बूटस्ट्रैपिंग (इलेक्ट्रॉनिक्स): Difference between revisions

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[[ इलेक्ट्रानिक्स ]] के क्षेत्र में, एक ऐसी तकनीक जहां प्रणाली के आउटपुट का कुछ भाग स्टार्टअप पर उपयोग किया जाता है, उसे बूटस्ट्रैपिंग के रूप में वर्णित किया जा सकता है।
[[ इलेक्ट्रानिक्स ]] के क्षेत्र में, एक ऐसी तकनीक जहां प्रणाली के उत्पादन का कुछ भाग समारंभ पर उपयोग किया जाता है, उसे बूटस्ट्रैपिंग के रूप में वर्णित किया जा सकता है।


टस्ट्रैप सर्किट वह होता है जहां एम्पलीफायर चरण के आउटपुट का भाग इनपुट पर लागू होता है, ताकि एम्पलीफायर के इनपुट [[विद्युत प्रतिबाधा]] को बदल दिया जा सके। जब सोच-समझकर लागू किया जाता है, तो सामान्यतः  प्रतिबाधा को कम करने के बजाय बढ़ाने का इरादा होता है।<ref>{{cite book |title=IEEE मानक शर्तों का IEEE मानक 100 आधिकारिक शब्दकोश|edition=7th |publisher=IEEE Press |date=2000 |isbn=0-7381-2601-2 |page=123}}</ref>  
बूटस्ट्रैप परिपथ वह होता है जहां प्रवर्धक चरण के उत्पादन का भाग निविष्ट पर प्रयुक्त होता है, जिससे प्रवर्धक के निविष्ट [[विद्युत प्रतिबाधा]] को बदला जा सके। जब सोच-समझकर प्रयुक्त किया जाता है, तो सामान्यतः  प्रतिबाधा को कम करने के स्थान पर बढ़ाने का योजना होता है।<ref>{{cite book |title=IEEE मानक शर्तों का IEEE मानक 100 आधिकारिक शब्दकोश|edition=7th |publisher=IEEE Press |date=2000 |isbn=0-7381-2601-2 |page=123}}</ref>  


