深度剖析自举扫描电路的工作原理

深度剖析自举扫描电路的工作原理

任何与电子打交道的人都会遇到波形发生器电路，如矩形波发生器、方波发生器、脉冲波发生器等。同样，自举扫描电路是一个锯齿波发生器。通常，Bootstrap Sweep 电路也称为Bootstrap TIme Based generator 或 Bootstrap Sweep Generator。

在定义上，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”。由于自举扫描电路提供的电压输出也随时间线性变化，因此该电路也称为自举时 基发生器。

更简单地说，“自举扫描电路”基本上是一个函数发生器，可生成高频锯齿波形。我们之前使用 555 定时器 IC 和运算放大器构建了锯齿波发生器电路。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

基于时间的生成器基本上有两种类型，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电流变化直接相关。

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，则称为电压时基发生器。我们发现这类电路在“静电偏转”领域的应用，因为静电相互作用与电压变化直接相关。

由于自举扫描电路也是电压时基发生器，因此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

下图为自举扫描电路的电路图：

该电路主要有两个组件，即NPN 晶体管，即 Q1 和 Q2。晶体管 Q1 在此电路中用作开关，晶体管 Q2 用作射极跟随器。二极管 D1 的存在是为了防止电容器 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 并使其默认打开。

如上所述，晶体管 Q2 在射极跟随器配置中起作用，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”的电压等于晶体管基极的电压，即电容 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 免受高电流的影响。

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没有被触发时，输出电压Vo等于0。

同时，当Q1未触发时，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 的截止状态。

由于晶体管 Q1 默认开启，为了将其关闭，如图所示，晶体管 Q1 的栅极需要一个持续时间为“Ts”的负触发。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，如图所示，电流“I”流过电阻器并流向电容器 C2。由于该电流，电容器 C2 开始充电，其两端将出现电压“Vc2”。

在自举电路中，C1的电容比C2高很多，所以C1充满电时所储存的电荷非常高。现在，即使电容器 C1 自身放电，其端子上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。

由于电流“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。随着电荷的这种稳定积累，电容C2端电压也将缓慢线性上升。

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

触发时间结束后，如果取消给三极管Q1的负触发，则三极管Q1默认进入低阻状态，起到短路作用。一旦发生这种情况，与晶体管Q1并联的电容器C2将完全放电，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，并且在图中可以看到相同的情况。

一旦这个充电和放电周期完成，第二个周期将从晶体管 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形，这是自举扫描电路的最终结果。

在这里，有助于向电容器 C1 提供恒定电流作为反馈的电容器 C2 称为“自举电容器”。