高速逻辑电路分析
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ECL门的实际电路如下图：
ECL电路
ECL门电路工作原理
ECL门电路由差分放大器输入电路、温度-电压 补偿偏置网络和射极跟随器输出电路三部分组 成，其工作电路如下图：
ECL电路
ECL门的工作电路
ECL电路
ECL发射极开路输出结构
ECL电路输出设计为OE门，其原因有以下两个 方面 ：
➢ 由于ECL电路的高速特性，在ECL系统中电 路连线必须按传输线特性考虑。
➢ OE门结构可构成 “ 线或”电路 ，这类似于 TTL OC门组成的“线与”功能。
ECL电路
ECL电路构成“线或”功能的原理 如下图：
ECL电路
ECL电路的工作特点
➢ 高速特性 ➢ 互补输出，便于数据传输 ➢ 功耗噪声低 ➢ 优良的输入/输出特性 ➢ 系统设计简单 ➢ 功能增强
ECL电路
ECL电路中电容的影响
一般低于1 MHz甚至100 kHz以下；在5 MHz以下，多 使用74LS系列；在5～50 MHz，多使用74HC系列和 74ALS系列；在50～100 MHz，多使用74AS系列。
➢ 功耗： LS-TTL和CMOS的功耗小。
ECL电路
ECL器件原理及工作特性
ECL基本门电路的结构如下图：
ECL电路
高速CMOS电路
高速CMOS的实现方式
CMOS数字集成电路主要有CMOS4000系列和 HCMOS系列。
MOS管的寄生电容效应
高速CMOS电路
CMOS电路的改进型
➢ 高速CMOS电路
高速CMOS门电路从工艺上作了三个方面的改进： (1)采用硅栅工艺制造； (2)尽可能地减小沟道的长度； (3)缩小MOS管的尺寸，使高速CMOS电路的寄生电容减 小，开关速度达到标准CMOS4000系列的8～10倍。
肖特基TTL(STTL)与非门的电路结构
高速TTL电路
➢低功耗肖特基系列(74LS系列)
低功耗肖特基(74LS)与非门的电路结构
高速TTL电路
➢ 其他系列
（1）先进肖特基系列(74AS系列) （2）先进低功耗肖特基系列(74ALS系列) （3）高速肖特基系列(74F系列)
Fknee 0.35 TR
➢ 驱动电路设计
双电流源模式驱动电路
LVDS器件与电路
➢ LVDS接收电路的设计
LVDS接收电路
LVDS器件与电路
LVDS的应用模式
➢ 单向点对点(Point to Point) ➢ 双向点对点(Two-Way Point to Point) ➢ 多分支形式(MultiDrop) ➢ 多点结构(MultiPoint)
三极管的动态特性
高速TTL电路
TTL基本电路的工作原理
反相器是TTL门电路中电路结构最简单的一种。TTL反 相器的典型电路如下：
高速TTL电路
TTL与非门电路结构如下 ：
高速TTL电路
高速TTL的实现方式
➢高速系列（74H系列） 74H系列与非门的电路结构如下：
高速TTL电路
➢肖特基系列(74S系列)
LVDS器件与电路
LVDS系统的设计
➢ PCB ➢ 板上导线 ➢ 差分线 ➢ 终端 ➢ 未使用的引脚
高速逻辑电路使用规则
高速TTL的使用规则 高速CMOS的使用条件 LVDS设计注意的几个问题
CMOS传输门的电路结构
高速CMOS电路
(2)CMOS模拟开关：CMOS模拟开关是控制模拟信号 传输的电子开关，开关通与断由数字信号控制。
CMOS 模拟开关的电路结构
高速CMOS电路
(3)CMOS与非门电路
CMOS与非门电路结构
高速CMOS电路
CMOS集成电路的特点
1. 功耗低 2. 高噪声容限，抗干扰能力强 3. 工作电压范围宽 4. 逻辑摆幅大 5. 输入阻抗高 6. 温度稳定性能好 7. 扇出稳定性能好
高速CMOS电路
(1) Bi-CMOS的典型电路 以Bi-CMOS反相器为例，其有两种电路结构形式:
高速CMOS电路
Bi-CMOS与非门电路原理图
高速CMOS电路
如何选择T TL和CMOS器件
主要考虑工作电压、工作频率和功耗三个方面:
➢ 工作电压: TTL器件的标准工作电压为5 V ➢ 工作频率 :普通CMOS(CD4000系列)的工作频率很低，
高速CMOS电路
54HC/74HC与CMOS4000性能比较
高速CMOS电路
➢ 双极型CMOS门电路(Bi-CMOS)
Bi-CMOS(Bipolar CMOS)是双极型CMOS电路的简称， 它采用CMOS电路实现逻辑功能，采用驱动能力强的 TTL电路实现输出级；具有CMOS电路的低功耗，同 时具有TTL输出电阻低、带负载能力强、传输延迟时 间短等特点。
高速电路信号完整性分析与设计
电子工业出版社教材 配套电子教案
第三章 高速逻辑电路分析
高速TTL电路 高速CMOS电路 ECL电路 LVED器件与电路 高速逻辑电路使用规则
高速TTL电路
三极管的动态开关特性
三极管在饱和与截止两种状态转换过程中具有的特性 称为三极管的开关特性。
Fra Baidu bibliotek 高速TTL电路
高速CMOS电路
MOS管的开关特性
下图给出了一个NMOS管组成的电路及其 动态特性示意图：
高速CMOS电路
CMOS基本电路
➢ CMOS反相器的工作原理
CMOS反相器的基本电路结构及CMOS电压传输特性曲线
高速CMOS电路
➢ 其他类型的CMOS门电路
(1)CMOS传输门(TG)：CMOS传输门与CMOS反相 器一样，也是构成各种逻辑电路的一种基本单元电路
ECL电路
LVECL/ PECL/LVPECL电路比较
LVDS器件与电路
LVDS是一种小振幅差分信号技术， 使用非常低的幅度信号(约350 mV) 通过一对差分PCB走线或平衡电缆 传输数据。
LVDS器件与电路
LVDS器件的工作原理
LVDS器件的工作原理图
LVDS器件与电路
LVDS电路设计
➢ 终端容性负载的影响 ➢ 连线分布电容的影响
ECL电路
ECL电路的设计原则
➢ 输入/输出端 ➢ ECL电路中的连接问题 ➢ 系统的连接问题 ➢ ECL器件的使用原则
ECL电路
PECL接口电路
➢ PECL接口输出结构
PECL电路的输出结构
ECL电路
➢ PECL接口输入结构
PECL电路的输入结构
ECL电路
ECL门电路工作原理
ECL门电路由差分放大器输入电路、温度-电压 补偿偏置网络和射极跟随器输出电路三部分组 成，其工作电路如下图：
ECL电路
ECL门的工作电路
ECL电路
ECL发射极开路输出结构
ECL电路输出设计为OE门，其原因有以下两个 方面 ：
➢ 由于ECL电路的高速特性，在ECL系统中电 路连线必须按传输线特性考虑。
➢ OE门结构可构成 “ 线或”电路 ，这类似于 TTL OC门组成的“线与”功能。
ECL电路
ECL电路构成“线或”功能的原理 如下图：
ECL电路
ECL电路的工作特点
➢ 高速特性 ➢ 互补输出，便于数据传输 ➢ 功耗噪声低 ➢ 优良的输入/输出特性 ➢ 系统设计简单 ➢ 功能增强
ECL电路
ECL电路中电容的影响
一般低于1 MHz甚至100 kHz以下；在5 MHz以下，多 使用74LS系列；在5～50 MHz，多使用74HC系列和 74ALS系列；在50～100 MHz，多使用74AS系列。
➢ 功耗： LS-TTL和CMOS的功耗小。
ECL电路
ECL器件原理及工作特性
ECL基本门电路的结构如下图：
ECL电路
高速CMOS电路
高速CMOS的实现方式
CMOS数字集成电路主要有CMOS4000系列和 HCMOS系列。
MOS管的寄生电容效应
高速CMOS电路
CMOS电路的改进型
➢ 高速CMOS电路
高速CMOS门电路从工艺上作了三个方面的改进： (1)采用硅栅工艺制造； (2)尽可能地减小沟道的长度； (3)缩小MOS管的尺寸，使高速CMOS电路的寄生电容减 小，开关速度达到标准CMOS4000系列的8～10倍。
肖特基TTL(STTL)与非门的电路结构
高速TTL电路
➢低功耗肖特基系列(74LS系列)
低功耗肖特基(74LS)与非门的电路结构
高速TTL电路
➢ 其他系列
（1）先进肖特基系列(74AS系列) （2）先进低功耗肖特基系列(74ALS系列) （3）高速肖特基系列(74F系列)