[[MOSFET]] सर्किट के क्षेत्र में, बूटस्ट्रैपिंग का उपयोग सामान्यतः बिजली आपूर्ति रेल के ऊपर एक ट्रांजिस्टर के [[ऑपरेटिंग बिंदु]] को खींचने के लिए किया जाता है।<ref name="Uyemura1999">{{cite book|first=John P. |last=Uyemura|title=CMOS तर्क सर्किट डिजाइन|url=https://books.google.com/books?id=udv--YBwA7sC&pg=PA319|year=1999|publisher=Springer  |isbn=978-0-7923-8452-6|page=319}}</ref><ref name="Pelgrom2012">{{cite book|first=Marcel J.M. |last=Pelgrom|title=एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण|url=https://books.google.com/books?id=2WeXU9wD2Z0C&pg=PA210|year=2012|publisher=Springer |isbn=978-1-4614-1371-4|pages=210–211|edition=2nd}}</ref> इसके आउटपुट वोल्टेज स्विंग (जमीन के सापेक्ष) को बढ़ाने के लिए [[ऑपरेशनल एंप्लीफायर]] (इसके सकारात्मक और नकारात्मक आपूर्ति रेल दोनों को स्थानांतरित करके) के ऑपरेटिंग बिंदु को गतिशील रूप से बदलने के लिए एक ही शब्द का उपयोग सामान्यतः पर किया जाता है।<ref>{{cite journal|title=अपने ऑप एम्प को बूटस्ट्रैप करने से व्यापक वोल्टेज स्विंग्स प्राप्त होते हैं|url=http://m.eet.com/media/1152270/24127-45890.pdf|journal=EDN|first1=Grayson |last1=King |first2=Tim |last2=Watkins|date=May 13, 1999|pages=117–129}}</ref> इस पैराग्राफ में उपयोग किए गए अर्थ में, ऑपरेशनल एम्पलीफायर को बूटस्ट्रैप करने का मतलब है कि ऑप-एम्प की बिजली आपूर्ति के संदर्भ बिंदु को चलाने के लिए सिग्नल का उपयोग करना।<ref name="HickmanTravis1994">{{cite book|editor-first=Ian |editor-last=Hickman |editor2-first=Bill |editor2-last=Travis|title=EDN डिज़ाइनर का साथी|year=1994|publisher=Butterworth-Heinemann|isbn=978-0-7506-1721-5|pages=205|first=Jerald |last=Graeme|chapter=Op-amp distortion measurement bypasses test-equipment limitations}}</ref> इस रेल बूटस्ट्रैपिंग तकनीक का एक अधिक परिष्कृत उपयोग इसकी विकृति को कम करने के लिए JFET op-amp के इनपुट की गैर-रैखिक C/V विशेषता को बदलना है।<ref>{{cite web|first=Walt |last=Jung|url=http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/742022599AN232.pdf|publisher=Analog Devices application note AN-232|title=Bootstrapped IC Substrate Lowers Distortion in JFET Op Amps}}</ref><ref name="Self2014">{{cite book|author=Douglas Self|title=छोटा सिग्नल ऑडियो डिज़ाइन|edition=2nd|year=2014|publisher=Focal Press|isbn=978-1-134-63513-9|pages=136–142}}</ref>
[[MOSFET|मोस्फेट(MOSFET)]] परिपथ के क्षेत्र में, बूटस्ट्रैपिंग का उपयोग सामान्यतः बिजली आपूर्ति धेरा के ऊपर एक ट्रांजिस्टर के [[Index.php?title=परिचालन बिंदु|परिचालन बिंदु]] को खींचने के लिए किया जाता है।<ref name="Uyemura1999">{{cite book|first=John P. |last=Uyemura|title=CMOS तर्क सर्किट डिजाइन|url=https://books.google.com/books?id=udv--YBwA7sC&pg=PA319|year=1999|publisher=Springer  |isbn=978-0-7923-8452-6|page=319}}</ref><ref name="Pelgrom2012">{{cite book|first=Marcel J.M. |last=Pelgrom|title=एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण|url=https://books.google.com/books?id=2WeXU9wD2Z0C&pg=PA210|year=2012|publisher=Springer |isbn=978-1-4614-1371-4|pages=210–211|edition=2nd}}</ref>उत्पादन विद्युत दाब दोलन (जमीन के सापेक्ष) को बढ़ाने के लिए एक परिचालन प्रवर्धक के परिचालन बिंदु को गतिशील रूप से बदलने (इसके सकारात्मक और नकारात्मक आपूर्ति धेरा दोनों को स्थानांतरित करके) के लिए समान शब्द का उपयोग कुछ हद तक अधिक किया गया है।<ref>{{cite journal|title=अपने ऑप एम्प को बूटस्ट्रैप करने से व्यापक वोल्टेज स्विंग्स प्राप्त होते हैं|url=http://m.eet.com/media/1152270/24127-45890.pdf|journal=EDN|first1=Grayson |last1=King |first2=Tim |last2=Watkins|date=May 13, 1999|pages=117–129}}</ref> इस अनुच्छेद में प्रयुक्त अर्थ में, प्रचालन प्रवर्धक को बूटस्ट्रैप करने का तात्पर्य है कि ऑप-एम्प(op-amp) की बिजली आपूर्ति के संदर्भ बिंदु को चलाने के लिए संकेत का उपयोग करना है।<ref name="HickmanTravis1994">{{cite book|editor-first=Ian |editor-last=Hickman |editor2-first=Bill |editor2-last=Travis|title=EDN डिज़ाइनर का साथी|year=1994|publisher=Butterworth-Heinemann|isbn=978-0-7506-1721-5|pages=205|first=Jerald |last=Graeme|chapter=Op-amp distortion measurement bypasses test-equipment limitations}}</ref> इस धेरा बूटस्ट्रैपिंग तकनीक का एक अधिक परिष्कृत उपयोग इसकी विकृति को कम करने के लिए JFET ऑप-एम्प के निविष्ट की अतिरिक्त-रैखिक C/V विशेषता को बदलना है।<ref>{{cite web|first=Walt |last=Jung|url=http://www.analog.com/static/imported-files/application_notes/742022599AN232.pdf|publisher=Analog Devices application note AN-232|title=Bootstrapped IC Substrate Lowers Distortion in JFET Op Amps}}</ref><ref name="Self2014">{{cite book|author=Douglas Self|title=छोटा सिग्नल ऑडियो डिज़ाइन|edition=2nd|year=2014|publisher=Focal Press|isbn=978-1-134-63513-9|pages=136–142}}</ref>
== निविष्ट प्रतिबाधा ==
[[File:Emitter follower.png|thumb|400px|BJT एमिटर फॉलोअर परिपथ में बूटस्ट्रैप संधारित्र C1 और C2]][[Index.php?title= अनुरूप सर्किट|अनुरूप परिपथ]] बनावट में, बूटस्ट्रैप परिपथ घटकों की एक व्यवस्था है जो सोच-समझकर परिपथ के निविष्ट प्रतिबाधा को बदलना है। सामान्यतः इसका उद्देश्य दो चरणों में सकारात्मक [[प्रतिक्रिया]] की एक छोटी मात्रा का उपयोग करके प्रतिबाधा को बढ़ाना होता है। द्विध्रुवी [[ट्रांजिस्टर]] के प्रारंभिक दिनों में यह प्रायः आवश्यक होता था, जिसमें स्वाभाविक रूप से पर्याप्त कम निविष्ट प्रतिबाधा होती है। क्योंकि प्रतिक्रिया सकारात्मक है, ऐसे परिपथ बूटस्ट्रैप नहीं करने वाले की स्थिति में खराब स्थिरता और आवाज़ प्रदर्शन से हानि हो सकता हैं।


वैकल्पिक रूप से एक निविष्ट प्रतिबाधा को बूटस्ट्रैप करने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग किया जा सकता है, जिससे स्पष्ट प्रतिबाधा कम हो सकती है। यह कदाचित् ही कभी सोच-समझकर किया जाता है, और सामान्यतः विशेष परिपथ बनावट का अवांछित परिणाम होता है। इसका एक प्रसिद्ध उदाहरण [[मिलर प्रभाव]] है, जिसमें एक अपरिहार्य प्रतिक्रिया समाई नकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा बढ़ी हुई दिखाई देती है (अर्थात इसकी प्रतिबाधा कम दिखाई देती है)। एक प्रचलित स्थिति जहां यह सोच-समझकर किया जाता है, एक एकीकृत परिपथ के अंदर कम-आवृत्ति पोल प्रदान करने के लिए मिलर प्रतिपूर्ति तकनीक है। आवश्यक संधारित्र के आकार को कम करने के लिए, इसे निविष्ट और उत्पादन के बीच रखा जाता है जो विपरीत दिशा में झूलता है। यह बूटस्ट्रैपिंग जमीन पर एक बड़े संधारित्र की तरह कार्य करता है।


