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ECL门的基本结构

2024/12/4 19:14:24发布20次查看
由于ttl门中bjt工作在饱和状态,开关速度受到了限制。只有改变电路的工作方式,从饱和型变为非饱和型,才能从根本上提高速度。ecl门就是一种非饱和型高速数字集成电路,它的平均传输延迟时间可在2ns以下,是目前双极型电路中速度最快的。
图1是最简单的ecl门,硅bjt t1、t2、t3组成发射极耦合电路。t3的基极接一个固定的参考电压vref,输入信号接到t1、t2的基极。输出信号由t1、t2或t3的集电极取得。
图1 ecl门基本电路
1.当输入端a、b都接低电平0(设va=vb=0.5v)时
由于vref=1v,因此t3优先导通,这就使发射极e的电位ve=vref-vbe3=0.3v。对于t1、t2来说,由于 ve=0.3v,而va=vb=0.5v,虽然基极电位比发射极电位高0.2v,但由于是硅管,仍可保证截止。这时流过re的电流将全部由t3提供,且有ie=[ve-(-vee)]/re=(0.3v+12v)/1.2kω≈10ma。这样
vc3=vcc-ierc3=6v-10ma×0.1kω=5v
而 vc1=vcc=6v
由此可见,当输入为0时,t1、t2截止,输出端c1为高电平1(+6v);t3导通,输出端c3为低电平0(+5v)。而且由于vb3=vref=1v,而vc3=5v,所以t3处于放大状态而未达到饱和。
2.当输入端a、b中有一个接高电平1(设a接高电平,va=1.5v)时
由于va>vref,所以t1优先导通,这就使ve=1.5v-0.7v=0.8v,对t3来说,这时基极电位比发射极电位仅高0.2v,可以保证t3截止。流过re的电流由t1提供,且有ie=(0.8v+12v)/1.2 kω=10.6ma,而
vc1=vcc-ierc1=6v-10.6ma×0.1kω≈5v
vc3=vcc=6v
此时t1处于放大状态。由于t1和t2的发射极和集电极是分别连在一起的,所以只要a、b中有一个接高电平,都会使c1为低电平0(+5v),而c3为高电平1(+6v)。
由上分析可得
c1=a+b 或非输出
c3=a+b 或输出
即ecl门的基本逻辑功能是同时具备或非/或输出,称之为互补逻辑输出。
同时,不论是哪个bjt导通,所形成的发射极电流ie都是很接近的。这个电流受输入信号控制,分别流入t1或t2或t3,就象一个开关在控制,所以ecl电路又称为电流开关型电路(cml)。
以上所述的是具有a、b两个输入端的或非电路,只要增加相同类型的bjt与t1并联,就能增加门电路的输入端数。
图1所示电路中存在的问题是,输出端的高、低电平与输入端的高、低电平电压不一致(尽管摆幅相等)如表1所示。实用上,可采用加电压跟随器等移动电平值的措施来解决。
表1ecl门输入输出电平对照表
输入
输出
低电平0
高电平1
低电平0
高电平1
+0.5v
+1.5v
+5v
+6v
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