Fknee 0.35 TR
➢ 驱动电路设计
双电流源模式驱动电路
LVDS器件与电路
➢ LVDS接收电路的设计
LVDS接收电路
LVDS器件与电路
LVDS的应用模式
➢ 单向点对点(Point to Point) ➢ 双向点对点(Two-Way Point to Point) ➢ 多分支形式(MultiDrop) ➢ 多点结构(MultiPoint)
三极管的动态特性
高速TTL电路
TTL基本电路的工作原理
反相器是TTL门电路中电路结构最简单的一种。TTL反 相器的典型电路如下：
高速TTL电路
TTL与非门电路结构如下 ：
高速TTL电路
高速TTL的实现方式
➢高速系列（74H系列） 74H系列与非门的电路结构如下：
高速TTL电路
➢肖特基系列(74S系列)
LVDS器件与电路
LVDS系统的设计
➢ PCB ➢ 板上导线 ➢ 差分线 ➢ 终端 ➢ 未使用的引脚
高速逻辑电路使用规则
高速TTL的使用规则 高速CMOS的使用条件 LVDS设计注意的几个问题
CMOS传输门的电路结构
高速CMOS电路
(2)CMOS模拟开关：CMOS模拟开关是控制模拟信号 传输的电子开关，开关通与断由数字信号控制。
CMOS 模拟开关的电路结构
高速CMOS电路
(3)CMOS与非门电路
CMOS与非门电路结构
高速CMOS电路
CMOS集成电路的特点
1. 功耗低 2. 高噪声容限，抗干扰能力强 3. 工作电压范围宽 4. 逻辑摆幅大 5. 输入阻抗高 6. 温度稳定性能好 7. 扇出稳定性能好
高速CMOS电路
(1) Bi-CMOS的典型电路 以Bi-CMOS反相器为例，其有两种电路结构形式:
高速CMOS电路
Bi-CMOS与非门电路原理图
高速CMOS电路
如何选择T TL和CMOS器件
主要考虑工作电压、工作频率和功耗三个方面:
➢ 工作电压: TTL器件的标准工作电压为5 V ➢ 工作频率 :普通CMOS(CD4000系列)的工作频率很低，
高速CMOS电路
54HC/74HC与CMOS4000性能比较
高速CMOS电路
➢ 双极型CMOS门电路(Bi-CMOS)
Bi-CMOS(Bipolar CMOS)是双极型CMOS电路的简称， 它采用CMOS电路实现逻辑功能，采用驱动能力强的 TTL电路实现输出级；具有CMOS电路的低功耗，同 时具有TTL输出电阻低、带负载能力强、传输延迟时 间短等特点。
高速电路信号完整性分析与设计
电子工业出版社教材 配套电子教案
第三章 高速逻辑电路分析
高速TTL电路 高速CMOS电路 ECL电路 LVED器件与电路 高速逻辑电路使用规则
高速TTL电路
三极管的动态开关特性
三极管在饱和与截止两种状态转换过程中具有的特性 称为三极管的开关特性。
Fra Baidu bibliotek 高速TTL电路
高速CMOS电路
MOS管的开关特性
下图给出了一个NMOS管组成的电路及其 动态特性示意图：
高速CMOS电路
CMOS基本电路
➢ CMOS反相器的工作原理
CMOS反相器的基本电路结构及CMOS电压传输特性曲线
高速CMOS电路
➢ 其他类型的CMOS门电路
(1)CMOS传输门(TG)：CMOS传输门与CMOS反相 器一样，也是构成各种逻辑电路的一种基本单元电路
ECL电路
LVECL/ PECL/LVPECL电路比较
LVDS器件与电路
LVDS是一种小振幅差分信号技术， 使用非常低的幅度信号(约350 mV) 通过一对差分PCB走线或平衡电缆 传输数据。
LVDS器件与电路
LVDS器件的工作原理
LVDS器件的工作原理图
LVDS器件与电路
LVDS电路设计
➢ 终端容性负载的影响 ➢ 连线分布电容的影响
ECL电路
ECL电路的设计原则
➢ 输入/输出端 ➢ ECL电路中的连接问题 ➢ 系统的连接问题 ➢ ECL器件的使用原则
ECL电路
PECL接口电路
➢ PECL接口输出结构
PECL电路的输出结构
ECL电路
➢ PECL接口输入结构
PECL电路的输入结构