== इनपुट प्रतिबाधा ==
== संचालन एमओएस ट्रांजिस्टर ==
[[File:Emitter follower.png|thumb|400px|BJT एमिटर फॉलोअर सर्किट में बूटस्ट्रैप कैपेसिटर C1 और C2]][[एनालॉग सर्किट]] डिज़ाइन में, बूटस्ट्रैप सर्किट घटकों की एक व्यवस्था है जो सोच-समझकर सर्किट के इनपुट प्रतिबाधा को बदलने के लिए अभिप्रेत है। सामान्यतः पर इसका उद्देश्य सामान्यतः पर दो चरणों में सकारात्मक [[प्रतिक्रिया]] की एक छोटी मात्रा का उपयोग करके प्रतिबाधा को बढ़ाना होता है। द्विध्रुवी जंक्शन [[ट्रांजिस्टर]] ट्रांजिस्टर के शुरुआती दिनों में यह अक्सर आवश्यक होता था, जिसमें स्वाभाविक रूप से काफी कम इनपुट प्रतिबाधा होती है। क्योंकि प्रतिक्रिया सकारात्मक है, ऐसे सर्किट बूटस्ट्रैप नहीं करने वाले की तुलना में खराब स्थिरता और शोर प्रदर्शन से पीड़ित हो सकते हैं।
N-MOSFET/IGBT को प्रारंम्भ करने के लिए गेट पर एक महत्वपूर्ण सकारात्मक आवेश (VGS > Vth) लगाने की आवश्यकता होती है। सिर्फ N-प्रणाली MOSFET/IGBT उपकरणों का उपयोग करना लागत में कमी का एक सामान्य विधि है, जो बड़े पैमाने पर डाई (एकीकृत परिपथ) आकार में कमी के कारण होता है।<!-- pMOS उपकरणों पर nMOS के उपयोग से लागत में कमी का दृष्टांत देते हुए स्रोत की आवश्यकता है। --> (अन्य लाभ भी हैं)। यद्यपि, pMOS उपकरणों के स्थान पर nMOS उपकरणों का उपयोग करने का तात्पर्य है कि ट्रांजिस्टर को रैखिक संचालन (न्यूनतम वर्तमान सीमित) में अभिनति करने के लिए बिजली धेरा आपूर्ति (V+) से अधिक विद्युत दाब की आवश्यकता होती है और इस प्रकार महत्वपूर्ण गर्मी के हानि से बचा जाता है।


वैकल्पिक रूप से एक इनपुट प्रतिबाधा को बूटस्ट्रैप करने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग किया जा सकता है, जिससे स्पष्ट प्रतिबाधा कम हो सकती है। यह शायद ही कभी सोच-समझकर किया जाता है, और सामान्यतः पर एक विशेष सर्किट डिजाइन का अवांछित परिणाम होता है। इसका एक प्रसिद्ध उदाहरण [[मिलर प्रभाव]] है, जिसमें एक अपरिहार्य प्रतिक्रिया समाई नकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा बढ़ी हुई दिखाई देती है (अर्थात इसकी प्रतिबाधा कम दिखाई देती है)। एक लोकप्रिय मामला जहां यह जान-बूझकर किया जाता है, एक एकीकृत परिपथ के अंदर एक कम-आवृत्ति पोल प्रदान करने के लिए फ़्रीक्वेंसी कंपनसेशन#डोमिनेंट-पोल कंपनसेशन तकनीक है। आवश्यक संधारित्र के आकार को कम करने के लिए, इसे इनपुट और आउटपुट के बीच रखा जाता है जो विपरीत दिशा में झूलता है। यह बूटस्ट्रैपिंग इसे ग्राउंड करने के लिए एक बड़े कैपेसिटर की तरह काम करता है।
बूटस्ट्रैप  संधारित्र आपूर्ति धेरा (V+) से उत्पादन विद्युत दाब से जुड़ा होता है। सामान्यतः N-MOSFET का स्रोत टर्मिनल एक पुनरावर्तन [[डायोड]] के [[कैथोड]] से जुड़ा होता है, जो सामान्यतः आगमनात्मक भार में संग्रहीत ऊर्जा के कुशल प्रबंधन की अनुमति देता है ([[Index.php?title= प्रतिधाव डायोड|प्रतिधाव डायोड]] देखें)। संधारित्र की आवेश भंडारण विशेषताओं के कारण, बूटस्ट्रैप विद्युत दाब आवश्यक गेट संचालन विद्युत दाब प्रदान करते हुए (V+) ऊपर बढ़ जाएगा।


