Логические элементы с эмиттерными связями (ЭСЛ)

В логических схемах на биполярных транзисторах быстродействие растет, если удается избежать насыщения. Когда транзистор находится в насыщенном состоянии, не основные носители заряда мигрируют в зону базы через оба перехода и их избыток должен рассеяться прежде, чем транзистор сможет перейти в закрытое состояние.

В ЭСЛ состояние насыщения избегается путем строгого поддержания коллекторного тока в нужных пределах. Уровень коллекторного тока у транзистора в вентиле ЭСЛ управляется резистором (RE) подключенным к эмиттеру согласно рис.4.8.

Рис.4.8. Схема транзистора с эмиттерным резистором для ограничения

коллекторного тока.

Для ЭСЛ:

U_{питания} = -5,2 В

«1» ≈- 0,75 В

«0» ≈ -1,6 В

Основные различия:

1. ЭСЛ вентили отличаются очень высоким быстродействием около 2нс на переключение (ТТЛ ≈ 100нс)

2. Коэффициент разветвления очень высок благодаря большому входному импедансу

3. ТТЛ и ЭСЛ не совместимы по уровням логических сигналов

4. ЭСЛ обладают низкой помехозащищенностью

4.6 Интегральная инжекционная логика (И²Л)

Количество вентилей, которые можно упаковать в одной интегральной схеме (ИС) – важнейший показатель при реализации БИС. Вентили интегральной инжекционной логики (И²Л) обладают простой структурой, что позволяет организовывать высокую плотность их упаковки в ИС.

И²Л-вентили строятся на основе двухтранзисторной схемы (рис.4.9.). Здесь pnp-транзистор Т₁ с резистором R действуют как источник тока, подаваемого на базу npn-транзистора Т₂.

Рис.4.9. И²Л-инвертор

Коллекторный ток Т₁ идет на базу Т₂ при условии, что входная цепь не потребляет тока (вход разомкнут). Говорят, что этот ток «инжектируется» в базу Т₂; отсюда и название логического семейства. При этом Т₂ смещается в прямом направлении и открывается. Если вход подключен к земле, то ток проходящий через Т₁ пройдет во входную цепь, в результате Т₂ будет закрыт. Таким образом, когда вход вентиля разомкнут, его выход оказывается «заземленным»; если же вход «заземлен», то выход разомкнут.

Разомкнут – «1»

Заземлен – «0»

Рис.4.10. И²Л-вентиль с двумя входами, реализующий операцию ИЛИ-НЕ

Переключающиеся транзисторы И²Л-вентилей в проводящем состоянии достигают насыщения. Чтобы повысить быстродействие разработаны схемы с использованием диодов Шоттки.

И²Л-Шоттки обладает примерно вдвое большим быстродействием по сравнению с обычным И²Л схемами.