Qualquer pessoa que lida com eletrônica já se deparou com circuitos geradores de forma de onda, como gerador de forma de onda retangular, gerador de onda quadrada, gerador de onda de pulso, etc. Da mesma forma, o Bootstrap Sweep Circuit é um gerador de forma de onda dente de serra. Geralmente, o circuito Bootstrap Sweep também é chamado de gerador Bootstrap Time Based ou Bootstrap Sweep Generator.
Em definição, um circuito é chamado de 'gerador baseado no tempo' se aquele circuito produz uma tensão ou corrente que varia linearmente com relação ao tempo na saída. Como a saída de tensão fornecida pelo Bootstrap Sweep Circuit também muda linearmente com o tempo, o circuito também é chamado de Bootstrap Time-Based generator.
Em termos mais simples, o 'Bootstrap Sweep Circuit' é basicamente um gerador de função que gera uma forma de onda dente de serra de alta frequência. Anteriormente, construímos um circuito gerador de forma de onda Sawtooth usando 555 Timer IC e op-amp. Agora aqui explicamos sobre a teoria do circuito de varredura de bootstrap.
Aplicações do Bootstrap Sweep Generator
Existem basicamente dois tipos de gerador baseado no tempo, a saber
- Gerador de base de tempo atual : um circuito é chamado de gerador de base de tempo atual se ele gerar um sinal de corrente na saída que varia linearmente com relação ao tempo. Encontramos aplicações para esses tipos de circuitos no campo de 'Deflexão eletromagnética', uma vez que os campos eletromagnéticos de bobinas e indutores estão diretamente relacionados às mudanças de corrente.
- Gerador de base de tempo de tensão: um circuito é denominado gerador de base de tempo de tensão se ele gerar um sinal de tensão na saída que varia linearmente com o tempo. Encontramos aplicações para esses tipos de circuitos no campo de 'Deflexão eletrostática' porque as interações eletrostáticas estão diretamente relacionadas às variações de voltagem.
Como o Bootstrap Sweep Circuit também é um gerador de Voltage Time-Base, terá suas aplicações em Deflexão Eletrostática como CRO (Cathode Ray Oscilloscope), monitores, telas, sistemas de radar, conversores ADC (conversor Analógico para Digital), etc.
Funcionamento do Circuito de Varredura Bootstrap
A figura abaixo mostra o diagrama do circuito do circuito de varredura Bootstrap:
O circuito tem dois componentes principais que são transistores NPN, a saber Q1 e Q2. O transistor Q1 atua como uma chave neste circuito e o transistor Q2 é instalado para atuar como um seguidor de emissor. O diodo D1 está presente aqui para evitar a descarga do capacitor C1 de forma errada. Os resistores R1 e R2 estão presentes aqui para polarizar o transistor Q1 e mantê-lo ligado por padrão.
Como mencionado acima, o transistor Q2 atua na configuração de seguidor de emissor, então qualquer que seja a voltagem que apareça na base do transistor, o mesmo valor aparecerá em seu emissor. Portanto, a tensão na saída 'Vo' é igual à tensão na base do transistor, que é a tensão no capacitor C2. Os resistores R4 e R3 estão presentes aqui para proteger os transistores Q1 e Q2 de altas correntes.
Desde o início, o transistor Q1 é ligado por causa da polarização e, por causa disso, o capacitor C2 será completamente descarregado através de Q1, o que por sua vez resulta na tensão de saída se tornando zero. Portanto, quando Q1 não é disparado, a tensão de saída Vo é igual a zero.
Ao mesmo tempo, quando Q1 não for disparado, o capacitor C1 será completamente carregado com a tensão + Vcc através do diodo D1. Durante o mesmo tempo, quando Q1 está LIGADO, a base de Q2 será direcionada ao solo para manter o estado do transistor Q2 DESLIGADO.
Uma vez que o transistor Q1 está LIGADO por padrão, para desligá-lo, um disparo negativo de duração 'Ts' é dado à porta do transistor Q1 conforme mostrado no gráfico. Assim que o transistor Q1 entrar no estado de alta impedância, o capacitor C1 que está carregado com a tensão + Vcc tentará se descarregar.
Portanto, uma corrente 'I' flui através do resistor e para o capacitor C2, conforme mostrado na figura. E por causa desse fluxo de corrente, o capacitor C2 começa a carregar e uma tensão 'Vc2' aparecerá através dele.
No circuito de bootstrap, a capacitância de C1 é muito maior do que C2, então a carga elétrica armazenada pelo capacitor C1 quando está totalmente carregado é muito alta. Agora, mesmo que o capacitor C1 esteja se descarregando, a tensão em seus terminais não mudará muito. E por causa dessa tensão estável no capacitor C1, o valor da corrente 'I' será estável através da descarga do capacitor C1.
Com a corrente 'I' sendo estável durante todo o processo, a taxa de carga recebida pelo capacitor C2 também será estável durante todo o processo. Com esse acúmulo estável de carga, a tensão do terminal do capacitor C2 também aumentará lenta e linearmente.
Agora, com a tensão do capacitor C2 aumentando linearmente com o tempo, a tensão de saída também aumenta linearmente com o tempo. Você pode ver no gráfico durante o tempo de disparo 'Ts' a tensão terminal no capacitor C2 aumentando linearmente em relação ao tempo.
Após o final do tempo de disparo, se o disparo negativo dado ao transistor Q1 for removido, então o transistor Q1 entrará no estado de baixa impendência por padrão e atuará como um curto-circuito. Uma vez que isso aconteça, o capacitor C2 que está em paralelo com o transistor Q1 irá se descarregar completamente para ter sua tensão terminal cair abruptamente. Portanto, durante o tempo de restauração 'Tr', a tensão terminal do capacitor C2 cairá drasticamente para zero e o mesmo pode ser visto no gráfico.
Assim que este ciclo de carga e descarga for concluído, o segundo ciclo começará com o gatilho do transistor Q1. E por causa desse disparo contínuo, uma forma de onda dente de serra é formada na saída, que é o resultado final do circuito de varredura de bootstrap.
Aqui, o capacitor C2, que ajuda a fornecer corrente constante como feedback para o capacitor C1, é chamado de 'Capacitor de bootstrapping'.