Bootstrapping (electrónica)

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En el campo de la electrónica, un manos a la obra circuito es uno donde se aplica parte de la salida de una etapa de amplificador a la entrada, con el fin de alterar la entrada impedancia del amplificador. Cuando se aplican deliberadamente, la intención es generalmente aumentar más que disminuir la impedancia. [1] En general, cualquier técnica donde se utiliza parte de la salida de un sistema en el inicio se describe como bootstrapping.

En el dominio de MOSFET circuitos "bootstrap" se usa comúnmente para significar tirando hacia arriba la punto de funcionamiento de un transistor sobre la potencia de la fuente carril.[2][3] El mismo término se ha utilizado más generalmente para alterar dinámicamente el punto de operación de un amplificador operacional (cambiando tanto su carril de fuente positiva y negativa) con el fin de aumentar su oscilación de voltaje de salida (concerniente a la tierra).[4] En el sentido utilizado en este párrafo, un amplificador operacional de arranque significa "utilizando una señal de unidad el punto de referencia de energía de los op-amp provee".[5] Un uso más sofisticado de este carril técnica de bootstrapping es modificar el no lineal C/V característico de las entradas de un amplificador operacional JFET para disminuir la distorsión.[6][7]

Contenido

  • 1 Impedancia de entrada
  • 2 Conducción de los transistores MOS
  • 3 Fuentes de alimentación del cambiar-modo
  • 4 Oscilación de la salida
  • 5 Circuitos integrados digitales
  • 6 Véase también
  • 7 Referencias

Impedancia de entrada

Arranque los condensadores C1 y C2 en un circuito de seguidor de emisor BJT

En circuito análogo un circuito de arranque es un arreglo de componentes deliberadamente pretenden alterar el impedancia de entrada de un circuito. Generalmente se pretende aumentar la impedancia, utilizando una pequeña cantidad de positivos Comentarios, generalmente en dos etapas. Ésta era a menudo necesario en los primeros días de bipolar transistores de, que intrínsecamente tienen una impedancia de entrada baja. Porque la retroalimentación es positiva, dichos circuitos pueden sufrir de mala estabilidad y el rendimiento de ruido en comparación con los que no arranque.

Negativo retroalimentación puede utilizarse alternativamente para arrancar una impedancia de entrada, haciendo que la impedancia aparente ser reducido. Esto raramente se hace deliberadamente, sin embargo y es normalmente un resultado no deseado de un diseño de circuito particular. Un ejemplo bien conocido de esto es la Efecto de Molinero, en que la capacitancia de un inevitable regeneración aparece mayor (por ejemplo, su impedancia aparece reducida) por retroalimentación negativa. Un caso popular donde esta is es hecho deliberadamente la Compensación de Miller técnica para proporcionar un poste de baja frecuencia dentro de un circuito integrado. Para minimizar el tamaño del condensador necesario, se coloca entre la entrada y una salida que oscila en la dirección opuesta. Este arranque lo hace actuar como un condensador más grande a la tierra.

Conducción de los transistores MOS

N-MOSFET/IGBT necesita una carga significativamente positiva (VGS > Vth) aplicado a la puerta para encender. Usar sólo los dispositivos MOSFET/IGBT de canal N es un método común de reducción de costos debido a Die reducción de tamaño (hay otros beneficios). Sin embargo, usando los dispositivos en lugar de pMOS nMOS medios dispositivos que suministrar un voltaje más alto que el riel de alimentación (V +) es necesaria para la polarización del transistor en funcionamiento lineal (limitación de corriente mínima) y así evitar pérdida de calor importante.

Un condensador de arranque está conectado desde el carril de la fuente (V +) a la tensión de salida. Normalmente el terminal de fuente de N-MOSFET está conectado a la cátodo de recirculación diodo lo que permite una gestión eficiente de la energía almacenada en la carga inductiva normalmente (véase Diodo de Flyback). Por el almacenaje de carga, características de un condensador, la tensión de arranque se elevará por encima (V +) proporcionando la tensión de puerta necesarios en coche.