== ड्राइविंग एमओएस ट्रांजिस्टर ==
सभी-N-MOSFET [[एच पुल]] के प्रत्येक आधे-पुल में बूटस्ट्रैप परिपथ का प्रायः उपयोग किया जाता है। जब निम्न पक्ष N-FET प्रारंम्भ होता है, तो बिजली धेरा (V+) से धारा बूटस्ट्रैप डायोड के माध्यम से प्रवाहित होता है और बूटस्ट्रैप संधारित्र को उस निम्न पक्ष N-FET के माध्यम से आवेश करता है।जब निम्न पक्ष N-FET बंद हो जाता है, तो बूटस्ट्रैप संधारित्र का निचला भाग उच्च पक्ष N-FET के स्रोत से जुड़ा रहता है, और संधारित्र उच्च पक्ष N-FET के गेट को चलाते हुए अपनी कुछ ऊर्जा का निर्वहन करता है। उच्च-पक्ष N-FET को पूरी तरह से प्रारंम्भ करने के लिए V+ से पर्याप्त रूप से ऊपर के विद्युत दाब पर FET जबकि बूटस्ट्रैप डायोड उस ऊपर-V+ विद्युत दाब को पावर धेरा V+ में वापस रिसाव होने से रोकता है।<ref>
एक [[विद्युत रोधित गेट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर]] को महत्वपूर्ण रूप से सकारात्मक चार्ज (V<sub>GS</sub> > वी<sub>th</sub>) चालू करने के लिए गेट पर आवेदन किया। केवल एन-चैनल एमओएसएफईटी/आईजीबीटी उपकरणों का उपयोग करना लागत में कमी का एक सामान्य तरीका है, जो मोटे तौर पर डाई (एकीकृत सर्किट) आकार में कमी के कारण होता है।<!-- Source needed citing cost reduction from use of nMOS over pMOS devices. --> (अन्य लाभ भी हैं)। हालाँकि, pMOS उपकरणों के स्थान पर nMOS उपकरणों का उपयोग करने का मतलब है कि ट्रांजिस्टर को रैखिक संचालन (न्यूनतम वर्तमान सीमित) में बायस करने के लिए बिजली रेल आपूर्ति (V+) से अधिक वोल्टेज की आवश्यकता होती है और इस प्रकार महत्वपूर्ण गर्मी के नुकसान से बचा जाता है।
 
बूटस्ट्रैप कैपेसिटर सप्लाई रेल (V+) से आउटपुट वोल्टेज से जुड़ा होता है। सामान्यतः पर N-MOSFET का स्रोत टर्मिनल एक पुनरावर्तन [[डायोड]] के [[कैथोड]] से जुड़ा होता है, जो सामान्यतः पर आगमनात्मक भार ([[फ्लाईबैक डायोड]] देखें) में संग्रहीत ऊर्जा के कुशल प्रबंधन की अनुमति देता है। कैपेसिटर की चार्ज स्टोरेज विशेषताओं के कारण, बूटस्ट्रैप वोल्टेज आवश्यक गेट ड्राइव वोल्टेज प्रदान करते हुए (V+) से ऊपर उठ जाएगा।
 
ऑल-एन-एमओएसएफईटी [[एच पुल]] के प्रत्येक आधे-पुल में बूटस्ट्रैप सर्किट का अक्सर उपयोग किया जाता है।
जब लो-साइड N-FET चालू होता है, तो पावर रेल (V+) से करंट बूटस्ट्रैप डायोड के माध्यम से प्रवाहित होता है और बूटस्ट्रैप कैपेसिटर को उस लो-साइड N-FET के माध्यम से चार्ज करता है।
जब लो-साइड N-FET बंद हो जाता है, तो बूटस्ट्रैप कैपेसिटर का निचला भाग हाई-साइड N-FET के स्रोत से जुड़ा रहता है, और कैपेसिटर हाई-साइड N- के गेट को चलाते हुए अपनी कुछ ऊर्जा का निर्वहन करता है। उच्च-पक्ष N-FET को पूरी तरह से चालू करने के लिए V+ से पर्याप्त रूप से ऊपर के वोल्टेज पर FET; जबकि बूटस्ट्रैप डायोड उस ऊपर-V+ वोल्टेज को पावर रेल V+ में वापस लीक होने से रोकता है।<ref>
{{cite web |first=Mamadou |last=Diallo |publisher=Texas Instruments  
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|url=http://www.ti.com/lit/an/slua887/slua887.pdf |title=Bootstrap Circuitry Selection for Half-Bridge Configurations
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एक MOSFET/[[IGBT]] एक वोल्टेज-नियंत्रित उपकरण है, जिसमें, सिद्धांत रूप में, कोई गेट करंट नहीं होगा। यह नियंत्रण उद्देश्यों के लिए संधारित्र के अंदर आवेश का उपयोग करना संभव बनाता है। हालांकि, अंततः संधारित्र परजीवी गेट करंट और गैर-आदर्श (यानी परिमित) आंतरिक प्रतिरोध के कारण अपना चार्ज खो देगा, इसलिए इस योजना का उपयोग केवल वहीं किया जाता है जहां एक स्थिर पल्स मौजूद हो। ऐसा इसलिए है क्योंकि पल्सिंग एक्शन कैपेसिटर को डिस्चार्ज करने की अनुमति देता है (कम से कम आंशिक रूप से अगर पूरी तरह से नहीं)। अधिकांश नियंत्रण योजनाएँ जो बूटस्ट्रैप कैपेसिटर का उपयोग करती हैं, कैपेसिटर को फिर से भरने की अनुमति देने के लिए न्यूनतम समय के लिए हाई साइड ड्राइवर (N-MOSFET) को बंद कर देती हैं। इसका मतलब यह है कि जब तक रिसाव को किसी अन्य तरीके से समायोजित नहीं किया जाता है, तब तक परजीवी निर्वहन को समायोजित करने के लिए कर्तव्य चक्र हमेशा 100% से कम होना चाहिए।


