ECL逻辑门的特点和使用场合
常用电平标准的讨论(TTL,ECL,PECL,LVDS,CMOS,CML,GTL,HSTL,SSTL)
常用电平标准的讨论（TTL，ECL，PECL，LVDS、CMOS、CML, GTL, HSTL, SSTL）部分资料上说它们的逻辑标准,门限都是一样的,就是供电大小不同,这两种电平的区别就是这些么?是否LVTTL电平无法直接驱动TTL电路呢?另外,"因为2.4V与5V之间还有很大空闲，对改善噪声容限并没什么好处，又会白白增大系统功耗，还会影响速度。
" 中,关于改善噪声容限和系统功耗部分大家还有更深入的解释么?简单列个表把Voh Vol Vih Vil VccTTL 2.4 0.4 2.0 0.8 5CMOS 4.44 0.5 3.5 1.5 5LVTTL 2.4 0.4 2.0 0.8 3.3LVCMOS 2.4 0.5 2.0 0.8 3.3SSTL_2 1.82 0.68 1.43 1.07 2.5根据上表所示，LVTTL可以驱动TTL，至于噪声，功耗问题小弟就不理解了，希望高手赐教！TTL 和LVTTL 的转换电平是相同的, TTL 产生于1970 年代初, 当时逻辑电路的电源电压标准只有5V 一种, TTL 的高电平干扰容限比低电平干扰容限大. CMOS 在晚十几年后才形成规模生产, 转换电平是电源电压的一半. 1990 年代才产生了3.3V/2.5V 等不同的电源标准, 于是重新设计了一部分TTL 电路成为LVTTL.LVTTLTTL 和LVTTL 的转换电平是相同的, TTL 产生于1970 年代初, 当时逻辑电路的电源电压标准只有5V 一种, TTL 的高电平干扰容限比低电平干扰容限大. CMOS 在晚十几年后才形成规模生产, 转换电平是电源电压的一半. 1990 年代才产生了3.3V/2.5V 等不同的电源标准, 于是重新设计了一部分TTL 电路成为LVTTL.ECL电路是射极耦合逻辑（Emitter Couple Logic）集成电路的简称与TTL电路不同，ECL电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态所以，ECL电路的最大优点是具有相当高的速度这种电路的平均延迟时间可达几个毫微秒甚至亚毫微秒数量级,这使得ECL集成电路在高速和超高速数字系统中充当无以匹敌的角色。
数字集成电路的分类
数字集成电路的分类数字集成电路有多种分类方法，以下是几种常用的分类方法。
1.按结构工艺分按结构工艺分类，数字集成电路可以分为厚膜集成电路、薄膜集成电路、混合集成电路、半导体集成电路四大类。
图如下所示。
世界上生产最多、使用最多的为半导体集成电路。
半导体数字集成电路（以下简称数字集成电路）主要分为TTL、CMOS、ECL三大类。
ECL、TTL为双极型集成电路，构成的基本元器件为双极型半导体器件，其主要特点是速度快、负载能力强，但功耗较大、集成度较低。
双极型集成电路主要有TTL(Transistor-Transistor Logic)电路、ECL(Emitter Coupled Logic)电路和I２L(Integrated Injection Logic)电路等类型。
其中TTL电路的性能价格比最佳，故应用最广泛。
ECL，即发射极耦合逻辑电路，也称电流开关型逻辑电路。
它是利用运放原理通过晶体管射极耦合实现的门电路。
在所有数字电路中，它工作速度最高，其平均延迟时间tpd可小至1ns。
这种门电路输出阻抗低，负载能力强。
它的主要缺点是抗干扰能力差，电路功耗大。
MOS电路为单极型集成电路，又称为MOS集成电路，它采用金属－氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor,缩写为MOSFET)制造，其主要特点是结构简单、制造方便、集成度高、功耗低，但速度较慢。
MOS集成电路又分为PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor，P沟道金属氧化物半导体)、NMOS(N-channel Metal Oxide Semiconductor，N沟道金属氧化物半导体)和CMOS(Complement Metal Oxide Semiconductor，复合互补金属氧化物半导体)等类型。
MOS电路中应用最广泛的为CMOS电路，CMOS数字电路中，应用最广泛的为4000、4500系列，它不但适用于通用逻辑电路的设计，而且综合性能也很好，它与TTL电路一起成为数字集成电路中两大主流产品。
数字电子技术基础第三版第二章答案
第二章逻辑门电路第一节重点与难点一、重点：1．TTL与非门外特性（1)电压传输特性及输入噪声容限：由电压传输特性曲线可以得出与非门的输出信号随输入信号的变化情况，同时还可以得出反映与非门抗干扰能力的参数U on、U off、U NH和U NL.开门电平U ON是保证输出电平为最高低电平时输入高电平的最小值。
