Emitter csatolt logika: áramkör, működő, VAGY/NOR kapuként és alkalmazásai

Az ECL-t (emitter csatolt logikát) először Hannon S. Yourke találta fel 1956 augusztusában az IBM-nél. Ezt a logikát aktuális módú logikának is nevezik, amelyet az IBM 7090 és 7094 számítógépeiben használnak. Az ECL család nagyon gyors a digitális logika családok. Általában ez a logikai család 1 ns-nál kisebb terjedési késleltetést biztosít. Ez egy kétpólusú tranzisztorokon alapuló logikai család. Ez a leggyorsabb logikai család áramkör, amely elérhető a hagyományos logikai rendszerek tervezéséhez. Ez a cikk egy áttekintést tárgyal egy emitter csatolt logikai áramkör , alkalmazásokkal dolgozik.

Mi az az Emitter csatolt logika?

Az emitter-csatolt logika a legjobb BJT -alapú logikai család, amelyet a hagyományos logikai rendszer tervezésben használnak. Néha aktuális módú logikának is nevezik, ami egy nagyon nagy sebességű digitális technológia. Általában az ECL-t a leggyorsabb logikai IC-nek tekintik, ahol nagyon kis feszültségingadozással éri el nagy sebességű működését, és elkerüli, hogy a tranzisztorok a telítési tartományba kerüljenek.

Az ECL egy megvalósítása pozitív tápfeszültséget használ, amelyet PECL-nek vagy pozitív referencia-ECL-nek neveznek. A korai ECL kapuknál a zajtűrés miatt negatív feszültségellátást alkalmaznak. Ezt követően a pozitív hivatkozású ECL nagyon híressé vált a TTL logikai családokhoz képest kompatibilisebb logikai szintjei miatt.

Az emitter-csatolt logika hatalmas mennyiségű statikus energiát disszipál, azonban teljes áramfelvétele alacsony a CMOS magas frekvenciákon. Tehát az ECL főként óraelosztó áramkörökben és nagyfrekvenciás alkalmazásokban hasznos.

Emitter csatolt logikai jellemzők

Az ECL funkcióinak köszönhetően számos nagy teljesítményű alkalmazásban használható lesz.

• Az ECL két kimenetet biztosít, amelyek mindig kiegészítik egymást, mivel az áramkör működése differenciálerősítőn alapul.
• Ez a logikai család elsősorban monolitikus gyártási eljárásokra alkalmas, mivel a logikai szintek az ellenállások arányának függvényei.
• Az ECL család eszközei a javasolt funkció megfelelő és kiegészítő kimenetét generálják külső inverterek használata nélkül. Következésképpen csökkenti a csomagok számát és az energiaigényt, valamint csökkenti az időkésésekből adódó problémákat is.
• A differenciálerősítős kivitelű ECL-eszközök széles teljesítmény-rugalmasságot kínálnak, így az ECL-áramkörök lehetővé teszik digitális és lineáris áramkörökként történő használatát.
• Az ECL kapu kialakítása általában magas és alacsony bemeneti impedanciával rendelkezik, ami rendkívül elősegíti a nagy ventilátor-kiáramlást és a meghajtási képességet.
• Az ECL eszközök állandó áramelvezetést generálnak a tápegységen, hogy leegyszerűsítsék a tápegység tervezését.
• Az ECL nyitott emitteres kimeneteket tartalmazó eszközei egyszerűen lehetővé teszik a távvezeték-hajtás kapacitását.

Emitter csatolt logikai áramkör

Az alábbiakban látható az inverter emitter-csatolt logikai áramköre, amely ellenállásokkal és tranzisztorokkal van kialakítva. Ebben az áramkörben két tranzisztor emitter kapcsait egyszerűen csatlakoztatják az RE áramkorlátozó ellenálláshoz, amelyet arra használnak, hogy elkerüljék a tranzisztor telítését. Itt a tranzisztor kimenetét a kollektor terminálról veszi az emitter terminál helyett. Ez az áramkör két Vout (invertáló kimenet) és Vout2 (nem invertáló kimenet) kimenettel rendelkezik, valamint egy bemeneti terminált, mint például a Vin, ahol magas vagy alacsony bemenet van megadva. +Vcc = 5V.