== स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति ==
MOSFET/[[IGBT]] एक विद्युत दाब-नियंत्रित उपकरण है, जिसमें,सैद्धांतिक रूप में, कोई गेट धारा नहीं होगा। यह नियंत्रण उद्देश्यों के लिए संधारित्र के अंदर आवेश का उपयोग करना संभव हो जाता है। यद्यपि, अंततः संधारित्र परजीवी गेट धारा और अतिरिक्त-आदर्श (यानी परिमित) आंतरिक प्रतिरोध के कारण संधारित्र अपना आवेश खो देगा, इसलिए इस योजना का उपयोग सिर्फ वहीं किया जाता है जहां एक स्थिर स्पंद उपस्थित हो। ऐसा इसलिए है क्योंकि स्पंद क्रिया संधारित्र को रिसाव करने की अनुमति देता है (कम से कम आंशिक रूप से नहीं तो पूरी तरह से)। अधिकांश नियंत्रण योजनाएँ जो बूटस्ट्रैप  संधारित्र का उपयोग करती हैं, को फिर से भरने की अनुमति देने के लिए उच्च पक्ष संचालक (N-MOSFET) को न्यूनतम समय के लिए बंद कर देती हैं। इसका तात्पर्य यह है कि जब तक रिसाव को किसी अन्य तरीके से समायोजित नहीं किया जाता है, तब तक परजीवी निर्वहन को समायोजित करने के लिए कर्तव्य चक्र निरंतर 100% से कम होना चाहिए।
[[स्विच मोड बिजली की आपूर्ति]] में | स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति, नियंत्रण सर्किट आउटपुट से संचालित होते हैं। बिजली की आपूर्ति शुरू करने के लिए, नियंत्रण सर्किट के लिए आपूर्ति रेल को दोलन शुरू करने के लिए एक रिसाव प्रतिरोध का उपयोग किया जा सकता है। रेगुलेटर सर्किट शुरू करने के लिए एक अलग रैखिक बिजली आपूर्ति प्रदान करने की तुलना में यह दृष्टिकोण कम खर्चीला और सरल है।<ref>{{cite book |first=Raymond A. |last=Mack |title=स्विचिंग बिजली की आपूर्ति को नष्ट करना|publisher=Newnes |date=2005  |isbn=0-7506-7445-8 |page=121}}</ref>


== स्विच-प्रकार बिजली की आपूर्ति ==
[[स्विच मोड बिजली की आपूर्ति|स्विच]] [[Index.php?title=स्विच प्रकार बिजली की आपूर्ति|प्रकार बिजली की आपूर्ति]] में नियंत्रण परिपथ उत्पादन से संचालित होते हैं। बिजली की आपूर्ति प्रारंम्भ, नियंत्रण परिपथ के लिए आपूर्ति धेरा को दोलन प्रारंम्भ करने के लिए एक रिसाव प्रतिरोध का उपयोग किया जा सकता है। नियामक परिपथ प्रारंम्भ करने के लिए एक अलग रैखिक बिजली आपूर्ति प्रदान करने की दृष्टिकोण में यह कम महंगा और सरल है।<ref>{{cite book |first=Raymond A. |last=Mack |title=स्विचिंग बिजली की आपूर्ति को नष्ट करना|publisher=Newnes |date=2005  |isbn=0-7506-7445-8 |page=121}}</ref>
== उत्पादन दोलन ==
एसी प्रवर्धक उत्पादन दोलन को बढ़ाने के लिए बूटस्ट्रैपिंग का उपयोग कर सकते हैं। एक संधारित्र (जिसे सामान्यतः बूटस्ट्रैप संधारित्र कहा जाता है) प्रवर्धक के उत्पादन से [[पक्षपात चल रहा है|अभिनति परिपथ]] से जुड़ा होता है, जो बिजली आपूर्ति विद्युत दाब से अधिक [[पक्षपात चल रहा है|अभिनति]] विद्युत दाब प्रदान करता है। एमिटर अनुयायियों इस तरह से धेरा-से-धेरा उत्पादन प्रदान कर सकते हैं, जो वर्ग AB ऑडियो प्रवर्धकों में एक सामान्य तकनीक है।


== आउटपुट स्विंग ==
== डिजिटल एकीकृत परिपथ ==
एसी एम्पलीफायर आउटपुट स्विंग को बढ़ाने के लिए बूटस्ट्रैपिंग का उपयोग कर सकते हैं। एक कैपेसिटर (जिसे सामान्यतः पर बूटस्ट्रैप कैपेसिटर कहा जाता है) एम्पलीफायर के आउटपुट से [[पक्षपात चल रहा है]] से जुड़ा होता है, जो बायस वोल्टेज प्रदान करता है जो बिजली आपूर्ति वोल्टेज से अधिक होता है। एमिटर फॉलोअर्स इस तरह से रेल-टू-रेल आउटपुट प्रदान कर सकते हैं, जो क्लास एबी ऑडियो एम्पलीफायरों में एक सामान्य तकनीक है।<br />
एक एकीकृत परिपथ के भीतर एक बूटस्ट्रैप विधि का उपयोग आंतरिक पता और घड़ी वितरण लाइनों को बढ़े हुए विद्युत दाब दोलन की अनुमति देने के लिए किया जाता है। बूटस्ट्रैप परिपथ एक युग्मन संधारित्र का उपयोग करता है, जो एक ट्रांजिस्टर के गेट/स्रोत समाई से बनता है, जिससे संकेत लाइन को आपूर्ति विद्युत दाब से थोड़ा अधिक बढ़ाया जा सके। <ref>{{cite book |first1= William J. |last1=Dally |first2=John W. |last2=Poulton |title=डिजिटल सिस्टम इंजीनियरिंग|publisher=Cambridge University Press |date=1998  |isbn=0-521-59292-5 |pages=190–1}}</ref>