关门电平U OFF是保证输出电平为最小高电平时，所允许的输入低电平的最大值.（2）输入特性：描述与非门对信号源的负载效应.根据输入端电平的高低，与非门呈现出不同的负载效应,当输入端为低电平U IL时，与非门对信号源是灌电流负载，输入低电平电流I IL通常为1～1.4mA.当输入端为高电平U IH时，与非门对信号源呈现拉电流负载,输入高电平电流I IH通常小于50μA。
(3)输入负载特性:实际应用中，往往遇到在与非门输入端与地或信号源之间接入电阻的情况,电阻的取值不同，将影响相应输入端的电平取值。
当R≤关门电阻R OFF时，相应的输入端相当于输入低电平；当R≥ 开门电阻R ON时,相应的输入端相当于输入高电平.2．其它类型的TTL门电路（1）集电极开路与非门（OC门)多个TTL与非门输出端不能直接并联使用，实现线与功能.而集电极开路与非门（OC 门）输出端可以直接相连，实现线与的功能，它与普通的TTL与非门的差别在于用外接电阻代替复合管。
（2）三态门TSL三态门即保持推拉式输出级的优点，又能实现线与功能。
它的输出除了具有一般与非门的两种状态外,还具有高输出阻抗的第三个状态，称为高阻态，又称禁止态。
处于何种状态由使能端控制.3．CMOS逻辑门电路CMOS反相器和CMOS传输门是CMOS逻辑门电路的最基本单元电路，由此可以构成各种CMOS逻辑电路.当CMOS反相器处于稳态时，无论输出高电平还是低电平,两管中总有一管导通,一管截止，电源仅向反相器提供nA级电流，功耗非常小.CMOS器件门限电平U TH近似等于1/2U DD，可获得最大限度的输入端噪声容限U NH和U NL=1/2U DD。
各种电平标准的讨论(TTL,ECL,PECL,LVDS、CMOS、CML, GTL, HSTL, SSTL.......)
各种电平标准的讨论（TTL，ECL，PECL，LVDS、CMOS、CML, GTL,HSTL, SSTL.......）ECL电路是射极耦合逻辑（Emitter Couple Logic）集成电路的简称与TTL电路不同，ECL电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态所以，ECL电路的最大优点是具有相当高的速度这种电路的平均延迟时间可达几个毫微秒甚至亚毫微秒数量级,这使得ECL集成电路在高速和超高速数字系统中充当无以匹敌的角色。
ECL电路的逻辑摆幅较小（仅约 0.8V ，而 TTL 的逻辑摆幅约为2.0V ），当电路从一种状态过渡到另一种状态时，对寄生电容的充放电时间将减少，这也是 ECL电路具有高开关速度的重要原因。
但逻辑摆幅小，对抗干扰能力不利。
由于单元门的开关管对是轮流导通的，对整个电路来讲没有“截止”状态，所以单元电路的功耗较大。
从电路的逻辑功能来看， ECL 集成电路具有互补的输出，这意味着同时可以获得两种逻辑电平输出，这将大大简化逻辑系统的设计。
ECL集成电路的开关管对的发射极具有很大的反馈电阻，又是射极跟随器输出，故这种电路具有很高的输入阻抗和低的输出阻抗。
射极跟随器输出同时还具有对逻辑信号的缓冲作用。
在通用的电子器件设备中，TTL和CMOS电路的应用非常广泛。
但是面对现在系统日益复杂，传输的数据量越来越大，实时性要求越来越高，传输距离越来越长的发展趋势，掌握高速数据传输的逻辑电平知识和设计能力就显得更加迫切了。
1. 几种常用高速逻辑电平1.1LVDS电平LVDS（Low Voltage Differential Signal）即低电压差分信号，LVDS 接口又称RS644总线接口，是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。
LVDS的典型工作原理如图1所示。
最基本的LVDS器件就是LVDS驱动器和接收器。
LVDS的驱动器由驱动差分线对的电流源组成，电流通常为3.5 mA。
如何选择适合的逻辑门
如何选择适合的逻辑门适用逻辑门是电子电路设计中的重要环节，正确选择适合的逻辑门可以提高电路的功能和性能。
本文将介绍如何选择适合的逻辑门，包括逻辑门的种类、特点和应用场景等方面。
一、逻辑门的种类和特点逻辑门是由多个晶体管组成的基本电子元件，常见的逻辑门包括与门、或门、非门、与非门、或非门等。
每种逻辑门都有各自的特点和功能。
1. 与门（AND gate）：与门是将多个输入信号进行逻辑与运算的门电路。
只有当所有输入信号均为高电平时，输出才为高电平，否则输出为低电平。
与门适用于要求多个条件同时满足的逻辑运算。
2. 或门（OR gate）：或门是将多个输入信号进行逻辑或运算的门电路。
