Emitter Coupled Logic : Circuit, Gumagana, bilang OR/NOR gate at Mga Aplikasyon Nito

Ang ECL (emitter coupled logic) ay unang naimbento sa IBM noong Agosto 1956 ni Hannon S. Yourke. Ang logic na ito ay kilala rin bilang kasalukuyang mode logic, na ginagamit sa mga computer ng IBM 7090 & 7094. Ang pamilya ng ECL ay napakabilis kumpara sa digital na lohika mga pamilya. Sa pangkalahatan, ang logic family na ito ay nagbibigay ng propagation delay na mas mababa sa 1 ns. Ito ay isang logic family batay sa bipolar junction transistor. Ito ang pinakamabilis na logic family circuit na naa-access para sa pagdidisenyo ng isang conventional logic system. Tinatalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang-ideya ng isang emitter coupled logic–circuit , nagtatrabaho sa mga application.

Ano ang Emitter Coupled Logic?

Ang emitter-coupled logic ay ang pinakamahusay BJT -based logic family na ginagamit sa conventional logic-system na disenyo. Minsan, tinatawag din itong kasalukuyang mode logic na isang napakataas na bilis ng digital na teknolohiya. Sa pangkalahatan, ang ECL ay itinuturing na pinakamabilis na logic IC kung saan nakakamit nito ang high-speed na operasyon sa pamamagitan ng paggamit ng napakaliit na boltahe swing at pag-iwas din sa mga transistor na pumasok sa saturation region.

Ang pagpapatupad ng ECL ay gumagamit ng isang positibong supply boltahe na kilala bilang PECL o positibong-reference na ECL. Sa unang bahagi ng mga pintuan ng ECL, isang negatibong supply ng boltahe ang ginagamit dahil sa kaligtasan sa ingay. Pagkatapos noon, naging sikat na sikat ang positive-referenced na ECL dahil sa mas katugmang mga level ng logic nito kumpara sa mga TTL logic family.

Ang emitter-coupled logic ay nagwawaldas ng malaking halaga ng static power, gayunpaman, ang kabuuang pagkonsumo ng kasalukuyang ay mababa kumpara sa CMOS sa mataas na frequency. Kaya, ang ECL ay pangunahing kapaki-pakinabang sa mga circuit ng pamamahagi ng orasan at mga application na nakabatay sa mataas na dalas.

Emitter Coupled Logic Features

Ang mga tampok ng ECL ay gagawing magamit ang mga ito sa maraming mga application na nakabatay sa mataas na pagganap.

• Ang ECL ay nagbibigay ng dalawang mga output na kung saan ay complements ng bawat isa palagi dahil, ang pagpapatakbo ng circuit ay batay sa isang kaugalian amplifier.
• Ang logic family na ito ay pangunahing angkop para sa monolithic fabrication method dahil ang logic level ay isang function ng resistor ratios.
• Ang mga device ng pamilya ng ECL ay bumubuo ng tama at komplementaryong output ng iminungkahing function nang hindi gumagamit ng anumang mga inverter sa labas. Dahil dito, binabawasan nito ang bilang ng package, at mga kinakailangan ng kapangyarihan at binabawasan din ang mga problemang nagaganap mula sa mga pagkaantala sa oras.
• Ang mga ECL device sa disenyo ng differential amplifier ay nag-aalok ng malawak na performance flexibility, kaya pinapayagan ng mga ECL circuit na magamit bilang digital at linear na mga circuit.
• Ang disenyo ng ECL gate ay karaniwang may mataas at mababang input impedance, na lubos na nakakatulong sa pagkamit ng malaking fan-out pati na rin ang kakayahan sa pagmamaneho.
• Ang mga ECL device ay bumubuo ng patuloy na kasalukuyang drain sa power supply upang gawing simple ang disenyo ng power supply.
• Ang mga device ng ECL kasama ang mga open emitter output ay pinapayagan lang silang isama ang transmission line drive capacity.

Emitter Coupled Logic Circuit

Ang emitter-coupled logic circuit para sa inverter ay ipinapakita sa ibaba na idinisenyo gamit ang mga resistors at transistors. Sa circuit na ito, ang mga terminal ng emitter ng dalawang transistor ay konektado lamang sa kasalukuyang naglilimita sa paglaban ng RE na ginagamit upang maiwasan ang transistor na pumasok sa saturation. Dito ang output ng transistor ay kinuha mula sa terminal ng kolektor sa halip na sa terminal ng emitter. Ang circuit na ito ay nagbibigay ng dalawang output Vout (inverting output) at Vout2 (non-inverting output) at ang input terminal tulad ng Vin kung saan mataas o mababang input ang ibinibigay. +Vcc = 5V.

