बूटस्ट्रैपिंग (इलेक्ट्रॉनिक्स)
इलेक्ट्रानिक्स के क्षेत्र में, एक तकनीक जहां स्टार्टअप पर सिस्टम के आउटपुट का हिस्सा उपयोग किया जाता है, उसे बूटस्ट्रैपिंग के रूप में वर्णित किया जा सकता है।
एक बूटस्ट्रैप सर्किट वह है जहां एक एम्पलीफायर चरण के आउटपुट का हिस्सा इनपुट पर लागू होता है, ताकि एम्पलीफायर के इनपुट विद्युत प्रतिबाधा को बदल दिया जा सके। जब जानबूझकर लागू किया जाता है, तो आम तौर पर प्रतिबाधा को कम करने के बजाय बढ़ाने का इरादा होता है।[1] MOSFET सर्किट के डोमेन में, बूटस्ट्रैपिंग का उपयोग आमतौर पर बिजली आपूर्ति रेल के ऊपर एक ट्रांजिस्टर के ऑपरेटिंग बिंदु को खींचने के लिए किया जाता है।[2][3] 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 आम तौर पर किया जाता है।[4] 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।[5] 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।[6][7]
इनपुट प्रतिबाधा
एनालॉग सर्किट डिज़ाइन में, बूटस्ट्रैप सर्किट घटकों की एक व्यवस्था है जो जानबूझकर सर्किट के इनपुट प्रतिबाधा को बदलने के लिए अभिप्रेत है। आमतौर पर इसका उद्देश्य आमतौर 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।
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 जानबूझकर किया जाता है, और आमतौर 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।
ड्राइविंग एमओएस ट्रांजिस्टर
एक विद्युत रोधित गेट द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर को महत्वपूर्ण रूप से सकारात्मक चार्ज (VGS > वीth) 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। (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। आमतौर पर N-MOSFET का स्रोत टर्मिनल एक पुनरावर्तन डायोड के कैथोड से जुड़ा होता है, जो आम तौर 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 हिस्सा 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।[8] 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
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।[9]
आउटपुट स्विंग
एसी एम्पलीफायर आउटपुट स्विंग को बढ़ाने के लिए बूटस्ट्रैपिंग का उपयोग कर सकते हैं। एक कैपेसिटर (जिसे आमतौर 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।
डिजिटल इंटीग्रेटेड सर्किट
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। [10] कुछ ऑल-पीएमओएस इंटीग्रेटेड सर्किट जैसे इंटेल 4004 और इंटेल 8008 उस 2-ट्रांजिस्टर बूटस्ट्रैप लोड सर्किट का उपयोग करते हैं।[11][12][13]
यह भी देखें
- मिलर प्रमेय # अनंत (आभासी अनंत प्रतिबाधा बनाना)
- बूटिंग, कंप्यूटर के लिए प्रारंभिक प्रोग्राम लोड
संदर्भ
- ↑ IEEE मानक शर्तों का IEEE मानक 100 आधिकारिक शब्दकोश (7th ed.). IEEE Press. 2000. p. 123. ISBN 0-7381-2601-2.
- ↑ Uyemura, John P. (1999). CMOS तर्क सर्किट डिजाइन. Springer. p. 319. ISBN 978-0-7923-8452-6.
- ↑ Pelgrom, Marcel J.M. (2012). एनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण (2nd ed.). Springer. pp. 210–211. ISBN 978-1-4614-1371-4.
- ↑ King, Grayson; Watkins, Tim (May 13, 1999). "अपने ऑप एम्प को बूटस्ट्रैप करने से व्यापक वोल्टेज स्विंग्स प्राप्त होते हैं" (PDF). EDN: 117–129.
- ↑ 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.
- ↑ Jung, Walt. "Bootstrapped IC Substrate Lowers Distortion in JFET Op Amps" (PDF). Analog Devices application note AN-232.
- ↑ Douglas Self (2014). छोटा सिग्नल ऑडियो डिज़ाइन (2nd ed.). Focal Press. pp. 136–142. ISBN 978-1-134-63513-9.
- ↑ Diallo, Mamadou (2018). "Bootstrap Circuitry Selection for Half-Bridge Configurations" (PDF). Texas Instruments.
- ↑ Mack, Raymond A. (2005). स्विचिंग बिजली की आपूर्ति को नष्ट करना. Newnes. p. 121. ISBN 0-7506-7445-8.
- ↑ Dally, William J.; Poulton, John W. (1998). डिजिटल सिस्टम इंजीनियरिंग. Cambridge University Press. pp. 190–1. ISBN 0-521-59292-5.
- ↑ Faggin, Federico. "The New Methodology for Random Logic Design". Retrieved June 3, 2017.
- ↑ Faggin, Federico. "The Bootstrap Load". Retrieved June 3, 2017.
- ↑ Shirriff, Ken (October 2020). "How the bootstrap load made the historic Intel 8008 processor possible".