只要有一个或多个输入信号为高电平时，输出就为高电平。
或门适用于多个条件中满足任意一个即可的逻辑运算。
3. 非门（NOT gate）：非门是将输入信号进行逻辑非运算的门电路。
输入信号为高电平时，输出为低电平；输入信号为低电平时，输出为高电平。
非门适用于对输入信号进行取反的逻辑运算。
4. 与非门（NAND gate）：与非门结合了与门和非门的功能，是将多个输入信号进行逻辑与运算后再取反的门电路。
只有当所有输入信号均为高电平时，输出为低电平；其余情况下，输出为高电平。
5. 或非门（NOR gate）：或非门结合了或门和非门的功能，是将多个输入信号进行逻辑或运算后再取反的门电路。
只要有一个或多个输入信号为高电平时，输出为低电平；当所有输入信号均为低电平时，输出为高电平。
二、如何选择适合的逻辑门在选择适合的逻辑门时，需要考虑以下几个方面：1. 逻辑运算需求：首先需要明确所需的逻辑运算类型，是与运算、或运算还是其他。
2. 输入信号数量：根据逻辑运算的条件，确定所需的输入信号数量。
3. 输出信号要求：确定逻辑门的输出信号类型，是单一输出还是多路输出。
4. 电压和功耗要求：根据具体应用场景，考虑电路的工作电压范围和功耗限制。
5. 响应速度：对于需要高速响应的电路，选择延迟时间较短的逻辑门。
ECL集成电路E12040鉴频∕鉴相器原理分析
ECL集成电路E12040鉴频∕鉴相器原理分析作者：汪杰来源：《科学与财富》2018年第02期摘要：鉴频/鉴相技术广泛应用于卫星、无线通信和广播电视接收技术中。
本文介绍ECL 电路的逻辑功能；及由ECL集成E12040电路构成的数字鉴频/鉴相器的原理，分析其鉴频/鉴相的工作过程。
关键词：ECL电路，鉴频/鉴相器ECL集成电路其逻辑功能具有“ 或”，“ 或非”门电路的逻辑功能，而其完成“ 或”，“ 或非”逻辑功能的是集成块中的一个差分放大器。
ECL电路的特点，具有速度快、逻辑功能强，扇出能力大等优点。
ECL数字鉴相器，它具有数字鉴频∕鉴相功能。
其原理：当两个输入信号（脉冲序列），分别代表各自的相位。
经鉴相器比较这两个脉冲序列的频率和相位即可得到与频率和相位差有关的输出。
因它兼具鉴频作用，故称鉴频∕鉴相器。
为了便于对E12040鉴相器中的逻辑关系进行分析，在此先熟悉一下“或非门”组成的R-S 触发器逻辑关系。
由“或非门”组成的R-S触发器电路如下图1-2其逻辑关系如下：S=1 R=0 Q=0 Q=1触发器置“1”。
S=0 R=1 Q=1 Q=0触发器置“0”。
S=0 R=0 触发器状态不变。
S=1 R=1 此时破坏了触发器的正常工作，不允许这种情况。
这就是由“或非门”组成的R—S触发器逻辑关系。
熟悉了“或非门”构成的R-S的输入与输出的逻辑关系后，下面对E12040进行分析。
E12040的内部电路如图1-3：由E12040内部电路知，E12040鉴相器是由九个“或非门”组成。
其中的两个R-S触发器都是由两个“或非门”构成，G1-G3和G2-G4构成一个R-S触发器。
当有两个信号输入时，则就比较两输入脉冲信号的频率和相位，在输出端U或D就有相应的正脉冲输出，这输出的正脉冲电压就是与频率和相位相关的电压，经滤波后去调节压控振荡器的频率和相位，使其与输入信号的频率和相位同步，环路即被锁定。
下面通过两个信号R和V的频率fR和fV相同，（但相位QR和QV不同）以及fR和fV 不同的两种情况来进一步具体说明E12040鉴频/鉴相器的工作原理。
ecl,什么是ecl,射极耦合逻辑是什么意思
ECL,什么是ECL,射极耦合逻辑是什么意思？ECL,什么是ECL,射极耦合逻辑是什么意思？ECL的定义ECL(Emitter Coupled Logic)，中文译名“射极耦合逻辑”，是一种适合于高性能高速设计的数字逻辑，其工艺如下图，由一个恒流源式差放电路的输入端接收输入信号，由差放电路的输出端接射随器形成输出。
图1 ECL工艺原理图【注意】图中的下拉电阻R必不可少，它在射随器输出与一个小于输出低电平VOL的电压之间，提供一个使射随器工作于放大区的直流偏置。
很多工程师在设计ECL电路时会漏掉这个电阻，导致ECL输出电路无法工作。
ECL逻辑的分类ECL器件有两个供电电压VCC和VEE。
当VEE接地时，VCC接正电压，这时的逻辑称为PECL(Positive ECL)；当VCC接地时，VEE接负电压，这时的逻辑称为NECL(Negative ECL)，一般狭义的ECL指的就是NECL。
起初的PECL器件是将VCC接+5V，后来为了直接利用广泛使用的3.3V和2.5V电压,出现了VCC=3.3V的LVPECL(Low Voltage PECL)和VCC=2.5V的2.5VPECL，有时把VCC=3.3V和2.5V的情况统称为LVPECL。
NECL也有同样的情况。
