Emitter Coupled Logic : Devre, Çalışma, OR/NOR kapısı olarak & Uygulamaları

ECL (yayıcı bağlantılı mantık) ilk olarak Ağustos 1956'da IBM'de Hannon S. Yourke tarafından icat edildi. Bu mantık aynı zamanda IBM 7090 & 7094 bilgisayarlarında kullanılan mevcut mod mantığı olarak da bilinir. dijital mantık aileler. Genel olarak, bu mantık ailesi, 1 ns'den daha az bir yayılma gecikmesi sağlar. Bipolar bağlantı transistörlerine dayalı bir mantık ailesidir. Geleneksel bir mantık sistemi tasarlamak için erişilebilen en hızlı mantık ailesi devresidir. Bu makalede, bir emitör bağlantılı mantık devresi , uygulamalarla çalışma.

Verici Bağlantılı Mantık nedir?

Verici-bağlı mantık en iyisidir BJT geleneksel mantık sistemi tasarımında kullanılan tabanlı mantık ailesi. Bazen, çok yüksek hızlı bir dijital teknoloji olan mevcut mod mantığı olarak da adlandırılır. Genel olarak, ECL, yüksek hızlı çalışmasını çok küçük bir voltaj salınımı kullanarak ve ayrıca transistörlerin doyma bölgesine girmesini önleyerek elde ettiği en hızlı mantık IC olarak kabul edilir.

Bir ECL uygulaması, PECL veya pozitif referanslı ECL olarak bilinen bir pozitif besleme voltajı kullanır. Erken ECL kapılarında, gürültü bağışıklığı nedeniyle bir negatif voltaj kaynağı kullanılır. Bundan sonra, pozitif referanslı ECL, TTL mantık ailelerine kıyasla daha uyumlu mantık seviyeleri nedeniyle çok ünlü oldu.

Verici-bağlı mantık, büyük miktarda statik güç harcar, ancak genel akım tüketimi, diğerlerine kıyasla düşüktür. CMOS yüksek frekanslarda. Bu nedenle, ECL esas olarak saat dağıtım devrelerinde ve yüksek frekans tabanlı uygulamalarda faydalıdır.

Verici Bağlantılı Mantık Özellikleri

ECL'nin özellikleri, onları birçok yüksek performans tabanlı uygulamada kullanılmasını sağlayacaktır.

• ECL her zaman birbirini tamamlayan iki çıkış sağlar, çünkü devrenin çalışması bir diferansiyel amplifikatöre dayanır.
• Bu mantık ailesi, temel olarak monolitik üretim yöntemleri için uygundur, çünkü mantık seviyeleri, direnç oranlarının bir fonksiyonudur.
• ECL ailesinin cihazları, herhangi bir dış invertör kullanmadan önerilen fonksiyonun doğru ve tamamlayıcı çıktısını üretir. Sonuç olarak, paket sayısını ve güç gereksinimlerini azaltır ve ayrıca zaman gecikmelerinden kaynaklanan sorunları azaltır.
• Diferansiyel amplifikatör tasarımındaki ECL cihazları, geniş performans esnekliği sunar, bu nedenle ECL devreleri hem dijital hem de doğrusal devreler olarak kullanılmasına izin verir.
• ECL geçidinin tasarımı normalde yüksek ve düşük giriş empedansına sahiptir, bu da büyük fan çıkışının yanı sıra sürücü kabiliyeti elde etmek için son derece elverişlidir.
• ECL cihazları, güç kaynağının tasarımını basitleştirmek için güç kaynağında sabit bir akım tahliyesi oluşturur.
• Açık emitör çıkışları içeren ECL cihazları, iletim hattı tahrik kapasitesini içermelerine izin verir.

Verici Bağlantılı Mantık Devresi

Dirençler ve transistörler ile tasarlanmış inverter için emitör-bağlı mantık devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu devrede, iki transistörün emitör terminalleri, transistörün doyuma girmesini önlemek için kullanılan akım sınırlama direncine RE basitçe bağlanır. Burada transistörün çıkışı emiter terminali yerine kollektör terminalinden alınır. Bu devre, iki çıkış Vout (çevirici çıkış) ve Vout2 (çevirici olmayan çıkış) ve yüksek veya düşük girişin verildiği Vin gibi giriş terminali sağlar. +Vcc = 5V.

Verici Bağlantılı Mantık Nasıl Çalışır?

