Элементы эмиттерно-связанной логики

Опубликовано 18.03.2011 Ведущий Валерий Харыбин

Схемотехника элементов эмиттерно-связанной логики (или ЭСЛ) основана на использовании дифференциального усилителя в режиме переключения тока. Элементы ЭСЛ в наше время являются самыми быстродействующими среди полупроводниковых элементов на основе кремния. Задержки распространения сигналов в элементах ЭСЛ составляют приблизительно 1 наносекунду.
Схема типового логического элемента ЭСЛ состоит из переключателя тока, источника опорного смещения и выходных эмиттерных повторителей.
Напряжение на открытом переходе база-эмиттер кремниевого транзистора является постоянным параметром и равняется 0,8 В. При описании работы элемента ЭСЛ применяют соглашение отрицательной логики:
значение логического нуля отображается высоким уровнем напряжения (минус 0,9 Вольт),
значение логической единицы – низким уровнем напряжения (минус 1,7 Вольт). Амплитуда логического сигнала составляет 0,8 Вольт.
Рассмотрим работу схемы.
Если хотя бы на один из входов подано напряжение минус 0,9 Вольт, соответствующее логическому нулю, то данный транзистор открывается, на него переключается ток IЭ, что создает на резисторе R1 падение напряжения минус 0,9 Вольт. При этом опорный транзистор VT3 закрыт и на резисторе R2 падение напряжения составляет минус 0,1 Вольт.
Если на всех входах поданы уровни логической единицы, то транзисторы VT1 и VT2 закрываются, а транзистор VT3 открывается и на него переключается ток IЭ. В этом случае падение напряжения на резисторе R1 равно минус 0,1 Вольт, а на резисторе R2 минус 0,9 Вольт. Эмиттерные повторители на транзисторах VT5 и VT6 смещают уровни сигналов, поступающих на их базы на 0,8 Вольт в сторону отрицательных сигналов
до значений, соответствующих уровням логического нуля и логической единицы.
В отрицательной логике элемент ЭСЛ реализует на прямом выходе функцию И, на инверсном выходе – функцию И-НЕ.
Особенностями схемотехники ЭСЛ являются:
возможность объединения выходов нескольких элементов для образования новых функций,
возможность работы на низкоомную нагрузку благодаря наличию эмиттерных повторителей,
независимость потребляемой мощности от частоты переключения,
высокая стабильность динамических параметров при изменении температуры и напряжения питания,
использование отрицательного источника питания и заземления коллекторных цепей, что уменьшает зависимость выходных сигналов от помех в шинах питания.
К недостаткам элементов ЭСЛ относят сложность схем, значительное потребление мощности и трудности согласования с микросхемами ТТЛ и ТТЛШ.