De ECL (emitter coupled logic) werd voor het eerst uitgevonden bij IBM in augustus 1956 door Hannon S. Yourke. Deze logica staat ook bekend als de huidige moduslogica, die wordt gebruikt in de computers van IBM 7090 en 7094. De ECL-familie is erg snel in vergelijking met digitale logica gezinnen. In het algemeen verschaft deze logische familie een voortplantingsvertraging van minder dan 1 ns. Het is een logische familie gebaseerd op bipolaire junctietransistoren. Het is het snelste logische familiecircuit dat toegankelijk is voor het ontwerpen van een conventioneel logisch systeem. In dit artikel wordt een overzicht gegeven van een emitter gekoppeld logisch circuit , werken met applicaties.

Wat is emitter-gekoppelde logica?

Emitter-gekoppelde logica is de beste BJT -gebaseerde logica-familie gebruikt in het conventionele logica-systeemontwerp. Soms wordt het ook stroommoduslogica genoemd, wat een zeer snelle digitale technologie is. Over het algemeen wordt ECL beschouwd als de snelste logische IC waar het zijn snelle werking bereikt door een zeer kleine spanningszwaai te gebruiken en ook te voorkomen dat de transistors het verzadigingsgebied binnendringen.

Een implementatie van ECL maakt gebruik van een positieve voedingsspanning die bekend staat als PECL of positief gerefereerde ECL. In vroege ECL-poorten wordt een negatieve voedingsspanning gebruikt vanwege de ruisimmuniteit. Daarna werd ECL met positieve referentie erg beroemd vanwege de meer compatibele logische niveaus in vergelijking met TTL-logische families.

Emitter-gekoppelde logica dissipeert een enorme hoeveelheid statisch vermogen, maar het totale stroomverbruik is laag in vergelijking met CMOS bij hoge frequenties. ECL is dus vooral nuttig in klokdistributiecircuits en op hoge frequenties gebaseerde toepassingen.

Emitter-gekoppelde logische functies

Door de kenmerken van ECL zullen ze in veel op hoge prestaties gebaseerde toepassingen worden gebruikt.

ECL biedt twee uitgangen die elkaar altijd aanvullen, omdat de werking van het circuit is gebaseerd op een differentiële versterker.
Deze logische familie is voornamelijk geschikt voor monolithische fabricagemethoden omdat logische niveaus een functie zijn van weerstandsverhoudingen.
De apparaten van de ECL-familie genereren de juiste en complementaire output van de voorgestelde functie zonder externe omvormers te gebruiken. Bijgevolg vermindert het het aantal pakketten en de stroomvereisten en vermindert het ook problemen die optreden als gevolg van vertragingen.
ECL-apparaten in differentiaalversterkerontwerp bieden een brede prestatieflexibiliteit, dus ECL-circuits kunnen zowel als digitale als lineaire circuits worden gebruikt.
Het ontwerp van de ECL-poort heeft normaal gesproken een hoge en lage ingangsimpedantie, wat buitengewoon bevorderlijk is voor het bereiken van een grote fan-out en een aandrijfvermogen.
ECL-apparaten genereren een constante stroomafname op de voeding om het ontwerp van de voeding te vereenvoudigen.
De apparaten van ECL, inclusief open emitter-uitgangen, stellen ze eenvoudig in staat om transmissielijnaandrijvingscapaciteit op te nemen.

Emitter gekoppeld logisch circuit

Het emittergekoppelde logische circuit voor de omvormer wordt hieronder weergegeven, dat is ontworpen met weerstanden en transistors. In dit circuit zijn de emitterterminals van twee transistors eenvoudig verbonden met de stroombegrenzende weerstand RE die wordt gebruikt om te voorkomen dat de transistor in verzadiging komt. Hier wordt de output van de transistor genomen van de collectorterminal in plaats van de emitterterminal. Dit circuit biedt twee uitgangen Vout (inverterende uitgang) en Vout2 (niet-inverterende uitgang) en de ingangsaansluiting zoals Vin waar hoge of lage ingang wordt gegeven. +Vcc = 5V.

Emitter gekoppeld logisch circuit

Hoe werkt emitter-gekoppelde logica?