== डिजिटल इंटीग्रेटेड सर्किट ==
कुछ सभी-pMOS एकीकृत परिपथ जैसे [[इंटेल 4004]] और [[इंटेल 8008]] उस 2-ट्रांजिस्टर बूटस्ट्रैप भार परिपथ का उपयोग करते हैं।<ref>
एक एकीकृत सर्किट के भीतर एक बूटस्ट्रैप विधि का उपयोग आंतरिक पता और घड़ी वितरण लाइनों को बढ़े हुए वोल्टेज स्विंग की अनुमति देने के लिए किया जाता है। बूटस्ट्रैप सर्किट एक ट्रांजिस्टर के गेट/स्रोत कैपेसिटेंस से बने कपलिंग कैपेसिटर का उपयोग करता है, जिससे सिग्नल लाइन को आपूर्ति वोल्टेज से थोड़ा अधिक बढ़ाया जा सके। <ref>{{cite book |first1= William J. |last1=Dally |first2=John W. |last2=Poulton |title=डिजिटल सिस्टम इंजीनियरिंग|publisher=Cambridge University Press |date=1998  |isbn=0-521-59292-5 |pages=190–1}}</ref>
कुछ ऑल-पीएमओएस इंटीग्रेटेड सर्किट जैसे [[इंटेल 4004]] और [[इंटेल 8008]] उस 2-ट्रांजिस्टर बूटस्ट्रैप लोड सर्किट का उपयोग करते हैं।<ref>
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== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* मिलर प्रमेय # अनंत (आभासी अनंत प्रतिबाधा बनाना)
* मिलर प्रमेय प्रयोग (आभासी अनंत प्रतिबाधा बनाना)
* [[बूटिंग]], कंप्यूटर के लिए प्रारंभिक प्रोग्राम लोड
* [[बूटिंग]], कंप्यूटर के लिए प्रारंभिक प्रोग्राम लोड


==संदर्भ==
==संदर्भ==
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Latest revision as of 07:52, 15 July 2023

इलेक्ट्रानिक्स के क्षेत्र में, एक ऐसी तकनीक जहां प्रणाली के उत्पादन का कुछ भाग समारंभ पर उपयोग किया जाता है, उसे बूटस्ट्रैपिंग के रूप में वर्णित किया जा सकता है।

बूटस्ट्रैप परिपथ वह होता है जहां प्रवर्धक चरण के उत्पादन का भाग निविष्ट पर प्रयुक्त होता है, जिससे प्रवर्धक के निविष्ट विद्युत प्रतिबाधा को बदला जा सके। जब सोच-समझकर प्रयुक्त किया जाता है, तो सामान्यतः प्रतिबाधा को कम करने के स्थान पर बढ़ाने का योजना होता है।[1]

मोस्फेट(MOSFET) परिपथ के क्षेत्र में, बूटस्ट्रैपिंग का उपयोग सामान्यतः बिजली आपूर्ति धेरा के ऊपर एक ट्रांजिस्टर के परिचालन बिंदु को खींचने के लिए किया जाता है।[2][3]उत्पादन विद्युत दाब दोलन (जमीन के सापेक्ष) को बढ़ाने के लिए एक परिचालन प्रवर्धक के परिचालन बिंदु को गतिशील रूप से बदलने (इसके सकारात्मक और नकारात्मक आपूर्ति धेरा दोनों को स्थानांतरित करके) के लिए समान शब्द का उपयोग कुछ हद तक अधिक किया गया है।[4] इस अनुच्छेद में प्रयुक्त अर्थ में, प्रचालन प्रवर्धक को बूटस्ट्रैप करने का तात्पर्य है कि ऑप-एम्प(op-amp) की बिजली आपूर्ति के संदर्भ बिंदु को चलाने के लिए संकेत का उपयोग करना है।[5] इस धेरा बूटस्ट्रैपिंग तकनीक का एक अधिक परिष्कृत उपयोग इसकी विकृति को कम करने के लिए JFET ऑप-एम्प के निविष्ट की अतिरिक्त-रैखिक C/V विशेषता को बदलना है।[6][7]

निविष्ट प्रतिबाधा

BJT एमिटर फॉलोअर परिपथ में बूटस्ट्रैप संधारित्र C1 और C2

अनुरूप परिपथ बनावट में, बूटस्ट्रैप परिपथ घटकों की एक व्यवस्था है जो सोच-समझकर परिपथ के निविष्ट प्रतिबाधा को बदलना है। सामान्यतः इसका उद्देश्य दो चरणों में सकारात्मक प्रतिक्रिया की एक छोटी मात्रा का उपयोग करके प्रतिबाधा को बढ़ाना होता है। द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के प्रारंभिक दिनों में यह प्रायः आवश्यक होता था, जिसमें स्वाभाविक रूप से पर्याप्त कम निविष्ट प्रतिबाधा होती है। क्योंकि प्रतिक्रिया सकारात्मक है, ऐसे परिपथ बूटस्ट्रैप नहीं करने वाले की स्थिति में खराब स्थिरता और आवाज़ प्रदर्शन से हानि हो सकता हैं।