Hogyan működik az Emitter csatolt logika?

Az emitter-csatolt logika működése az, hogy amikor a HIGH bemenetet kapja az ECL áramkör, akkor a „Q1” tranzisztort BE, a Q2 tranzisztort KI kapcsolja, de a Q1 tranzisztor nem telített. Tehát ez a VOUT2 kimenetet HIGH-ra húzza, és a VOUT1 kimenet értéke LOW lesz az R1-en belüli esés miatt.

Hasonlóképpen, ha az ECL-nek adott VIN érték ALACSONY, akkor a Q1 tranzisztort KI és a Q2 tranzisztort BE kapcsolja. Tehát a Q2 tranzisztor nem lép telítettségbe. Így a kihúzandó VOUT1 kimenet MAGAS értékű lesz, a VOUT2 kimenet értéke pedig alacsony lesz az R2 ellenálláson belüli esés miatt.

Nézzük meg, hogyan kapcsol be és ki a Q1 és Q2 tranzisztor feszültség hatására.

Ebben az áramkörben a két tranzisztor, mint a Q1 és Q2, differenciálerősítőként van összekötve egy közös emitterellenállással.

Ennek a példaáramkörnek a feszültségellátása VCC = 5,0, VBB = 4,0 és VEE = 0 V. A bemeneti HIGH és LOW szintű értékek egyszerűen 4,4 V és 3,6 V. Valójában ez az áramkör LOW kimenetet és HIGH szintet generál, amelyek 0,6 Volttal magasabbak; azonban ezt a valódi ECL áramkörökön belül korrigálják.

Ha a Vin HIGH, akkor a Q1 tranzisztor be van kapcsolva, de nincs telítve, és a Q2 tranzisztor ki van kapcsolva. Tehát a kimeneti feszültség, mint a VOUT2, 5 V-ra húzódik az R2 ellenálláson keresztül, és kimutatható, hogy az R1 ellenálláson a feszültségesés körülbelül 0,8 V, így a VOUT1 = 4,2 V (ALACSONY). Ezenkívül VE = VOUT1 – VQ1 => 4,2 V – 0,4 V = 3,8 V, mivel a Q1 tranzisztor teljesen BE van kapcsolva.

Ha a Vin értéke ALACSONY, a Q2 tranzisztor bekapcsol, de nem telít, és a Q1 tranzisztor KI van kapcsolva. Ezért a VOUT1 egy R1 ellenállással 5,0 V-ra húzódik, és kimutatható, hogy a VOUT2 4,2 V. Szintén VE => VOUT2 – VQ2 => 4,2 V – 0,8 V => 3,4 V, mivel a Q2 tranzisztor be van kapcsolva.

Az ECL-ben a két tranzisztor soha nem telített, mint a t A bemeneti / kimeneti feszültség ingadozása meglehetősen kicsi, például 0,8 V és a bemeneti impedancia nagy és a kimeneti ellenállás kicsi. Ez segít az ECL gyorsabb működésében, kevesebb terjedési késleltetéssel.

Két bemeneti jeladó csatolt logikai VAGY/NOR kapuáramkör

Az alábbiakban látható a két bemeneti emitterrel csatolt logikai VAGY/NOR kapu áramkör. Ezt az áramkört a fenti inverter áramkör módosításával tervezték. A módosítás egy extra tranzisztor hozzáadásával történik a bemeneti oldalon.
Ennek az áramkörnek a működése nagyon egyszerű. Ha mind a Q1, mind a Q2 tranzisztoron alkalmazott bemenetek alacsonyak, akkor az 1 kimenetet (Vout1) HIGH értékre állítja. Tehát ez a Vout1 a NOR kapu kimenetének felel meg.

Ezzel egyidejűleg, ha a Q3 tranzisztor BE van kapcsolva, akkor a második kimenetet (Vout2) HIGH-ra állítja. Tehát ez a Vou2 kimenet megfelel a VAGY kapu kimenetének.

Ugyanígy, ha mindkét Q1 és Q2 tranzisztor bemenet HIGH, akkor bekapcsolja a Q1 és Q2 tranzisztorokat, és biztosítja az alacsony kimenetet a VOUT1 terminálon.