De werking van emitter-gekoppelde logica is dat wanneer de HOGE ingang aan het ECL-circuit wordt gegeven, het de 'Q1'-transistor AAN en de Q2-transistor UIT zal maken, maar de Q1-transistor is niet verzadigd. Dus dit zal de VOUT2-uitvoer naar HOOG trekken en de waarde van VOUT1-uitvoer zal LAAG zijn vanwege de daling binnen R1.

Evenzo, wanneer de VIN-waarde die aan ECL wordt gegeven LAAG is, zal het de Q1-transistor UIT en Q2-transistor AAN maken. De Q2-transistor zal dus niet in verzadiging komen. Het zorgt er dus voor dat de VOUT1-uitgang een HOGE waarde wordt getrokken en de VOUT2-uitgangswaarde laag vanwege de daling in de R2-weerstand.

Laten we eens kijken hoe de transistor Q1 en Q2 aan en uit gaan wanneer er een spanning op staat.

De twee transistors zoals Q1 en Q2 in dit circuit zijn verbonden als een differentiële versterker door een gemeenschappelijke emitterweerstand.

De voedingsspanningen voor dit voorbeeldcircuit zijn VCC = 5,0, VBB = 4,0 & VEE = 0 V. De ingangswaarden voor HIGH & LOW-niveaus zijn eenvoudig gedefinieerd als 4,4 V & 3,6V. Eigenlijk genereert dit circuit een LAGE output en HOGE niveaus die 0,6 volt hoger zijn; dit wordt echter gecorrigeerd binnen echte ECL-circuits.

Emitter gekoppelde logica voorbeeld

Zodra Vin HOOG is, wordt de Q1-transistor ingeschakeld, maar niet verzadigd en wordt de Q2-transistor uitgeschakeld. Dus de uitgangsspanning zoals VOUT2 wordt via de R2-weerstand naar 5 V getrokken en er kan worden aangetoond dat de spanningsval over de R1-weerstand ongeveer 0,8 V is, zodat VOUT1 = 4,2 V (LAAG). Bovendien is VE = VOUT1 – VQ1 => 4,2V – 0,4V = 3,8V omdat transistor Q1 volledig is ingeschakeld.

Zodra Vin LAAG is, wordt de Q2-transistor ingeschakeld, maar niet verzadigd en wordt de Q1-transistor uitgeschakeld. Daarom wordt VOUT1 naar 5,0 V getrokken met behulp van een R1-weerstand en kan worden aangetoond dat VOUT2 4,2 V is. Ook VE => VOUT2 - VQ2 => 4,2V - 0,8V => 3,4V als transistor Q2 is ingeschakeld.

In ECL zijn de twee transistors nooit in verzadiging als t de ingangs- / uitgangsspanningsschommelingen zijn vrij klein, zoals 0.8v en de ingangsimpedantie is hoog en de uitgangsweerstand is laag. Dit helpt ECL sneller te werken met een kortere propagatievertragingstijd.

Twee ingangen-emitter gekoppeld logisch OR/NOR-poortcircuit

De twee ingangen-emitter-gekoppelde logische OF / NOR-poortschakeling wordt hieronder getoond. Dit circuit is ontworpen door het bovenstaande invertercircuit te wijzigen. De aanpassing is door een extra transistor aan de ingangszijde toe te voegen.
De werking van deze schakeling is heel eenvoudig. Wanneer de inputs van zowel de Q1 als Q2 transistoren laag zijn, zal de output1 (Vout1) een HOGE waarde krijgen. Deze Vout1 komt dus overeen met de uitvoer van de NOR-poort.

Twee Input ECL OF NOR Gate

Tegelijkertijd, als de Q3-transistor is ingeschakeld, zal de tweede uitgang (Vout2) HOOG zijn. Deze Vou2-uitgang komt dus overeen met de OF-poortuitgang.

Op dezelfde manier, als beide Q1- en Q2-transistoren-ingangen HOOG zijn, worden de Q1- en Q2-transistoren ingeschakeld en wordt de lage uitvoer op de VOUT1-aansluiting geleverd.