Paano Gumagana ang Emitter Coupled Logic?

Ang operasyon ng emitter-coupled logic ay, na sa tuwing ang HIGH input ay ibibigay sa ECL circuit, pagkatapos ay gagawin nitong ON ang 'Q1' transistor at ang Q2 transistor OFF ngunit ang Q1 transistor ay hindi saturated. Kaya ito ay hihilahin ang VOUT2 output sa HIGH at ang halaga ng VOUT1 output ay magiging LOW dahil sa pagbaba sa loob ng R1.

Katulad nito, kapag ang halaga ng VIN na ibinigay sa ECL ay LOW, gagawin nitong OFF ang Q1 transistor at Q2 transistor ON. Kaya, ang Q2 transistor ay hindi lilipat sa saturation. Kaya gagawin nitong HIGH value ang VOUT1 output at magiging mababa ang VOUT2 output value dahil sa pagbaba sa loob ng R2 resistance.

Tingnan natin kung paano mag-on at off ang transistor Q1 at Q2 kapag inilapat ang isang boltahe.

Ang dalawang transistor tulad ng Q1 at Q2 sa circuit na ito ay konektado bilang isang differential amplifier ng isang karaniwang emitter resistor.

Ang mga supply ng boltahe para sa halimbawang circuit na ito ay VCC = 5.0, VBB = 4.0 & VEE = 0 V. Ang input na HIGH at LOW-level na halaga ay simpleng tinukoy na 4.4 V & 3.6V. Sa totoo lang, ang circuit na ito ay bumubuo ng LOW output at HIGH level na 0.6 Volts na mas mataas; gayunpaman, ito ay naitama sa loob ng mga totoong ECL circuit.

Kapag HIGH na ang Vin, naka-on ang Q1 transistor, gayunpaman, hindi saturated at naka-off ang Q2 transistor. Kaya, ang boltahe ng output tulad ng VOUT2 ay hinila sa 5 V sa pamamagitan ng R2 risistor at maipakita na ang pagbaba ng boltahe sa R1 risistor ay halos 0.8 V upang ang VOUT1 = 4.2 V (LOW). Bilang karagdagan VE = VOUT1 – VQ1 => 4.2V – 0.4V = 3.8V bilang transistor Q1 ay ganap na naka-ON.

Kapag ang Vin ay LOW, ang Q2 transistor ay bubuksan, ngunit hindi saturated at ang Q1 transistor ay naka-OFF. Samakatuwid, ang VOUT1 ay hinila sa 5.0 V gamit ang isang R1 risistor at maaaring ipakita na ang VOUT2 ay 4.2 V. Gayundin ang VE => VOUT2 – VQ2 => 4.2V – 0.8V => 3.4V habang naka-ON ang transistor Q2.

Sa ECL, ang dalawang transistor ay hindi kailanman nasa saturation bilang t siya input / output boltahe swings ay medyo maliit tulad ng 0.8v at ang input impedance ay mataas at ang output resistance ay mababa. Tinutulungan nito ang ECL na gumana nang mas mabilis na may mas kaunting oras ng pagkaantala ng pagpapalaganap.

Dalawang Input Emitter Coupled Logic OR/NOR Gate Circuit

Ang dalawang input emitter coupled logic OR/NOR gate circuit ay ipinapakita sa ibaba. Ang circuit na ito ay idinisenyo sa pamamagitan ng pagbabago sa itaas na inverter circuit. Ang pagbabago ay sa pamamagitan ng pagdaragdag ng dagdag na transistor sa input side.
Ang pagtatrabaho ng circuit na ito ay napaka-simple. Kapag ang mga input na inilapat sa parehong Q1 at Q2 transistors ay mababa pagkatapos ay gagawin ang output1 (Vout1) sa isang HIGH na halaga. Kaya, ang Vout1 na ito ay tumutugma sa output ng NOR gate.

Sabay-sabay, kung naka-ON ang Q3 transistor, gagawin nitong HIGH ang pangalawang output (Vout2). Kaya, ang Vou2 output na ito ay tumutugma sa OR gate output.

Sa parehong paraan, kung ang parehong Q1 at Q2 transistors input ay HIGH, pagkatapos ay i-on nito ang Q1 at Q2 transistors at magbibigay ng mababang output sa VOUT1 terminal.

Kung ang Q3 transistor ay naka-OFF sa buong operasyong ito, magbibigay ito ng mataas na output sa VOUT2 terminal. Kaya, ang talahanayan ng katotohanan para sa OR/NOR gate ay ibinigay sa ibaba.

