ECL电路和I2L电路课件.ppt

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1、第四章ECL电路和I2L电路§4-1ECL电路发射极耦合逻辑（ECL）电路是电流型逻辑电路，器件不进入饱和区工作，电平变化幅度小，因而速度快，但功耗大。思考题1.ECL电路速度快的原因有哪些？2.ECL电路为什么要用射极跟随器？3.射极跟随器有哪些作用？4.参考电压源有什么作用？5.ECL电路版图设计有什么特点？4.1.1ECL电路工作原理1.ECL电路基本单元----或/或非门-VEEABornor22024550k50k7799076.1k4.96k2k2k电流开关参考电压源射极跟随器4

2、.1.1ECL电路工作原理2.电流开关-VEEABC2C122024550k50k779VBB(-5.2V)RERPARPBRC1RC2T1AT1BT2T1A、T1B为输入管，T2为定偏管，定偏电压：VBB=(VOH+VOL)/2当A、B有输入高电平时，对应的T1导通，T2截止。当A、B都输入低电平时，T1都截止，T2导通。C1=A+B(nor)C2=A+B(or)4.1.1ECL电路工作原理2.电流开关(续1)RPA、RPB是为了防止输入浮空效应改进：用恒流源代替RE在两种状态中，电流IRE

3、的值不同，因而为了使两端输出低电平一致，RC1、RC2应取不同的值。VOH=0VVOL=-IC1RC1=-IC2RC2-VEEABC2C122024550k50k779VBB(-5.2V)RERPARPBRC1RC2T1AT1BT24.1.1ECL电路工作原理2.电流开关(续2)问题：电流开关虽然完成了逻辑功能，但是直接级联时会使输入晶体管进入饱和，失去高速的特点。例如：VA输入高电平0V,T1A导通，VC1输出低电平（小于0V），因而T1A饱和导通。-VEEABC2C122024550k50

4、k779VBB(-5.2V)RERPARPBRC1RC2T1AT1BT24.1.1ECL电路工作原理3.射级跟随器VOH=-Vbe3=-Vbe4VOL=-Vbe3-IC1RC1=-Vbe4-IC2RC2VL=IC1RC1=IC1RC1为了实现前后级耦合时电平匹配，要求：VLVbe(取VL=Vbe)T3、T4进行电平移位典型值：VOH-0.9VVOL-1.7VVBB-1.3V-VEEornor2k2kC1C2T3T4RO3RO44.1.1ECL电路工作原理3.射级跟随器（续）ornor

5、-VEE2k2kC1C2T3T4RO3RO4-VEE2k2kRO3RO4可以开射级输出，更好地实现系统匹配。可以接多个射级跟随器，实现更多个输出。具有电流放大作用，提高了负载能力。4.1.1ECL电路工作原理4.参考电压源9076.1k4.96k-VEEVBBR3R1R2对参考电压的要求:VBB=(VOH+VOL)/2=(-2Vbe-IC1RC1)/2=-3Vbe/2VBBVEE2VbeR1+R2R1Vbe实际电路：适当选取电阻R1、R2的值即可达到要求值。4.1.1ECL电路工作原

6、理4.参考电压源(续)9076.1k4.96k-VEEVBBR3R1R2参考电压温度跟踪设计:VBB=(-2Vbe-IC1RC1)/2其中：IC1VEE-2VbeREVBBT=(-1)RC1REVbeTVBBVEE2VbeR1+R2R1VbeVBBT=(-1)2R1R1+R2VbeT适当选取R1、R2、RE、RC的值。4.1.2ECL电路的特点1.所有晶体管都不进入饱和区工作，没有超量存储电荷，速度快；2.逻辑摆幅小，节点电容充放电幅度小，速度快；3.功耗大，噪声容限

7、低。但是两种工作状态下的电源电流几乎相同，内部噪声小。4.1.3ECL电路逻辑扩展1.ECL或与非/或与门-VEEABF1F2DCVBBF1=(A+B)(C+D)F2=(A+B)(C+D)4.1.3ECL电路逻辑扩展2.ECL与/与非门F1=(A+B)(C+D)F2=(A+B)(C+D)需要参考电压源提供两个相应的参考电压，输入信号也需要进行电平匹配。-VEEABVBB1VBB2F1F2VBB3R4R1R2ReR34.1.3ECL电路版图设计特点1.晶体管采用条状结构，较小基极电阻，降低噪

8、声，尽量减小尺寸，以便提高特征频率。2.输出晶体管形状、尺寸要相同，放在等温线上，以便减小特性差异。3.精度高、比例关系强的电阻条宽要相等，宽度适当，并行排放。精度不高的高阻值电阻采用沟道电阻。电阻的排放要注意温场。4.采用泡发射区、薄层外延、浅结扩散等难度较高的工艺。4.1.4ECL电路版图布局示例§4-2I2L电路集成注入逻辑（I2L）电路占用芯片面积小，功耗低，但速度慢，驱动能力弱。思考题1.I2L电路的集成度为什么会很高？2.I2L电路的速度为什么会很慢？3.进行I2L电路版图设计时应