Als de Q3-transistor tijdens deze bewerking is uitgeschakeld, levert deze een hoge uitvoer op de VOUT2-aansluiting. Dus de waarheidstabel voor de OF / NOR-poort wordt hieronder gegeven.

“elektrische eenfasige versus driefasige ”

Ingangen	Ingangen	OF	NOCH
EEN	B	Y	Y
0	0	0	1
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	1	0

Emitter-gekoppelde logische kenmerken

De kenmerken van ECL omvatten het volgende.

In vergelijking met TTL heeft ECL een snellere propagatietijd van 0,5 tot 2 ns. Maar de emittergekoppelde logische vermogensdissipatie is hoger in vergelijking met TTL zoals 30 mW.
De I/O-spanningen van ECL hebben een kleine schommeling zoals 0,8.
De ingangsimpedantie van ECL is hoog en de uitgangsweerstand is laag; bijgevolg verandert de transistor zijn toestanden zeer snel.
ECL's fan-out capaciteit is hoog en gate-vertragingen zijn laag.
De o/p-logica van ECL verandert van een LOW naar een HIGH-status, maar de spanningsniveaus voor deze statussen variëren tussen TTL en EC.
De ruisimmuniteit van ECL is 0,4 V.

Voor-en nadelen

De voordelen van emittergekoppelde logica worden hieronder besproken.

De fanout van ECL is 25, wat beter is in vergelijking met TTL en laag in vergelijking met CMOS.
De gemiddelde propagatievertragingstijd van ECL is 1 tot 4 ns, wat beter is in vergelijking met zowel CMOS als
TTL. Zo wordt het de snelste logische familie genoemd.
Wanneer de BJT's in de zender gekoppeld zijn logische poorten werken in de actieve regio, dan hebben ze de maximale snelheid in vergelijking met alle logische families.
ECL-poorten genereren complementaire uitgangen.
Stroomschakelpieken zijn niet aanwezig in de voedingskabels.
Uitgangen kunnen gezamenlijk worden gekoppeld om de bedrade OF-functie te bieden.
De parameters van ECL veranderen niet veel door de temperatuur.
De nee. van functies die toegankelijk zijn vanaf een enige chip is hoog.

De nadelen van emittergekoppelde logica worden hieronder besproken.

Het heeft een extreem minder ruismarge, d.w.z. ±200 mV.
De vermogensdissipatie is hoog in vergelijking met andere logische poorten.
Om te communiceren met andere logica-families zijn niveauverschuivers nodig.
Fanout beperkt capacitieve belasting.
In vergelijking met TTL , ECL-poorten zijn duur.
In vergelijking met CMOS en TTL is de immuniteit tegen ECL-ruis het slechtst.

Toepassingen

De toepassingen van emittergekoppelde logica omvatten de volgende.

Emitter-gekoppelde logica wordt gebruikt als logica- en interfacetechnologie binnen extreem snelle communicatieapparaten zoals glasvezeltransceiverinterfaces, Ethernet- en ATM-netwerken (Asynchronous Transfer Mode).
ECL is een logische familie op basis van BJT, waarbij de werking op hoge snelheid kan worden bereikt door een relatief kleine spanningszwaai te gebruiken en te voorkomen dat de transistors naar het verzadigingsgebied gaan.
ECL wordt gebruikt bij het maken van de ASLT-circuits binnen de IBM 360/91.
ECL vermijdt het gebruik van gestapelde transistors door gebruik te maken van een single-ended bias i/p & positieve feedback tussen primaire en secundaire transistors om een inverterfunctie te bereiken.
ECL wordt gebruikt in extreem snelle elektronica.

Dit is dus een overzicht van een emitter-gekoppelde logica of ECL - circuit, werking, kenmerken, kenmerken en toepassingen. ECL is de snelste logische familie op basis van BJT in vergelijking met andere digitale logische families. Het bereikt zijn maximale snelheid door een kleine spanningszwaai te gebruiken en te voorkomen dat de transistors naar het verzadigingsgebied gaan. Deze logische familie biedt een ongelooflijke 1ns voortplantingsvertraging en in de nieuwste ECL-families wordt deze vertraging verminderd. Hier is een vraag voor u, wat is een alternatieve naam voor ECL?