由于Bootstrap SweepCircuit提供的电压输出也随时间呈线性变化，因此该电路也称为 Bootstrap Time-Basedgenerator 。

更简单地说， “ 自举扫描电路 ” 基本上是一个函数发生器，可生成高频 锯齿波。 我们之前使用 555 定时器 IC 和运算放大器构建了一个锯齿波发生器电路。 现在在这里我们解释一下自举扫描电路理论。

自举扫描发生器的应用

基本上有两种类型的基于时间的生成器，即

电流时基发生器： 如果电路在输出端产生随时间线性变化的电流信号，则该电路称为电流时基发生器。 我们在“电磁偏转”领域找到了这类电路的应用，因为线圈和电感器的电磁场与变化的电流直接相关。

电压时基发生器 ：如果电路在输出端产生随时间线性变化的电压信号，则该电路称为电压时基发生器。 我们在“静电偏转”领域找到了这类电路的应用，因为静电相互作用与变化的电压直接相关。

由于自举扫描电路也是一种 电压时基发生器， 它将在静电偏转中得到应用，如 CRO（阴极射线示波器）、监视器、屏幕、雷达系统、ADC 转换器（模数转换器）等。

自举扫描电路的工作原理

下图为自举扫描电路的电路图：

该电路有两个主要组件，即NPN 晶体管，即 Q1 和 Q2。 晶体管 Q1 在该电路中用作开关，晶体管 Q2 用作射极跟随器。 此处存在二极管 D1 以防止电容器 C1 以错误的方式放电。 此处存在电阻器 R1 和 R2，用于偏置晶体管 Q1 并使其在默认情况下保持导通状态。

如上所述，晶体管 Q2 采用射极跟随器配置，因此无论晶体管基极出现什么电压，其发射极都会出现相同的值。 因此，输出“Vo”处的电压等于晶体管基极的电压，即电容器 C2 两端的电压。 此处存在电阻器 R4 和 R3，以保护晶体管 Q1 和 Q2 免受高电流影响。

从一开始，晶体管 Q1 由于偏置而导通，因此，电容器 C2 将通过 Q1 完全放电，从而导致输出电压变为零。 所以当Q1未被触发时，输出电压Vo为零。

同时，当Q1未被触发时，电容C1将通过二极管D1完全充电至电压+Vcc。 同时，当Q1 导通时，Q2 的基极将被驱动至地，以保持晶体管Q2 处于关断状态。

由于默认情况下晶体管 Q1 处于导通状态，因此要将其关闭，持续时间为“Ts”的负触发将提供给晶体管 Q1 的栅极，如图所示。 一旦晶体管Q1进入高阻抗状态，被充电至电压+Vcc的电容器C1将尝试自行放电。

因此，电流“I”流过电阻器并流向电容器 C2，如图所示。 并且由于该电流，电容器 C2 开始充电并且电压“Vc2”将出现在其两端。

在自举电路中，C1的电容比C2大很多，所以电容C1充满电时储存的电荷非常大。 现在，即使电容 C1 自行放电，其两端的电压也不会发生太大变化。 并且由于电容器 C1 两端的电压稳定，电流“I”值将通过电容器 C1 的放电而稳定。

随着电流“I”在整个过程中保持稳定，电容器 C2 接收的电荷率也将始终保持稳定。 随着这种电荷的稳定积累，电容C2端电压也将缓慢线性上升。

现在随着电容 C2 电压随时间线性上升，输出电压也随时间线性上升。 您可以在图中看到，在触发时间“Ts”期间，电容器 C2 两端的端电压随时间线性上升。

触发时间结束后，如果去掉对三极管Q1的负触发，则三极管Q1默认进入低阻态，起到短路作用。 一旦发生这种情况，与晶体管Q1并联的电容C2将自身完全放电，使其端电压急剧下降。 因此，在恢复时间“Tr”期间，电容器 C2 的端电压将急剧下降至零，并且可以在图中看到相同的情况。

一旦这个充电和放电循环完成，第二个循环将以晶体管 Q1 的栅极触发开始。 并且由于这种连续触发，在输出端形成锯齿波，这是自举扫描电路的最终结果。

这里帮助提供恒定电流作为对电容器 C1 的反馈的电容器 C2 称为“自举电容器”。
 

审核编辑：汤梓红