Ha a Q3 tranzisztor KI van kapcsolva a művelet alatt, akkor magas kimenetet biztosít a VOUT2 terminálon. Tehát az OR/NOR kapu igazságtáblázata az alábbiakban látható.

Emitter-csatolt logikai jellemzők

Az ECL jellemzői a következők.

• A TTL-hez képest az ECL gyorsabb terjedési idővel rendelkezik, 0,5 és 2 ns között. De az emitter csatolt logikai teljesítmény disszipáció magasabb a TTL-hez képest, például 30 mW.
• Az ECL I/O feszültségei kis kilengéssel rendelkeznek, például 0,8.
• Az ECL bemeneti impedanciája magas és a kimeneti ellenállás alacsony; következésképpen a tranzisztor nagyon gyorsan változtatja állapotát.
• Az ECL-ek fan-out kapacitása magas, és a kapukésleltetések alacsonyak.
• Az ECL o/p logikája LOW-ról MAGAS állapotra változik, de ezeknek az állapotoknak a feszültségszintje TTL és EC között változik.
• Az ECL zajtűrése 0,4 V.

Előnyök és hátrányok

Az az emitter-csatolt logika előnyei alább tárgyaljuk.

• Az ECL fanoutja 25, ami jobb a TTL-hez képest és alacsony a CMOS-hoz képest.
• Az ECL átlagos terjedési késleltetési ideje 1-4 ns, ami jobb, mint a CMOS és a
• TTL. Ezért a leggyorsabb logikai családnak nevezik.
• Amikor a BJT-k az emitterben kapcsolódnak logikai kapuk az aktív régióban dolgoznak, akkor a maximális sebességük van az összes logikai családhoz képest.
• Az ECL kapuk kiegészítő kimeneteket generálnak.
• Nincsenek áramkapcsolási tüskék a tápvezetékekben.
• A kimenetek közösen csatlakoztathatók a vezetékes VAGY funkció biztosításához.
• Az ECL paraméterei nem sokat változnak a hőmérséklet hatására.
• A nem. Az egyetlen chipről elérhető funkciók száma magas.

Az az emitter-csatolt logika hátrányai alább tárgyaljuk.

• Rendkívül kisebb zajhatárral rendelkezik, azaz ±200 mV.
• A teljesítmény disszipáció magas a többi logikai kapuhoz képest.
• Más logikai családokkal való interfészhez szintváltókra van szükség.
• A Fanout korlátozza a kapacitív terhelést.
• Összehasonlítva TTL , Az ECL kapuk drágák.
• A CMOS-hoz és TTL-hez képest az ECL zajtűrése a legrosszabb.

Alkalmazások

Az emitter-csatolt logika alkalmazásai a következők.

• Az Emitter-csatolt logikát logikai és interfész technológiaként használják rendkívül nagy sebességű kommunikációs eszközökön, például száloptikai adó-vevő interfészek, Ethernet és ATM (aszinkron átviteli mód) hálózatokon.
• Az ECL egy BJT-n alapuló logikai család, ahol a nagy sebességű működés viszonylag kis feszültségingadozással érhető el, és elkerülhető, hogy a tranzisztorok a telítési tartományba kerüljenek.
• Az ECL-t az IBM 360/91-en belüli ASLT áramkörök készítésére használják.
• Az ECL elkerüli a halmozott tranzisztorok használatát azáltal, hogy egyvégű i/p előfeszítést és pozitív visszacsatolást használ az elsődleges és másodlagos tranzisztorok között az inverter funkció elérése érdekében.
• Az ECL-t rendkívül nagy sebességű elektronikában használják.

Tehát ez az egy emitter csatolású logika áttekintése vagy ECL – áramkör, működés, jellemzők, jellemzők és alkalmazások. Az ECL a leggyorsabb BJT-n alapuló logikai család a többi digitális logikai családhoz képest. Maximális sebességét kis feszültségingadozással éri el, és elkerüli, hogy a tranzisztorok a telítési tartományba kerüljenek. Ez a logikai család hihetetlen 1ns-os terjedési késleltetést biztosít, és a legújabb ECL családokban ez a késleltetés csökkent. Itt egy kérdés, hogy mi az ECL alternatív neve?