Эмиттерно-связанная логика

Основой эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) является быстродействующий переключатель тока (Рисунок 14,а). Он состоит из двух транзисторов, в коллекторную цепь которых включены резисторы нагрузки Rк, а в цепь эмиттеров обоих транзисторов -- общий резистор R_Э, по величине значительно больший Rк. На вход одного из транзисторов подаётся входной сигнал Uвх, а на вход другого – опорное напряжение Uоп. Схема симметрична, поэтому в исходном состоянии (Uвх=Uоп) и через оба транзистора протекают одинаковые токи. Через сопротивление Rэ протекает общий ток I₀

.

Таблица 7 Параметры некоторых серий логических элементов ТТЛ

ПАРАМЕТРЫ	СЕРИИ
Универ--сальные	Высокого быстродействия	Микромощные
133,155	К531	КР1531	К555	Кр1533
Входной ток мА Входной ток мА Выходное напряжение , В Выходное напряжение , В Коэффициент разветвления по выходу Коэффициент объединения по входу Время задержки распространения сигнала Потребляемый ток, мА: Допустимое напряжение помехи, В Напряжение питания, В Выходные токи, мА: Средняя потребляемая мощность на элемент, мВт	- 1,6 0,04 0,4 2,4     0,4 -0,4	- 2,0 0,05 0,5 2,7     4,8 0,3 -1	- 0,6 0,02 0,5 2,7     - 3,8 10,2 2,8 0,3 -1	- 0,36 0,02 0,5 2,7     4,4 1,6 0,3 -0,4	- 0,2 0,02 0,4 2,5     - 0,85 0,4 -0,4 1,2

Рисунок 14 Эмиттерно-связанная логика: а) переключатель тока;

б) упрощенная принципиальная схема

При увеличении Uвх ток через транзистор VT1 увеличивается, возрастает падение напряжения на сопротивлении Rэ, транзистор VT2 подзакрывается и ток через него уменьшается. При входном напряжении, равном уровню лог, «1» (Uвх=U¹⁾, транзистор VT2 закрывается и весь ток протекает через транзистор VT1. Параметры схемы и ток I₀ выбираются таким образом, чтобы транзистор VT1 в открытом состоянии работал в линейном режиме на границе области насыщения.

При уменьшении Uвх до уровня лог. «0» (Uвх=U⁰), наоборот, транзистор VT1 закрыт, а транзистор VT2 находится в линейном режиме на границе с областью насыщения.

В схеме ЭСЛ (Рисунок 14,б) параллельно транзистору VT1 включается ещё один или несколько транзисторов (в зависимости от коэффициента объединения по входу), которые составляют одно из плеч переключателя тока. К выходам ЛЭ для повышения нагрузочной способности подключены два эмиттерных повторителя VT4 и VT5.

При подаче на все входы или на один из них, например, первый, сигнала U_ВХ1=U¹, транзистор VT1 открывается и через него протекает ток I₀, а транзистор VT3 закрывается.

Таким образом, по первому выходу данная схема реализует логическую операцию ИЛИ-НЕ, а по второму – операцию ИЛИ. Нетрудно видеть, что

пороговое напряжение , логический перепад и помехоустойчивость схемы .

Входные токи элемента, а следовательно, и токи нагрузки ЭСЛ малы: ток равен базовому току транзистора, работающего на границе области насыщения, а не в области насыщения. Поэтому нагрузочная способность элемента велика и коэффициент разветвления достигает 20 и более

Поскольку логический перепад невелик, то нестабильность напряжения источника питания существенно влияет на помехоустойчивость ЭСЛ. Для повышения помехоустойчивости в схемах ЭСЛ заземляют не отрицательный полюс источника питания, а положительный. Это делается для того, чтобы большая доля напряжения помехи падала на большом сопротивлении Rэ и только малая её доля попадала на входы схемы.

При совместном использовании ЛЭ ЭСЛ и ТТЛ между ними приходится включать специальные микросхемы, которые согласуют уровни логических сигналов. Их называют преобразователями уровней (ПУ).

Высокое быстродействие ЭСЛ обусловлено следующими основными факторами:

1 Открытые транзисторы не находятся в насыщении, поэтому исключается этап рассасывания неосновных носителей в базах.

2 Управление входными транзисторами осуществляется от эмиттерных повторителей предшествующих элементов, которые, имея малое выходное сопротивление, обеспечивают большой базовый ток и, следовательно, малое время открывания и закрывания входных и опорного транзисторов.

3 Малый логический перепад сокращает до минимума время перезарядки паразитных емкостей элемента.

Все эти факторы в комплексе обеспечивают малое время фронта и среза выходного напряжения элементов ЭСЛ.

Для ЭСЛ характерны следующие средние параметры:

Перспективными считаются серии К500 и К1500, причём серия К1500 относится к числу субнаносекундных и имеет время задержки распространения менее 1 нс. (Таблица 8).

Таблица 8 Параметры основных серий ЛЭ ЭСЛ

Параметры	Серии
К500	К1500
Входной ток ,мА Входной ток мА Выходное напряжение В Выходное напряжение В Выходное пороговое напряжение, В: Время задержки распространения, нс Допустимое напряжение помехи, В Коэффициент разветвления Напряжение питания, В Потребляемая мощность на элемент, мВт	0,265 0,0005 -1,85…--1,65 -0,96… - 0,81   - 1,63 - 0,98 2,9 0,125 -5,2; -2,0 8…25	0,35 0,0005 -1,81…--1,62 -1,025…-0,88   - 1,61 - 1,035 1,5 0,125 -- -4,5; -2,0