A MOSFET/IGBT es un dispositivo controlado por tensión que, en teoría, no tendrá ninguna corriente de la puerta. Esto permite utilizar la carga en el condensador para fines de control. Sin embargo, eventualmente el condensador perderá su carga debido a parásitos puerta actual y no ideales (es decir, finitos) resistencia interna, por lo que este esquema sólo se utiliza cuando hay un pulso constante presente. Esto es porque la acción de pulsación permite el condensador de descarga (al menos parcialmente si no totalmente). Más esquemas de control que utilizan un capacitor de arranque fuerza al conductor del lado de alta (N-MOSFET) apagado para que un tiempo mínimo permitir que el condensador rellenar. Esto significa que el ciclo de trabajo siempre deberá ser inferior al 100% para acomodar la descarga parásita a menos que la fuga se acomoda para de otra manera.

Fuentes de alimentación del cambiar-modo

En fuentes de alimentación del cambiar-modo, se alimentan los circuitos de regulación de la salida. Para iniciar la alimentación, una resistencia de salida puede utilizarse para el suministro del carril para que el circuito de control iniciarlo oscilante de carga lenta. Este enfoque es menos costoso y más eficiente que proporciona una fuente de alimentación linear independiente sólo para iniciar el circuito regulador. [8]

Oscilación de la salida

Amplificadores de AC pueden utilizar bootstrap para aumentar la oscilación de la salida. Un condensador (generalmente denominado condensador de arranque) está conectado de la salida del amplificador a la circuito de bias, proporcionando tensión diagonales voltajes que exceden el poder. Seguidores de la emisor pueden proporcionar una salida rail-to-rail de esta manera, que es una técnica común en amplificadores de audio clase AB.

Circuitos integrados digitales

Dentro de un circuito integrado se utiliza un método bootstrap para permitir la dirección interna y líneas de distribución de reloj para tener un swing de incrementos de voltaje. El circuito de arranque utiliza un condensador de acoplamiento, formado a partir de la capacitancia de la puerta/de la fuente de un transistor, para impulsar una línea de señal a ligeramente superior a la tensión de alimentación. [9]

Véase también

  • Aplicaciones del teorema de Miller (creando una impedancia infinita virtual)

Referencias

  1. ^ Estándar IEEE 100 autoritario Diccionario de términos de estándares de IEEE, séptima edición, Prensa de IEEE, 2000 ISBN 0-7381-2601-2 Página 123
  2. ^ John P. Uyemura (1999). Diseño de circuito de Lógica CMOS. Springer Science & Business Media. p. 319. ISBN978-0-7923-8452-6.
  3. ^ Marcel J.M. Pelgrom (2012). Conversión de analógico a Digital (2ª ed.). Springer Science & Business Media. págs. 210-211. ISBN978-1-4614-1371-4.
  4. ^ Rey de Grayson y Tim Watkins (13 de mayo de 1999). "El op amp de arranque produce variaciones de voltaje amplio" (PDF). EDN:: 117-129.
  5. ^ Jerald Graeme (1994). "medición de distorsión del amplificador operacional deriva limitaciones de equipo de prueba". Ian Hickman y Bill Travis. Compañero del diseñador de la EDN. Butterworth-Heinemann. p. 205. ISBN978-0-7506-1721-5.
  6. ^ Walt Jung. "Arranque de IC de substrato baja distorsión en JFET Op amperios" (PDF). Nota de aplicación de dispositivos analógico AN-232.
  7. ^ Douglas Self (2014). Diseño de Audio pequeña señal (2ª ed.). Prensa focal. págs. 136-142. ISBN978-1-134-63513-9.
  8. ^ Raymond A. Mack Desmitificación de la conmutación de potencia suministra Newnes, 2005 ISBN 0-7506-7445-8, Página 121
  9. ^ William J. Dally, John W. Poulton, Ingeniería de sistemas digitales, Cambridge University Press, 1998 ISBN 0-521-59292-5 páginas 190-191

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