वैकल्पिक रूप से एक निविष्ट प्रतिबाधा को बूटस्ट्रैप करने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग किया जा सकता है, जिससे स्पष्ट प्रतिबाधा कम हो सकती है। यह कदाचित् ही कभी सोच-समझकर किया जाता है, और सामान्यतः विशेष परिपथ बनावट का अवांछित परिणाम होता है। इसका एक प्रसिद्ध उदाहरण मिलर प्रभाव है, जिसमें एक अपरिहार्य प्रतिक्रिया समाई नकारात्मक प्रतिक्रिया द्वारा बढ़ी हुई दिखाई देती है (अर्थात इसकी प्रतिबाधा कम दिखाई देती है)। एक प्रचलित स्थिति जहां यह सोच-समझकर किया जाता है, एक एकीकृत परिपथ के अंदर कम-आवृत्ति पोल प्रदान करने के लिए मिलर प्रतिपूर्ति तकनीक है। आवश्यक संधारित्र के आकार को कम करने के लिए, इसे निविष्ट और उत्पादन के बीच रखा जाता है जो विपरीत दिशा में झूलता है। यह बूटस्ट्रैपिंग जमीन पर एक बड़े संधारित्र की तरह कार्य करता है।

संचालन एमओएस ट्रांजिस्टर

N-MOSFET/IGBT को प्रारंम्भ करने के लिए गेट पर एक महत्वपूर्ण सकारात्मक आवेश (VGS > Vth) लगाने की आवश्यकता होती है। सिर्फ N-प्रणाली MOSFET/IGBT उपकरणों का उपयोग करना लागत में कमी का एक सामान्य विधि है, जो बड़े पैमाने पर डाई (एकीकृत परिपथ) आकार में कमी के कारण होता है। (अन्य लाभ भी हैं)। यद्यपि, pMOS उपकरणों के स्थान पर nMOS उपकरणों का उपयोग करने का तात्पर्य है कि ट्रांजिस्टर को रैखिक संचालन (न्यूनतम वर्तमान सीमित) में अभिनति करने के लिए बिजली धेरा आपूर्ति (V+) से अधिक विद्युत दाब की आवश्यकता होती है और इस प्रकार महत्वपूर्ण गर्मी के हानि से बचा जाता है।

बूटस्ट्रैप संधारित्र आपूर्ति धेरा (V+) से उत्पादन विद्युत दाब से जुड़ा होता है। सामान्यतः N-MOSFET का स्रोत टर्मिनल एक पुनरावर्तन डायोड के कैथोड से जुड़ा होता है, जो सामान्यतः आगमनात्मक भार में संग्रहीत ऊर्जा के कुशल प्रबंधन की अनुमति देता है (प्रतिधाव डायोड देखें)। संधारित्र की आवेश भंडारण विशेषताओं के कारण, बूटस्ट्रैप विद्युत दाब आवश्यक गेट संचालन विद्युत दाब प्रदान करते हुए (V+) ऊपर बढ़ जाएगा।

सभी-N-MOSFET एच पुल के प्रत्येक आधे-पुल में बूटस्ट्रैप परिपथ का प्रायः उपयोग किया जाता है। जब निम्न पक्ष N-FET प्रारंम्भ होता है, तो बिजली धेरा (V+) से धारा बूटस्ट्रैप डायोड के माध्यम से प्रवाहित होता है और बूटस्ट्रैप संधारित्र को उस निम्न पक्ष N-FET के माध्यम से आवेश करता है।जब निम्न पक्ष N-FET बंद हो जाता है, तो बूटस्ट्रैप संधारित्र का निचला भाग उच्च पक्ष N-FET के स्रोत से जुड़ा रहता है, और संधारित्र उच्च पक्ष N-FET के गेट को चलाते हुए अपनी कुछ ऊर्जा का निर्वहन करता है। उच्च-पक्ष N-FET को पूरी तरह से प्रारंम्भ करने के लिए V+ से पर्याप्त रूप से ऊपर के विद्युत दाब पर FET जबकि बूटस्ट्रैप डायोड उस ऊपर-V+ विद्युत दाब को पावर धेरा V+ में वापस रिसाव होने से रोकता है।[8]

MOSFET/IGBT एक विद्युत दाब-नियंत्रित उपकरण है, जिसमें,सैद्धांतिक रूप में, कोई गेट धारा नहीं होगा। यह नियंत्रण उद्देश्यों के लिए संधारित्र के अंदर आवेश का उपयोग करना संभव हो जाता है। यद्यपि, अंततः संधारित्र परजीवी गेट धारा और अतिरिक्त-आदर्श (यानी परिमित) आंतरिक प्रतिरोध के कारण संधारित्र अपना आवेश खो देगा, इसलिए इस योजना का उपयोग सिर्फ वहीं किया जाता है जहां एक स्थिर स्पंद उपस्थित हो। ऐसा इसलिए है क्योंकि स्पंद क्रिया संधारित्र को रिसाव करने की अनुमति देता है (कम से कम आंशिक रूप से नहीं तो पूरी तरह से)। अधिकांश नियंत्रण योजनाएँ जो बूटस्ट्रैप संधारित्र का उपयोग करती हैं, को फिर से भरने की अनुमति देने के लिए उच्च पक्ष संचालक (N-MOSFET) को न्यूनतम समय के लिए बंद कर देती हैं। इसका तात्पर्य यह है कि जब तक रिसाव को किसी अन्य तरीके से समायोजित नहीं किया जाता है, तब तक परजीवी निर्वहन को समायोजित करने के लिए कर्तव्य चक्र निरंतर 100% से कम होना चाहिए।

