2.3. Элементы эмиттерно – связанной логики (эсл).

Элементы эмиттерно – связанной логики (ЭСЛ).

ЭСЛ – элементы отличаются высоким быстродействием (t₃≤1 нс) и поэтому они являются в настоящее время основной элементной базой высокопроизводительных ЭВМ.

Основой ЭСЛ – элементов является переключателем тока (токовые ключи).

Принцип действия переключателя тока.

U⁰,U¹<0, U⁰<U¹, т.о. |U⁰|>|U¹|.

Пусть хотя бы на один вход подан высокий потенциал U_вх>-U_оп, тогда соотв. Т1 открыт, вычислим напряжение БЭ транзистора Т2: U_бэ2=-U_оп-U_э=-U_оп-(U_вх-U^*)=U^*-(U_оп+U_вх)<U^* U_э=U_вх-U^* – потенциал эмиттеров. Следовательно Т2 закрыт, ток источника тока I₀ протекает через входное плечо переключателя тока, на входе F₀ устанавливается низкий потенциал U⁰=-I₀R₁ , в правом “опорном” плече ток не течет и на выходе. F1 потенциал равен 0 U¹=0.

Если на все переключатели тока подан низкий потенциал U_вх<-U_оп , то транзисторы Т1 закрыты, Т2 открыт и на выходе F₀-U¹ , на F₁-U⁰ .

Логический перепад:

__

Базовый элемент ЭСЛ.

Пусть на всех входах и оба Т1 закрыты ,, ток нагрузки, ток источника тока T5-R3, на выходе 0 высокий потенциал

В этом случае Т2 открыт и через R1 в его коллекторе цепи течет ток коэффициент передачи тока транзистора. , где

На выходе 1 – низкий потенциал . Токи, задаваемые транзисторными источниками тока,

. Когда (хотя бы один) открывается Т1 и закрывается Т2,течет через Т1 и

Ограничение на максимум логического перепадаопределяется из условия ненасыщенного режима транзисторов Т1:. Чтобы Т1 не был насыщен(схемы нагружены друг на друга). В этом режимеОпорное напряжение:

Входные токи: при , гдеl – число открытых входов (). При

Макс ток нагрузки определяется исходя из допустимого снижения уровня при подключении нагрузки:,l=1

Мощность

ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ И НАПРЯЖЕНИЯ СМЕЩЕНИЯ.

Чтобы:

из условия: - для стабильности; один источник на 5-10 ЭСЛ - элементов.

Пусть меняется от, транзистор Т1 открывается, потенциал коллектора Т1:

- емкости коллекторов Т1 и Т3, - паразитная емкость межсоединений.- емкость нагрузки,- паразитная емкость.

Т.К. достаточно мала, а емкость нагрузкивелика, потенциалне успевает следовать за уменьшениеми Т3 запирается, поэтому емкостьразряжается током(ток эмиттерного повторителя).

Снижение от происходит за время спада,когданапряжение на эмиттерном переходе Т3

и Т3 открывается.

Пусть меняется от, Т1 запираются ивозрастает вследствие заряда емк. С1 черезR1: . Через открытый Т3 измененияпередаются на выходе схемы.увеличивается до уровняза время нарастания

.

Средняя задержка переключения:

Энергия переключения:

2.4. Кмоп

В схемах данного типа используются как n-канальные, так и p-канальные МДП транзисторы. Это позволяет создать логические схемы, практически не потребляющие мощность в статическом режиме. У таких схем потребляемая мощность на низких и средних частотах на 2-3 порядка меньше, чем у ТТЛ схем, а задержка примерно такая же. Эти схемы применяются при наличии ограничений на потребляемую мощность из-за ограниченных энергоресурсов или жестких требований к тепловому режиму. Однако они технологически сложнее и занимают большую площадь на кристалле.