下面给出ONSEMI对ECL的电压分类的表：表1根据电压供应对ECL的分类需要指出的是，PECL和ECL并不是指两种不同的ECL器件，而是同一个ECL器件在不同电压供应下的表现。
也就是说，一个ECL器件，当你给它的电压供应是VCC=5V，VEE=0V时，它就称为PECL，当你给它的电压供应是VCC=0V，VEE=-5V时，它就称为NECL，如此而已。
1.3 ECL逻辑适合高速设计的特点相对于传统的CMOS和TTL工艺，ECL具有以下适合高速电路的特点：1．ECL的低输出阻抗(6～8ohm)和高输入阻抗(可以看作无穷大)使之可以适合于驱动长的可控阻抗传输线。
常用电平标准（TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、。。。
常⽤电平标准（TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、。
现在常⽤的电平标准有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，还有⼀些速度⽐较⾼的LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。
下⾯简单介绍⼀下各⾃的供电电源、电平标准以及使⽤注意事项。
TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。
Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
因为2.4V与5V之间还有很⼤空闲，对改善噪声容限并没什么好处，⼜会⽩⽩增⼤系统功耗，还会影响速度。
所以后来就把⼀部分“砍”掉了。
也就是后⾯的LVTTL。
LVTTL⼜分3.3V、2.5V以及更低电压的LVTTL(Low Voltage TTL)。
3.3V LVTTL： Vcc：3.3V；VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
2.5V LVTTL： Vcc：2.5V；VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。
更低的LVTTL不常⽤就先不讲了。
多⽤在处理器等⾼速芯⽚，使⽤时查看芯⽚⼿册就OK了。
TTL使⽤注意： TTL电平⼀般过冲都会⽐较严重，可能在始端串22欧或33欧电阻； TTL电平输⼊脚悬空时是内部认为是⾼电平。
要下拉的话应⽤1k以下电阻下拉。
TTL输出不能驱动CMOS输⼊。
CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor PMOS+NMOS。
Vcc：5V；VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5V。
相对TTL有了更⼤的噪声容限，输⼊阻抗远⼤于TTL输⼊阻抗。
数字电路ECL技术
数字电路ECL技术数字电路ECL技术（Emitter-Coupled Logic）是一种高速、低功耗的数字电路设计技术，广泛应用于高性能计算、通信和测量设备中。
本文将介绍ECL技术的原理、特点以及其在实际应用中的优势。
ECL技术是一种差分逻辑技术，它基于晶体管的共射结构。
与传统的CMOS（互补金属氧化物半导体）技术相比，ECL技术在速度和功耗方面具有显著的优势。
在ECL电路中，输入电压变化会引起电流的变化，而不是电压的变化，这使得ECL电路可以实现非常低的传输延迟。
另外，ECL技术还具有抗噪能力强、抗辐射能力强等特点，适用于高可靠性和高稳定性要求的应用场景。
ECL电路的核心是差分放大器，它由两个共射晶体管和一个稳压电源构成。
当输入信号变化时，差分放大器会通过电流变化来放大信号。
差分放大器的输出与输入信号之间存在一定的差异电压，这称为差模电压。
通过引入偏置电源和负反馈电路，可以使得差模电压保持在一个恒定的值，从而实现稳定的操作。
ECL技术的特点之一是工作电源电压较高，通常为负电源，可达到-5V或更低。
这种高电压工作使得ECL电路具有更大的噪声裕度，提高了抗噪能力。
同时，高电压还使得ECL电路的输出电平较高，有利于提高电路的驱动能力和抗干扰能力。
另一个重要特点是高速运算。
由于ECL电路采用电流模式传输数据，在信号在电流传输时可以达到较高的速度。
此外，由于ECL技术的共射结构，晶体管的输出响应时间极短，可以实现纳秒级的响应速度，因此ECL电路非常适用于高速计算和通信领域。
除了高速和低功耗外，ECL技术还具有较强的抗辐射能力，这使得它在航天、核能和军事应用中具有重要地位。
对于这些特殊环境，电路对辐射的抗干扰能力至关重要，而ECL技术由于其特殊的差分放大器结构，可以有效地抑制辐射干扰。
