由于TTL門中BJT工作在飽和狀態,開關速度受到了限制。只有改變電路的工作方式,從飽和型變為非飽和型,才能從根本上提高速度。ECL門就是一種非飽和型高速數字集成電路,它的平均傳輸延遲時間可在2ns以下,是目前雙極型電路中速度最快的。
ECL門的工作特點
1、BJT工作在截止區或放大區,集電極電位總高于基極電位,這就避免了BJT因工作在飽和狀態而產生的存儲電荷問題。
2、邏輯電平的電壓擺幅小,輸入電壓變化ΔV1≈1V(-1.85~-0.81V),集電極輸出電壓變化ΔVO≈0.85V(-1.75~-0.9V),高低電平的電壓差值已經小到只能區分BJT的導通和截止兩種狀態。集電極輸出電壓的變化小,這不僅有利于電路的轉換,而且可采用很小的集電極電阻Rc。因此,ECL門的負載電阻總是在幾百歐的數量級,使輸出回路的時間常數比一般飽和型電路小,有利于提高開關速度。
ECL門的速度快,常用于高速系統中。它的主要缺點是制造工藝要求高,功耗大,抗干擾能力弱。而且由于輸出電壓為負值,若與其他門電路接口,需用專門的電平位移電路。
雙極型邏輯門電路除了TTL和ECL之外,尚有集成注入邏輯門電路(IIL或I2L)和高閥值邏輯門電路(HTL)。IIL電路由于它的電路簡單,易于在硅片上實現高集成度的器件,因而在大規模和超大規模集成電路中得到應用。由于它的高、低電平電壓差值很小,抗干擾能力較差,因而這種門電路的推廣受到限制。至于HTL電路,雖然它有較強的抗干擾能力,但它的功耗大,開關速度也不高,已不生產,為CMOS電路所取代。
ECL門的電路實例
圖是ECL門的電路實例。由于集成電路特點,本電路只用一種負電源-VEE=-5.2V,而VCC=0V。圖中T1—T4組成多端輸入,并與T5組成射集耦合電路。T6組成一個簡單的電壓跟隨器,它為T5提供一個參考電壓VREF。為了補償溫度漂移,在T6的基極回路接入了兩個二極管。圖中T7和T8組成電壓跟隨器,起電平移動作用,VC4和VC5通過電壓跟隨器后,使輸出變為標準的ECL電平。其典型值是:高低電平的電壓分別為-0.9V和-1.75V。同時由于有了這兩個電壓跟隨器作為輸出級,也有效地提高了ECL門的帶負載能力。
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