स्विच-प्रकार बिजली की आपूर्ति

स्विच प्रकार बिजली की आपूर्ति में नियंत्रण परिपथ उत्पादन से संचालित होते हैं। बिजली की आपूर्ति प्रारंम्भ, नियंत्रण परिपथ के लिए आपूर्ति धेरा को दोलन प्रारंम्भ करने के लिए एक रिसाव प्रतिरोध का उपयोग किया जा सकता है। नियामक परिपथ प्रारंम्भ करने के लिए एक अलग रैखिक बिजली आपूर्ति प्रदान करने की दृष्टिकोण में यह कम महंगा और सरल है।[9]

उत्पादन दोलन

एसी प्रवर्धक उत्पादन दोलन को बढ़ाने के लिए बूटस्ट्रैपिंग का उपयोग कर सकते हैं। एक संधारित्र (जिसे सामान्यतः बूटस्ट्रैप संधारित्र कहा जाता है) प्रवर्धक के उत्पादन से अभिनति परिपथ से जुड़ा होता है, जो बिजली आपूर्ति विद्युत दाब से अधिक अभिनति विद्युत दाब प्रदान करता है। एमिटर अनुयायियों इस तरह से धेरा-से-धेरा उत्पादन प्रदान कर सकते हैं, जो वर्ग AB ऑडियो प्रवर्धकों में एक सामान्य तकनीक है।

डिजिटल एकीकृत परिपथ

एक एकीकृत परिपथ के भीतर एक बूटस्ट्रैप विधि का उपयोग आंतरिक पता और घड़ी वितरण लाइनों को बढ़े हुए विद्युत दाब दोलन की अनुमति देने के लिए किया जाता है। बूटस्ट्रैप परिपथ एक युग्मन संधारित्र का उपयोग करता है, जो एक ट्रांजिस्टर के गेट/स्रोत समाई से बनता है, जिससे संकेत लाइन को आपूर्ति विद्युत दाब से थोड़ा अधिक बढ़ाया जा सके। [10]

कुछ सभी-pMOS एकीकृत परिपथ जैसे इंटेल 4004 और इंटेल 8008 उस 2-ट्रांजिस्टर बूटस्ट्रैप भार परिपथ का उपयोग करते हैं।[11][12][13]

यह भी देखें

  • मिलर प्रमेय प्रयोग (आभासी अनंत प्रतिबाधा बनाना)
  • बूटिंग, कंप्यूटर के लिए प्रारंभिक प्रोग्राम लोड

संदर्भ

  1. IEEE मानक शर्तों का IEEE मानक 100 आधिकारिक शब्दकोश (7th ed.). IEEE Press. 2000. p. 123. ISBN 0-7381-2601-2.
  2. Uyemura, John P. (1999). CMOS तर्क सर्किट डिजाइन. Springer. p. 319. ISBN 978-0-7923-8452-6.
  3. Pelgrom, Marcel J.M. (2012). एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण (2nd ed.). Springer. pp. 210–211. ISBN 978-1-4614-1371-4.
  4. King, Grayson; Watkins, Tim (May 13, 1999). "अपने ऑप एम्प को बूटस्ट्रैप करने से व्यापक वोल्टेज स्विंग्स प्राप्त होते हैं" (PDF). EDN: 117–129.
  5. Graeme, Jerald (1994). "Op-amp distortion measurement bypasses test-equipment limitations". In Hickman, Ian; Travis, Bill (eds.). EDN डिज़ाइनर का साथी. Butterworth-Heinemann. p. 205. ISBN 978-0-7506-1721-5.
  6. Jung, Walt. "Bootstrapped IC Substrate Lowers Distortion in JFET Op Amps" (PDF). Analog Devices application note AN-232.
  7. Douglas Self (2014). छोटा सिग्नल ऑडियो डिज़ाइन (2nd ed.). Focal Press. pp. 136–142. ISBN 978-1-134-63513-9.
  8. Diallo, Mamadou (2018). "Bootstrap Circuitry Selection for Half-Bridge Configurations" (PDF). Texas Instruments.
  9. Mack, Raymond A. (2005). स्विचिंग बिजली की आपूर्ति को नष्ट करना. Newnes. p. 121. ISBN 0-7506-7445-8.
  10. Dally, William J.; Poulton, John W. (1998). डिजिटल सिस्टम इंजीनियरिंग. Cambridge University Press. pp. 190–1. ISBN 0-521-59292-5.
  11. Faggin, Federico. "The New Methodology for Random Logic Design". Retrieved June 3, 2017.
  12. Faggin, Federico. "The Bootstrap Load". Retrieved June 3, 2017.
  13. Shirriff, Ken (October 2020). "How the bootstrap load made the historic Intel 8008 processor possible".