Yayıcı-bağlı mantığın çalışması, ECL devresine YÜKSEK giriş verildiğinde, o zaman 'Q1' transistörünü AÇIK ve Q2 transistörünü KAPALI yapacak, ancak Q1 transistörünü doymamış yapacaktır. Bu, VOUT2 çıkışını YÜKSEK'e çekecek ve R1 içindeki düşüş nedeniyle VOUT1 çıkışının değeri DÜŞÜK olacaktır.

Benzer şekilde, ECL'ye verilen VIN değeri DÜŞÜK olduğunda, Q1 transistörünü KAPALI ve Q2 transistörünü AÇIK yapacaktır. Böylece Q2 transistörü doygunluğa geçmeyecektir. Böylece VOUT1 çıkışını YÜKSEK değere çekecek ve R2 direnci içindeki düşüş nedeniyle VOUT2 çıkış değeri düşük olacaktır.

Bir voltaj uygulandığında transistör Q1 ve Q2'nin nasıl açılıp kapandığını görelim.

Bu devredeki Q1 ve Q2 gibi iki transistör, ortak bir emitör direnci ile bir diferansiyel amplifikatör olarak bağlanır.

Bu örnek devre için voltaj kaynakları VCC = 5.0, VBB = 4.0 & VEE = 0 V'dir. Giriş YÜKSEK & DÜŞÜK seviye değerleri basitçe 4.4 V & 3.6V olarak tanımlanır. Aslında, bu devre 0,6 Volt daha yüksek DÜŞÜK çıkış ve YÜKSEK seviyeleri üretir; ancak bu, gerçek ECL devrelerinde düzeltilir.

Vin YÜKSEK olduğunda, Q1 transistörü açılır, ancak doygun değildir ve Q2 transistörü kapatılır. Böylece, VOUT2 gibi çıkış voltajı, R2 direnci aracılığıyla 5 V'a çekilir ve R1 direnci boyunca voltaj düşüşünün yaklaşık 0,8 V olduğu ve böylece VOUT1 = 4,2 V (DÜŞÜK) olduğu gösterilebilir. Ayrıca VE = VOUT1 – VQ1 => 4.2V – 0.4V = 3.8V, transistör Q1 tamamen AÇIK olduğundan.

Vin DÜŞÜK olduğunda, Q2 transistörü açılacak, ancak doymamış olacak ve Q1 transistörü KAPALI olacaktır. Bu nedenle, VOUT1, bir R1 direnci kullanılarak 5.0 V'a çekilir ve VOUT2'nin 4.2 V olduğu gösterilebilir. Ayrıca VE => VOUT2 – VQ2 => 4.2V – 0.8V => 3.4V transistör Q2 AÇIK olduğundan.

ECL'de, iki transistör asla t olarak doygunlukta değildir. giriş / çıkış voltajı dalgalanmaları 0.8v gibi oldukça küçüktür ve giriş empedansı yüksek ve çıkış direnci düşüktür. Bu, ECL'nin daha az yayılma gecikme süresiyle daha hızlı çalışmasına yardımcı olur.

İki Girişli Verici Bağlantılı Lojik VEYA/NOR Kapı Devresi

İki giriş emitör bağlı mantık VEYA/NOR geçit devresi aşağıda gösterilmiştir. Bu devre, yukarıdaki inverter devresi değiştirilerek tasarlanmıştır. Değişiklik, giriş tarafına ekstra bir transistör ekleyerek yapılır.
Bu devrenin çalışması çok basittir. Hem Q1 hem de Q2 transistörlerine uygulanan girişler düşük olduğunda, çıkış1'i (Vout1) YÜKSEK bir değere getirecektir. Dolayısıyla, bu Vout1 NOR geçidinin çıktısına karşılık gelir.

Aynı zamanda, eğer Q3 transistörü AÇIK ise, ikinci çıkışı (Vout2) YÜKSEK yapacaktır. Dolayısıyla, bu Vou2 çıkışı VEYA geçidi çıkışına karşılık gelir.

Aynı şekilde, her iki Q1 & Q2 transistör girişi HIGH ise, o zaman Q1 & Q2 transistörlerini açar ve VOUT1 terminalinde düşük çıkışı sağlar.

Bu işlem boyunca Q3 transistörü KAPALI ise, VOUT2 terminalinde yüksek çıkış sağlayacaktır. OR/NOR geçidi için doğruluk tablosu aşağıda verilmiştir.

