發射極耦合邏輯電路檢視原始碼討論檢視歷史
發射極耦合邏輯是數字邏輯的一種非飽和形式(簡稱ECL)，它可以消除影響速度特性的晶體管存儲時間，因而能實現高速運行。發射極耦合是指電路內的差動放大器以發射極相連接，使差動放大器的輸入阻抗高、電壓增益大電路的輸出部分為射極跟隨器，以便恢復邏輯電平，降低輸出阻抗，因而整個電路扇出容量大，驅動後續電路的能力強。當前在科學研究以及應用技術中要求數據獲取的速度越來越快，數據的容量也越來越大，因而高速邏輯以及寄存單元都由發射極合邏輯構成 [1] 。
- 中文名:發射極耦合邏輯電路
- 外文名:emitter coupled logic
- 學 科:信息科學
- 釋 義:數字邏輯的一種非飽和形式
- 應 用:用於構成超高速集成電路
- 簡 稱:ECL電路
簡介
發射極耦合邏輯電路(emitter coupled logic)是以多個晶體管的發射極相互耦合加上射極跟隨器組成的邏輯電路。簡稱ECL電路。ECL電路發展於20世紀50年代末期，是雙極型集成電路的基本電路形式。它是一種電流型開關電路，電路中的晶體管工作在非飽和狀態。ECL電路的特點是：開關速度快(1納秒左右)。比通常的晶體管晶體管邏輯電路開關速度快幾倍。可以很方便地組成擴充電路的邏輯功能，節省元件數。缺點是電路功耗大、電平閾值電壓隨溫度而漂移等。ECL電路主要用於構成超高速集成電路，如高速大型、巨型計算機等[2] 。
主要特點
1.工作速度高
ECL電路的傳輸時間為1-2ns，開關時間是非常短的，這主要是由於 ：
(1)晶體管均工作在非飽和狀態，因而消除了電荷存儲現象 。
(2)邏輯擺幅小即高、低電平之差僅為0.83V，又Rc1、Rc2的阻值很低，電平建立所需時間縮短，開關速度快 。
2.帶負載能力強
因為ECL電路是由T7，T8分別組成兩個射極輸出器作為輸出級的，射極輸出器輸出阻抗低，所以帶負載能力強，門電路可以得到很大的扇出係數。
3.邏輯功能較強
除具備或和或非反相輸出外，還可以把兩個門的輸出端直接並聯在一起，用來得到兩個輸出信號的邏輯或，這是所謂「線或」邏輯 。
ECL電路的缺點是功耗較大，同時由於邏輯振幅小，其抗干擾能力也較差 [3] 。
主要優點
ECL電路有如下幾個優點：
(1)ECL電路是目前各種數字集成電路中工作速度最快的種。電路中的晶體管導通時均為進入飽和狀態，這就從根本上消除了由於飽和導通而產生的電荷存儲效應 。
同時，由於電路中電阻阻值取得很小，邏輯擺幅低，從而有效地縮短了電路各節點電位的上升時間和下降時間。目前ECL門電路的傳輸延遲時間已能縮短至0.1ns以內 。
(2)因為輸出端採用了射極輸出結構，所以輸出內阻很低，帶負載能力很強 。
(3)由於ic1-5的大小設計近乎相等，所以在電路開關層中電源電流變化不大，電路內部的開關噪聲很低。
(4)ECL電路多設有互補的輸出端，同時還可以直接將輸出端並聯以實現線或邏輯功能，因而使用時十分方便、靈活 [4] 。
主要缺點
ECL電路的缺點也是很突出的，這主要表現在：
(1)功耗大。
由於電路中的電阻阻值都很小，而且三極管導通時又工作在非飽和狀態，所以功耗很大。從一定意義上來說，ECL電路的高速度是用多消耗功率的代價換取的。而且，功耗過大也嚴重地限制了集成度的提高 。
(2)輸出電平的穩定性較差。
因為電路中的三極管導通時處於非飽和狀態，而且輸出電平又直接與T7、T8的發射結壓降有關，所以輸出電平對電路參數的變化以及環境溫度的改變都比較敏感。
(3)噪聲容限比較低。
ECL電路的邏輯擺幅只有0.8V，直流噪聲容限僅200mV左右，因此抗干擾能力較差。
傳統的ECL以Vcc1=Vcc2=0V，VEE=-5.2V為工作電壓。
如果採用+5V電源供電，即將Vcc1=Vcc2接到正電源而VEE接到零點，這樣的電平通常被稱為PECL；如果採用+3.3V電源供電，則稱為LVPECL。
在使用PECL電路時要注意加電源去耦電路，以免受噪聲的干擾。輸出採用交流耦合還是直流耦合，對負載網絡的形式將會提出不同的需求 。
直流耦合的接口電路有兩種工作模式：其一，對應於近距離傳送的情況，採用發送端加到地偏置電阻，接收端加上端接電阻模式；其二，對應於較遠距離傳送的情況，採用接收端通過電阻對提供截止電平VTT和50Ω的匹配負載的模式。對於交流耦合的接口電路，也有一種標準工作模式，即發送端加到地偏置電阻，耦合電容靠近發送端放置，接收端通過電阻對提供共模電平VBB和50Ω的匹配負載的模式 。
連接技術
發射極耦合邏輯傳輸延遲小，信號傳送速度快，因而在電路板上信號通路都要按傳輸線形式。如果信號通路的傳輸延遲比信號上升時間短，則在上升時間的反射現象被掩蓋起來，看不到上沖或振鈴。對高速電路，信號的邊沿速度加快，則通路的長度必須縮短，否則就不能保持信號的完整性。ECL電路是高速電路，解決反射問題的辦法是傳送信號的通路必須阻抗匹配。一個系統往往由不少電路板構成，電路板之間的連接線往往比電路板上器件間的連接線長，因此，阻抗匹配、消除反射就更為重要 [5] 。
應用範圍
發射極耦合邏輯電路的最大特點是速度高、輸出阻抗低、噪聲低，因此很適用於高速數據通信、高速模數轉換、高速計數等方面。發射極耦合邏輯電路般工作於負電壓，這是由於負電壓工作時噪聲抑制性能好，因而可以用來構成大系統。發射極耦合邏輯電路也可以工作於正電壓(+5.2v)，VEE則接地，這種電路可以和T電路相連用，該功能專門由特殊設計的接口電路來完成 [6] 。