尽管ECL技术在一些方面表现出优势，但也存在一些限制。
首先，由于工作电压较高，ECL电路的功耗相对较大，不适用于低功耗应用。
各种电平标准的讨论(TTL,ECL,PECL,LVDS,CMOS,CML)
ECL电路是射极耦合逻辑（Emitter Couple Logic）集成电路的简称与TTL电路不同，ECL电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态所以，ECL电路的最大优点是具有相当高的速度这种电路的平均延迟时间可达几个毫微秒甚至亚毫微秒数量级,这使得ECL集成电路在高速和超高速数字系统中充当无以匹敌的角色。
ECL电路的逻辑摆幅较小（仅约 0.8V ，而 TTL 的逻辑摆幅约为 2.0V ），当电路从一种状态过渡到另一种状态时，对寄生电容的充放电时间将减少，这也是ECL电路具有高开关速度的重要原因。
但逻辑摆幅小，对抗干扰能力不利。
由于单元门的开关管对是轮流导通的，对整个电路来讲没有“截止”状态，所以单元电路的功耗较大。
从电路的逻辑功能来看， ECL 集成电路具有互补的输出，这意味着同时可以获得两种逻辑电平输出，这将大大简化逻辑系统的设计。
ECL集成电路的开关管对的发射极具有很大的反馈电阻，又是射极跟随器输出，故这种电路具有很高的输入阻抗和低的输出阻抗。
射极跟随器输出同时还具有对逻辑信号的缓冲作用。
在通用的电子器件设备中，TTL和CMOS电路的应用非常广泛。
但是面对现在系统日益复杂，传输的数据量越来越大，实时性要求越来越高，传输距离越来越长的发展趋势，掌握高速数据传输的逻辑电平知识和设计能力就显得更加迫切了。
1 几种常用高速逻辑电平1.1LVDS电平LVDS（Low Voltage Differential Signal）即低电压差分信号，LVDS接口又称RS644总线接口，是20世纪90年代才出现的一种数据传输和接口技术。
LVDS的典型工作原理如图1所示。
最基本的LVDS器件就是LVDS驱动器和接收器。
LVDS 的驱动器由驱动差分线对的电流源组成，电流通常为3.5 mA。
LVDS接收器具有很高的输入阻抗，因此驱动器输出的大部分电流都流过100 Ω的匹配电阻，并在接收器的输入端产生大约350 mV的电压。
ECL电路
什么是ECL？ECL电路是射极耦合逻辑（Emitter Couple Logic）集成电路的简称与TTL电路不同，ECL电路的最大特点是其基本门电路工作在非饱和状态所以，ECL电路的最大优点是具有相当高的速度这种电路的平均延迟时间可达几个毫微秒甚至亚毫微秒数量级这使得ECL集成电路在高速和超高速数字系统中充当无以匹敌的角色ECL的全称是发射极耦合逻辑集成电路（Emitter Coupled Logic IC）。
这是一种使晶体管工作在非饱和状态的电流开关电路，亦称电流型数字电路。
其主要特点是速度极快（延迟时间仅1ns左右），工作频率很高（几百兆赫至1.5GHz），输出能力强、噪声低，可广泛用于数字通信、雷达等领域。
ECL电路的缺点是功耗高、噪声容限低，价格昂贵。
ECL的正电源电压为UCC，负电源电压是UEE。
为提高抗干扰能力，将UCC接地，采用负电源供电。
标准ECL电路的UCC＝0V，UEE＝－5.2V。
ECL电路是射极耦合逻辑（Emitter Couple Logic）集成电路的简称与TTL电路不同，ECL 电路的最大优点是具有相当高的速度，这种电路的平均延迟时间可达几个毫微秒甚至亚毫微秒数量级，这使得ECL集成电路在高速和超高速数字系统中充当无以匹敌的角色。
电路结构及工作原理电路结构及工作原理与其它数字集成电路一样，ECL集成电路的逻辑功能也可以归结为基本门电路的工作过程。
ECL集成电路的基本门为一差分管对，其电路形式如图所示：图中第I部分为基本门电路，完成“或/或非”功能；第II部分为射级跟随器，完成输出及隔离功能；第III部分为基准源电路具有温度补偿功能。
你看出来了吗？ECL集成电路的特点ECL集成电路的特点：在正常工作状态下，ECL电路中的晶体管是工作于线性区或截止区的。
因此，ECL集成电路被称为非饱和型。
ECL电路的逻辑摆幅较小（仅约0.8V，而TTL的逻辑摆幅约为2.0V），当电路从一种状态过渡到另一种状态时，对寄生电容的充放电时间将减少，这也是ECL电路具有高开关速度的重要原因。
第五章 ECL电路
ECL核心部分：Q1A,Q1B,Q2,RC1,RC2,RE组成的射极耦合 电流开关： 1）仅对信号起传递作用，由于RE很大，所以负反馈很强， 使输入阻抗很高，且使晶体管稳定的工作在放大区。 2）使用负电源VEE＝-5.2V，VCC＝0V，电路速度快， 交流性能好，且以地做参考电平较稳定 3）工作过程：。。。
第五章 发射极耦合逻辑（ECL）电路