Mga Katangian ng Logic na Pinagsama ng Emitter

Ang mga katangian ng ECL ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

• Kung ihahambing sa TTL, ang ECL ay may mas mabilis na oras ng pagpapalaganap mula 0.5 hanggang 2 ns. Ngunit, ang emitter coupled logic power dissipation ay mas mataas kumpara sa TTL tulad ng 30 mW.
• Ang mga boltahe ng I/O ng ECL ay may maliit na swing tulad ng 0.8.
• Ang input impedance ng ECL ay mataas at ang output resistance ay mababa; dahil dito, ang transistor ay nagbabago ng mga estado nito nang napakabilis.
• Ang kapasidad ng fan-out ng ECL ay mataas at mababa ang mga pagkaantala sa gate.
• Ang o/p logic ng ECL ay nagbabago mula sa isang LOW hanggang sa isang HIGH na estado ngunit ang mga antas ng boltahe para sa mga estado na ito ay mag-iiba sa pagitan ng TTL at EC.
• Ang noise immunity ng ECL ay 0.4V.

Mga Kalamangan at Kahinaan

Ang pakinabang ng emitter-coupled logic ay tinalakay sa ibaba.

• Ang fanout ng ECL ay 25 na mas mahusay kumpara sa TTL at ito ay mababa kumpara sa CMOS.
• Ang average na oras ng pagkaantala ng propagation ng ECL ay 1 hanggang 4 ns na mas mahusay kumpara sa parehong CMOS at
• TTL. Kaya ito ay tinatawag na pinakamabilis na pamilya ng lohika.
• Kapag ang mga BJT sa emitter ay pinagsama mga pintuan ng lohika magtrabaho sa aktibong rehiyon, pagkatapos ay mayroon silang pinakamataas na bilis kumpara sa lahat ng pamilya ng lohika.
• Ang mga gate ng ECL ay bumubuo ng mga pantulong na output.
• Ang mga kasalukuyang switching spike ay wala doon sa power supply leads.
• Maaaring pagsamahin ang mga output upang maibigay ang wired-OR function.
• Ang mga parameter ng ECL ay hindi gaanong nagbabago sa pamamagitan ng temperatura.
• Ang hindi. mataas ang mga function na naa-access mula sa isang chip lamang.

Ang disadvantages ng emitter-coupled logic ay tinalakay sa ibaba.

• Ito ay may napakababang margin ng ingay ibig sabihin, ±200 mV.
• Ang power dissipation ay mataas kumpara sa ibang logic gate.
• Upang makipag-ugnayan sa ibang mga pamilya ng lohika, kailangan ang mga level shifter.
• Nililimitahan ng Fanout ang capacitive loading.
• Kumpara sa TTL , mahal ang mga gate ng ECL.
• Kung ikukumpara sa CMOS at TTL, ang ECL noise immunity ay pinakamasama.

Mga aplikasyon

Ang mga aplikasyon ng emitter-coupled logic ay kinabibilangan ng mga sumusunod.

• Ginagamit ang Emitter-coupled logic bilang logic at interface na teknolohiya sa loob ng napakabilis na mga device ng komunikasyon tulad ng fiber-optic transceiver interface, Ethernet at ATM (Asynchronous Transfer Mode) na mga network.
• Ang ECL ay isang logic family na batay sa BJT kung saan ang high-speed na operasyon nito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng paggamit ng medyo maliit na boltahe swing at pag-iwas sa mga transistor na lumipat sa saturation region.
• Ginagamit ang ECL sa paggawa ng mga ASLT circuit sa loob ng IBM 360/91.
• Iniiwasan ng ECL ang paggamit ng mga stacked transistor sa pamamagitan ng paggamit ng single-ended bias i/p at positibong feedback sa pagitan ng pangunahin at pangalawang transistor upang makamit ang isang inverter function.
• Ginagamit ang ECL sa napakabilis na electronics.

Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng isang emitter coupled logic o ECL – circuit, gumagana, mga tampok, katangian, at mga aplikasyon. Ang ECL ay napakabilis na pamilya ng logic batay sa BJT kumpara sa iba pang mga pamilya ng digital logic. Naabot nito ang pinakamataas na bilis ng operasyon nito sa pamamagitan ng paggamit ng maliit na boltahe swing at pag-iwas sa mga transistor mula sa paglipat sa rehiyon ng saturation. Ang logic family na ito ay nagbibigay ng hindi kapani-paniwalang 1ns propagation delay at sa pinakabagong ECL family, ang pagkaantala na ito ay nababawasan. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang kahaliling pangalan para sa ECL?