Verici-Birleştirilmiş Mantık Karakteristikleri

ECL'nin özellikleri aşağıdakileri içerir.

• TTL ile karşılaştırıldığında, ECL 0,5 ila 2 ns arasında değişen daha hızlı bir yayılma süresine sahiptir. Ancak emitör bağlantılı lojik güç kaybı 30 mW gibi TTL'ye göre daha yüksektir.
• ECL'nin G/Ç voltajları 0,8 gibi küçük bir salınım gösterir.
• ECL'nin giriş empedansı yüksek ve çıkış direnci düşük; sonuç olarak, transistör durumlarını çok hızlı değiştirir.
• ECL'lerin çıkış kapasitesi yüksektir ve geçit gecikmeleri düşüktür.
• ECL'nin o/p mantığı DÜŞÜK'ten YÜKSEK duruma değişir ancak bu durumlar için voltaj seviyeleri TTL ve EC arasında değişir.
• ECL'nin gürültü bağışıklığı 0.4V'dir.

Avantajlar ve dezavantajlar

bu emitör-bağlı mantığın avantajları aşağıda tartışılmaktadır.

• ECL'nin fan çıkışı 25'tir, bu TTL ile karşılaştırıldığında daha iyidir ve CMOS ile karşılaştırıldığında düşüktür.
• ECL'nin ortalama yayılma gecikme süresi, hem CMOS hem de CMOS ile karşılaştırıldığında daha iyi olan 1 ila 4 ns'dir.
• TTL. Bu nedenle en hızlı mantık ailesi olarak adlandırılır.
• Vericideki BJT'ler birleştiğinde mantık kapıları aktif bölgede çalışırlarsa, tüm mantık ailelerine kıyasla maksimum hıza sahip olurlar.
• ECL kapıları tamamlayıcı çıktılar üretir.
• Güç kaynağı kablolarında akım anahtarlama yükselmeleri yok.
• Kablolu-VEYA işlevini sağlamak için çıkışlar birlikte birleştirilebilir.
• ECL'nin parametreleri sıcaklıkla fazla değişmez.
• Hayır. Tek bir çipten erişilebilen işlevlerin sayısı yüksektir.

bu emitör-bağlı mantığın dezavantajları aşağıda tartışılmaktadır.

• Son derece daha az gürültü marjına sahiptir, yani ±200 mV.
• Güç kaybı diğer mantık kapılarına göre yüksektir.
• Diğer mantık aileleriyle arayüz oluşturmak için seviye değiştiriciler gereklidir.
• Fanout, kapasitif yüklemeyi sınırlar.
• İle kıyaslandığında TTL , ECL kapıları pahalıdır.
• CMOS ve TTL ile karşılaştırıldığında, ECL gürültü bağışıklığı en kötüdür.

Uygulamalar

Yayıcı-bağlı mantığın uygulamaları aşağıdakileri içerir.

• Verici-bağlı mantık, fiber optik alıcı-verici arayüzleri, Ethernet ve ATM (Asenkron Aktarım Modu) ağları gibi son derece yüksek hızlı iletişim cihazlarında bir mantık ve arayüz teknolojisi olarak kullanılır.
• ECL, yüksek hızlı çalışmasının nispeten küçük bir voltaj salınımı kullanılarak ve transistörlerin doyma bölgesine hareket etmesini önleyerek elde edilebildiği BJT'ye dayalı bir mantık ailesidir.
• ECL, IBM 360/91 içinde ASLT devrelerinin yapımında kullanılır.
• ECL, bir invertör işlevi elde etmek için birincil ve ikincil transistörler arasında tek uçlu bir önyargı i/p ve pozitif geri besleme kullanarak yığınlanmış transistörlerin kullanımını önler.
• ECL, son derece yüksek hızlı elektroniklerde kullanılır.

Böylece, bu emitör bağlantılı mantığa genel bakış veya ECL – devre, çalışma, özellikler, özellikler ve uygulamalar. ECL, diğer dijital mantık ailelerine kıyasla BJT'ye dayalı çok hızlı bir mantık ailesidir. Küçük bir voltaj salınımı kullanarak ve transistörlerin doyma bölgesine girmesini önleyerek maksimum hız çalışmasına ulaşır. Bu mantık ailesi, inanılmaz bir 1ns yayılma gecikmesi sağlar ve en son ECL ailelerinde bu gecikme azalır. İşte size bir soru, ECL'nin alternatif adı nedir?