ECL电路工作时晶体管工作在放大区或截止区，不进 入饱和区，也没有STTL电路因采用SBD箝位晶体管带来 的附加电容，因而ECL电路速度很高。
但其速度的提高是以牺牲功耗换取的。 ECL空载每门平均功耗25mW左右 TTL约10mW
5.1.1 ECL电路的工作原理
N1 N2
为什么O1,O2点与，而N1,N2线或？ O1,O2有一点为0，O输出0 N1,N2线或（N=N1+N2）原因： N1,N2有一点为1，N输出1
下级ECL输入端
5.3 ECL电路的版图设计特点
1.划分隔离区 2.元器件的设计 3.布局布线
定偏管：Q2 Q5,D1,D2,R1,R2构成参考电压源 Q3,Q4为射极开路的射极输出器： 作用：（1）保持输出相位不变，逻辑关系不变
（2）进行电平移位 ECL电路的输出高/低电平比输入高/低电平高约0.8V
Vi
Байду номын сангаас
低 -1.75V
高 -0.924V
Vo
-0.98V
0V
ECL电路的电平移位示意图：
－0.98V或0V
－0.98-0.8＝－1.78V 0－0.8＝－0.8V
5.1.2 ECL电路分析
ECL电路具有很强的逻辑灵活性，通过增加射 极跟随器，可以使ECL电路具有多个“或/或非” 输出 :
第5章-ECL电路
2、电流开关晶体管特性要求一致，尺寸相同，
位臵靠近。
3、除偏臵电源外，所有晶体管图形尺寸尽可能 小，并尽量减小后，以提高，改善响应速度。 4、所有输出管应特性一致，故图形尺寸一致，臵 于同一隔离区，以保证各端输出等电平。
5-2 I2L电路
一、工作原理 1、I2L电路的由来 I2L电路又称并合晶体管逻辑（MTL）、诞 生于七二年具有集成度高，电路优值小，工艺及 版图简单，且与模拟IC及其它数字IC工艺相容等 优点。它的出现，标志着双极型IC在集成度及功 耗方面的一次重大突破。 回顾双极型逻辑IC的发展历史，最早考虑集 成的是DCTL，由于抢电流的致使弱点，DCTL并 未得到实际应用。最早集成的电路RTL，为改善 响应速度，出现了RCTL，制作上的困难导致 DTL的诞生，对速度的考虑发明了TTL，随之是 四管单元，五管单元，六管单元。
此时： VE =VOH -VBE1
VC1 =0V=高电平 VC2 =- 2 IE2 R C2
设A，B全为低电平，T1截止，T2导通 VC1高电平 VC2低电平 VC2 =0V=高电平
VC1 =-1IE1R C1 =低电平
故：
VC1 =A+B VC2 =A+B
2：射随器输出 由T3，T4，RO1，R02构成。
I RE Vi VBB VBB VE I ES exp[ ] 1 exp( ) VT VT
又
Vi VBB VE VBB VT ln VT ln 1 exp( ) I ES VT Vnor 1 I E1 RC1 VBE I RE
T1基极电位变化幅度小，相当于定偏
管电流作为输入信号，通过射极传递 到集电极，故T1类似于共基使用，频 响好。
ecl转ttl电路
ecl转ttl电路【原创版】目录1.ECL 和 TTL 电路的定义和特点2.ECL 转 TTL 电路的必要性3.ECL 转 TTL 电路的实现方法4.ECL 转 TTL 电路的应用实例5.ECL 转 TTL 电路的优缺点分析正文一、ECL 和 TTL 电路的定义和特点ECL（Emitter Coupled Logic，发射极耦合逻辑）电路和 TTL （Transistor-Transistor Logic，晶体管 - 晶体管逻辑）电路都是数字集成电路的一种，被广泛应用于数字电子设备中。
ECL 电路是一种电流型逻辑电路，其特点是电源电压与负电源电压相差很大，因此，其输入和输出信号的电流也很大。
ECL 电路的工作速度较快，但功耗相对较大。
TTL 电路则是一种电压型逻辑电路，其特点是输入和输出信号的电压相差很大，因此，其功耗较小，工作速度也相对较慢。
二、ECL 转 TTL 电路的必要性由于 ECL 电路的功耗较大，而 TTL 电路的功耗较小，因此在实际应用中，经常需要将 ECL 电路转换为 TTL 电路，以降低整个系统的功耗。
三、ECL 转 TTL 电路的实现方法ECL 转 TTL 电路的实现方法主要有两种，一种是使用专门的 ECL 转 TTL 电路芯片，另一种是使用模拟开关进行转换。
使用专门的 ECL 转 TTL 电路芯片，可以实现 ECL 电路和 TTL 电路之间的电平转换，从而实现 ECL 转 TTL。
使用模拟开关进行转换，则需要根据 ECL 电路的输入和输出信号的电平，控制模拟开关的开关状态，从而实现 ECL 转 TTL。
四、ECL 转 TTL 电路的应用实例ECL 转 TTL 电路广泛应用于各种数字电子设备中，例如，计算机、数字信号处理器、数字示波器等。
