1.2. Эмиттерно-связанная логика
Основу схемы эмиттерно-связанной логики – ЭСЛ составляет дифференциальный каскад, работающий в режиме переключения токов (рис. 2.14).
В
ходной
сигнал U1
в каскаде переключателя токов на
транзисторах VT1
и VT2
сравнивается с опорным уровнем напряжения
U2,
и в зависимости от результата сравнения
изменяются потенциалы на коллекторах
указанных транзисторов. Если выполняется
условие U1
> U2,
то транзистор VT1
открыт, а транзистор VT2
закрыт и, соответственно, наоборот, при
другом соотношении сравниваемых входных
сигналах.
Максимальное
значение коллекторного потенциала
равно
.
Выходной сигнал U3
или
U4
отличается от потенциала коллектора
на величину смещения Ео1
или Ео2.
На выходах схемы можно получать разные
по фазе сигналы
U3
и
U4.
Эмиттерно-связанная логика является в настоящее время наиболее быстродействующей логикой, так как наибольшую часть времени переключения транзисторы схемы работают в линейном режиме, и очень малое время находятся в квазистатическом состоянии.
В
схеме ЭСЛ-элемента имеют место два
выхода – инвертирующий и неинвертирующий;
поэтому работу схемы характеризуют две
передаточные характеристики, рис. 2.15.
В верхней части характеристик показаны изменения потенциалов на коллекторах входного касскада, в нижней части напряжения на выходах схемы при изменениях входного сигнала по сравнению с опорным базовым напряжением ЕБ. На рисунке приведены цифры напряжений, характерные для базового элемента 500-ой интегральной серии при ЕП = 5В.
ЭСЛ-элемент по сравнению с ТТЛ-элементом, обладает повышенной нагрузочной способностью; это обеспечивается подключением на выходах эмиттерных повторителей (рис. 2.16), которые и обуславливают наличие смещения ЕСМ =Ео1 / Ео2.
На
этом рисунке показана схема ЭСЛ-элемента,
выполняющего логические функции 4ИЛИ
(для выхода U6),
и 4ИЛИ-НЕ (для выхода U5).
Базовый
элемент опорного напряжения собран на
транзисторе VT6
и с него подается на вход транзистора
VT5
постоянное напряжение ЕБ=
1,175В при
ЕП
=5
В. В
практической с
хемотехнике,
это напряжение может быть изменено, для
чего изменяются сопротивления резисторов
R5
и R6.
Выходные транзисторы VT7 и VT8, выполняют функции усилителей мощности, позволяют улучшить нагрузочную способность схемы и являются буферными каскадами для разделения нагрузку от переключателя токов (основной части схемы).
Схема ЭСЛ–элемента обладает большими функциональными возможностями по сравнению с элементами ТТЛ-логики, так как позволяет получать на выходе как инвертированный, так и неинвертированный входной сигнал, снимаемый с разных выходов.
При переключениях схемы транзисторы переключательного каскада работают в линейном режиме без насыщения и практически по схеме с ОБ, процесс переключения которой характеризуется параметром транзистора τα. Это обуславливает высокое быстродействие ЭСЛ-элемента по сравнению с другими логическими элементами. Так как схема ЭСЛ-элемента не имеет больших перепадов выходного тока (напряжения), которые характерны для ТТЛ- или ДТЛ-элемента, поэтому величины сопротивлений RК невелики и перезарядка паразитных ёмкостей в коллекторных цепях транзисторов протекает быстрее.
Существенным недостатком схемы отечественного ЭСЛ-элемента является напряжение отрицательной полярности. Тем самым затруднена связь ЭСЛ- элементов с элементной базой других интегральных серий.