五、ECL 转 TTL 电路的优缺点分析ECL 转 TTL 电路的优点是可以实现 ECL 电路和 TTL 电路之间的电平转换，从而降低整个系统的功耗。
ECL集成电路的特点
ECL集成电路的特点
在正常工作状态下，ECL电路中的晶体管是工作于线性区或截止区的。
因此，ECL集成电路被称为非饱和型。
ECL电路的逻辑摆幅较小（仅约0.8V，而TTL的逻辑摆幅约为2.0V），当电路从一种状态过渡到另一种状态时，对寄生电容的充放电时间将减少，这也是ECL电路具有高开关速度的重要原因。
但逻辑摆幅小，对抗干扰能力不利。
由于单元门的开关管对是轮流导通的，对整个电路来讲没有“截止”状态，所以单元电路的功耗较大。
从电路的逻辑功能来看，ECL集成电路具有互补的输出，这意味着同时可以获得两种逻辑电平输出，这将大大简化逻辑系统的设计。
ECL集成电路的开关管对的发射极具有很大的反馈电阻，又是射极跟随器输出，故这种电路具有很高的输入阻抗和低的输出阻抗。
射极跟随器输出同时还具有对逻辑信号的缓冲作用。
ecl原理
ecl原理ECL（Emitter-Coupled Logic）原理是一种采用电流模式工作的数字逻辑电路设计方法。
它最早由美国波音公司的D. L. Kenington于1958年提出，后来由Motorola公司推广使用。
ECL电路采用了“NPN电流开关”的原理，其中一个电平被定义为逻辑“1”，而另一个电平被定义为逻辑“0”。
与传统的逻辑电路技术（如TTL和CMOS）不同，ECL电路在正常工作时，始终处于高速饱和状态。
ECL电路的关键组成部分是互补差动对（complementary differential pair）和电流切换器（current switch）。
互补差动对由一对NPN晶体管和一对PNP晶体管组成，它们相互连接并在一个共同的节点上工作。
当输入电压变化时，互补差动对产生一个小的差异电流，并将其传递给电流切换器进行下一级的信号处理。
ECL电路的一个主要优点是它的速度非常快，因为它不受晶体管进入/退出饱和状态的时间限制，而是采用电流的上升和下降来表示数据的转换。
另外，由于ECL电路在正常工作时处于饱和状态，它的功耗相对较低，从而减少了热量的产生。
然而，ECL电路存在一些缺点。
首先，ECL电路需要较高的电源电压，通常为-5.2V和-5.5V之间，这增加了系统设计和集成的复杂性。
其次，由于ECL电路的工作原理，它对噪音和干扰非常敏感，因此需要额外的措施来保证信号的可靠性和稳定性。
尽管ECL电路在一些特定应用中仍被广泛使用，如超高速计算和通信系统，但随着CMOS技术的快速发展，ECL电路已逐渐被CMOS替代。
CMOS电路在功耗、噪音抑制和集成度方面具有优势，并且更容易实现复杂的功能。
总的来说，ECL原理通过采用电流模式工作的方法，在一定程度上提高了数字电路的速度和可靠性，但也存在一些局限性，随着技术的不断发展，CMOS等其他技术逐渐取代了ECL的应用。
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ECL逻辑门的特点和使用场合逻辑门电路是数字电路中最基本的逻辑元件，逻辑门可以组合使用实现更为复杂的逻辑运算。
常见的逻辑门有TTL逻辑门电路、COMS逻辑门电路和TTl逻辑门电路。
ECL(Emitter Coupled Logic)即发射极耦合逻辑电路，也称电流开关型逻辑电路。
它以多个晶体管的发射极相互耦合加上射极跟随器组成的电路,简称ECL 电路。
其基本单元电路由提供“或”、“或非”逻辑功能的电流开关和完成电平位移与级联的射极跟随器两部分组成。
逻辑功能的灵活性。
使用ECL电路的互补输入输出,同相集电极的“点与”,跟随器输出的“线或”，以及多层逻辑门的“串联与”等，可以扩充电路的逻辑功能，节省电路功耗和元件数，为电路的逻辑设计和逻辑运用带来灵活性和方便性。
ECL 电路的缺点是电路功耗大、电平阈值电压随温度而漂移等。
一、ECL门电路的主要特点：
（1）速度快。
ECL 门电路工作速度快的主要原因：①开关管导通时工作在非饱和状态，消除了存储电荷的影响；②逻辑摆幅小，仅为 0.8V。
同时集电极负载电阻也很小，因而缩短了寄生电容的充放电时间。
（2）带负载能力强。
由于 ECL 门电路的射极耦合电阻较集电极电阻大得多，因而输入阻抗高；输出电路是工作在放大状态的射极跟随器，其输出阻抗很低，因而 ECL 门电路带负载能力强。
（3）逻辑功能强。
ECL 门电路具有互补输出的特点，它能同时实现或/或非功能，因而使用灵活。
（4）功耗大。
ECL 门电路的功耗包括电流开关、参考电源和射极跟随器输出三部分，因此功耗较大。
（5）抗干扰能力差。
因为 ECL 门电路的逻辑摆幅小，噪声容限低（约 0.3V），所以抗干扰能力较低。
二、ECL门电路的逻辑关系：
ECL 门电路属于双极型数字集成电路。
TTL 门电路中，三极管工作于饱和、截止状态。
三极管导通时工作在饱和状态，管内的存储电荷限制了电路的工作速度，尽管采取了一系列改进措施，但都不是提高工作速度的根本办法。
ECL 门电路就是为了满足更高的速度要求而发展起来的一种高速逻辑电路。
它采用了高速电流开关型电路，内部三极管工作在放大区或截止区，这就从根本上克服了因饱和而产生的存储电荷对速度的影响。
ECL门电路的平均传输延迟时间可达2ns以下，是目前各类数字集成电路中速度最快的电路。
它广泛用于高速大型电子计算机、数字通信系统和高精度测试设备等方面。
下图图一为实用的 ECL 或/或非门典型电路及逻辑符号。
它由电流开关、基准电压和射极输出三个部分组成。
A 、B 为输入信号，F1、F2为输出信号。
为了解决输出高、低电平和输入高、低电平不一致的问题，图一电流开关的两个输出端各加一级射极跟随器（VT4、VT5），并使它们的 be 结正向压降都做成 0.8V 。
这样，电流开关输出的高、低电平，经射极跟随器后均下移 0.8V ，即高、低电平分别为-0.8V 和-1.6V ，从而使电路输出的高、低电平和输入的高、低电平一致。
同时，因为射极跟随器的输出阻抗很小，从而提高了电路的带负载能力。
由于 VT1、VT'1的发射极和集电极分别并接，所以只要 A 、B 中有一个为高电平，都会使 F1为低电平，而 F2为高电平；只有当 A 、B 均为低电平时，才会使 F1为高电平，而 F2为低电平。
因此，F1和 A 、B 之间为或非逻辑关系，F2和 A 、B 之间为或逻辑关系，即1 2 F A B F A B = + = + 。
为了保持电路的非饱和性质,ECL电路的逻辑幅度的典型值为0.8伏,高电平的典型值为-0.8伏。
低电平的典型值为-1.6伏，定偏晶体管基极参考电平为-1.2伏。
由于发射极耦合电阻Re的负反馈作用，电路工作时电流是在差分对中切变，不产生大的扰动。
同时，由于射极跟随器的隔离作用而能保证电路在较小的逻辑幅度下也能稳定可靠地工作。
三、ECL门电路的实用：
ECL电路主要用于构成超高速集成电路，如高速、大型、巨型计算机等。
电路中,晶体管工作于非饱和区，Tb在共基极组态下工作。
电路差动式结构的加速作用，使共发射极的输入管实际工作在准共基极状态下。
小的逻辑幅度等条件保证了电路的高速度。
电流开关在60年代即已用于计算机，使计算机的性能大大提高。
发射极耦合逻辑是建立在一个多输入差分放大器来放大并结合数字信号，并发射追随者调节直流电压等级为基础。
因此，晶体管的栅极在没有进入过饱和度，也没有得到过完全关闭。
晶体管留在他们的积极经营区域完全在任何时候。
作为一个结果，没有一个晶体管的电荷存储时间抗衡，并能更迅速地改变状态。
因此，这种逻辑门的主要优点是非常高的速度。
示意图中所示是来自摩托罗拉的1000/10 MECL装置系列，这种特殊的电路是一个4输入或/或非门。
该电路标准电压为是-5.2伏（V EE）和地（V CC的）。
未使用的输入连接至 V EE。
在右侧偏置电路，由一个晶体管和二极管和电阻器及其相关的组成，可以处理任何一个单一的IC封装的门数。
典型IC包括双4输入，三路3输入，四路2输入门。
在每一种情况下，盖茨自己有多少差别只在他们输入晶体管。
一个单一的偏置电路为所有大门。
在操作中，一个逻辑ouput 改变状态仅0.85伏特从-1.60伏特低，电压高的-0.75。
内部偏置电路提供固定的-1.175伏电压的差分放大器的偏置在晶体管。
如果所有的输入电压是在-1.6（或绑至 V EE），输入晶体管将全部关闭，只有内部差分晶体管将传导电流。
这降低了晶体管的基极电压或输出，其输出电压降低到-1.60伏特。
与此同时，没有输入晶体管输出晶体管的NOR影响的基础，所以它的输出电压上升到-0.75。
这简直是发射极基电压V 是本身的晶体管。
（所有晶体管都在集成电路，并设计有一个V 是 0.75伏特。
）当任何输入电压上升到-0.75，即晶体管的发射极电流虹吸管远离内部差分晶体管，导致输出开关状态。
在此类型的电路中，电压这一变化很小，并且为V取决于上的 BE时，涉及他们的晶体管。
更重要的电路的工作是通过各种晶体管的电流流动量的，而不是涉及的精确电压。
因此，发射极耦合逻辑也被称为电流模式逻辑（CML）。
这是不是唯一的技术，实现以任何方式慢性粒细胞白血病，但它确实说明，一般到秋天。
在任何情况下，这导致我们对这一门式的主要缺点：它描绘了一个从电源电流很大，因此往往浪费了大量的热量。
为了减少这种问题，例如频率计数器使用某些设备在十年的ECL电路输入端的柜台，由TTL或高速CMOS计数器其次为后来的数字位置。
这使得快速，昂贵的IC在那里是绝对必要的，并允许我们使用更便宜的地点集成电路其中信号不会在那么高的频率。