Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

1 EMİTER KUPLAJLI LOJİK (Emiter Coupled Logic - ECL)

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "1 EMİTER KUPLAJLI LOJİK (Emiter Coupled Logic - ECL)"— Sunum transkripti:

1 1 EMİTER KUPLAJLI LOJİK (Emiter Coupled Logic - ECL)

2 2 RTL, DTL ve TTL kapılarında anahtarlama: RTL, DTL ve TTL kapılarında anahtarlama: Doyum Kesim Sonuç: Yayılma gecikmesi uzamaktadır. ECL kapısında anahtarlama: ECL kapısında anahtarlama: Aktif bölge Kesim Sonuç: Yayılma gecikmesi azalmaktadır. ANAHTARLAMA HIZI

3 3 Kesim ve aktif bölge arasında anahtarlama V R : sabit bir referans voltajı, V İ : giriş voltajı. ; V İ, V R ‘den yeterince küçük olduğunda; T 1 kesimde T 1 kesimde Akım T 2 üzerinden akar. Akım T 2 üzerinden akar. ; V İ = V R olduğunda; iki transistörün akımları eşit olacaktır. Fark kuvvetlendiricisi

4 4 Emiter gerilimi (V E ) yükselecek, Emiter gerilimi (V E ) yükselecek, T 2 kesime gidecek, T 2 kesime gidecek, T 1 aktif bölgede çalışmaya başlayacaktır. T 1 aktif bölgede çalışmaya başlayacaktır. Yani V İ ‘deki değişim, akımı transistörlerin birinden diğerine anahtarlayacaktır. Anahtarlama esnasında R E ‘de akan toplam akımdaki değişim %2 ‘den daha azdır. Fark kuvvetlendiricisi Kesim ve aktif bölge arasında anahtarlama V İ yükseltilmeye başlandığında; V E = V İ - V BE1 V BE1, sabit olduğundan dolayı

5 5 ECL KAPISI Piyasada çok çeşitli ECL kapıları bulunmaktadır. Piyasada çok çeşitli ECL kapıları bulunmaktadır. Bunlardan direnç değeri yüksek olanlarda, güç harcaması az olur fakat hızları düşük olur. Bunlardan direnç değeri yüksek olanlarda, güç harcaması az olur fakat hızları düşük olur. Direnç değeri düşük olanlarda, güç harcaması artarken hızları da artmaktadır. Direnç değeri düşük olanlarda, güç harcaması artarken hızları da artmaktadır. ECL kapıları NOR veya OR olarak çalıştırılmaktadır. ECL kapıları NOR veya OR olarak çalıştırılmaktadır. Bir ECL Kapısı

6 6 Bir ECL transistörü için oda sıcaklığında Beyz-Emiter voltajı; Bir ECL transistörü için oda sıcaklığında Beyz-Emiter voltajı; V  = 0.70V Eşik V BE = V BEA = 0.75V Aktif bölge V  = 0.80V Doyum. ECL TRANSİSTÖR VOLTAJLARI

7 7 V İ yeterince yüksek olursa; V İ yeterince yüksek olursa; T 1 iletimde, T 2 kesimde olacaktır. V C2 = V B4 = 0V T 4 ‘ün Beyz-emiter jonksiyonu ise; V 02 = -0.75V T 4 ‘ün emiter akımı ise : I E4 T 4 ‘ün emiter akımı ise : I E4 OR Çıkışı ECL Kapısı (Lojik 1)

8 8 h FE = 100 alınırsa, h FE = 100 alınırsa, T 4 ‘ün beyz akımı = I B4 Bu beyz akımı 300  ‘luk R C2 direnci üzerinden akar ve üzerinde bir gerilim düşümü meydana getirir. Bu beyz akımı 300  ‘luk R C2 direnci üzerinden akar ve üzerinde bir gerilim düşümü meydana getirir. V RC2 = I B4 * R C2 = 300 * ( -0.03)mA  V. OR Çıkışı

9 9 Şekil’de; V 02  Volt olduğu görülmektedir. Kapının transfer karakteristiği OR Çıkışı

10 10 V İ azaltılarak; V İ azaltılarak; T 1 kesime ve T 2 aktif bölgeye girer ECL Kapısı V E = V R - V BEA (T2) = = V OR Çıkışı

11 11 Beyz akımı ihmal edilirse, I E emiter akımı, R C2 üzerinden akan akıma eşittir. Beyz akımı ihmal edilirse, I E emiter akımı, R C2 üzerinden akan akıma eşittir. V C2 = V B4 = - R C2 * I E = (2.78)=- 0.83V. Kapı çıkış voltajı; V 02 ; Kapı çıkış voltajı; V 02 ; V 02 = V B4 - V BEA (T4) = = V. (Lojik 1 durumunda; V 02 = V idi.) ECL Kapısı (Lojik 0) OR Çıkışı

12 12 I E ‘deki değişimin % 2 ‘den daha azdır ; T 1 kesimdeyse emiter akımının tamamı T 2 üzerinden akar. T 1 kesimdeyse emiter akımının tamamı T 2 üzerinden akar. T 2 kesimdeyse Emiter akımının tamamı T 1 üzerinden akar. T 2 kesimdeyse Emiter akımının tamamı T 1 üzerinden akar. T 1 ‘in kesimden iletime geçtiği noktada emiter voltajındaki toplam değişim ; T 1 ‘in kesimden iletime geçtiği noktada emiter voltajındaki toplam değişim ;  V E = 50mV. ‘tur.

13 13 I E ‘deki değişimin % 2 ‘den daha azdır ; T 2 ‘nin beyz voltajı ; (Vref) sabit olduğundan, bu  V E değişimi T 2 ‘yi aktif bölgeden kesime taşımak için 0.75V ‘tan 0.70 Volta kadar olan değişimdir. T 2 ‘nin beyz voltajı ; (Vref) sabit olduğundan, bu  V E değişimi T 2 ‘yi aktif bölgeden kesime taşımak için 0.75V ‘tan 0.70 Volta kadar olan değişimdir. Emiter akımındaki değişim ; Emiter akımındaki değişim ; Denklem (5.4) ‘den I E = 2.78mA. bulunmuştu. Buradan ; Denklem (5.4) ‘den I E = 2.78mA. bulunmuştu. Buradan ; Sonuç ; Bu nispi değer o kadar küçüktür ki I E sabit kabul edildiği zaman kadar bir hata yapılmamış olur.

14 14 V İ yeterince küçük olduğunda; V İ yeterince küçük olduğunda; Çıkış voltajı V 01 ; V 01 = -V BEA ( T3) - I B3. R C1 V 01 = = V. Bu değer, OR kapısındaki ile aynıdır. ( Lojik 1 seviyesi için.) V İ artırıldığı zaman; V İ artırıldığı zaman; I C1 artacak, V 01 çıkışı düşmeye başlayacak, T 2 kesime gidecektir. ECL Kapısı NOR Çıkışı R C1 ve R C2 arasındaki fark ihmal edilirse, OR ve NOR kapıları için çıkış voltajları aynıdır.

15 15 V C1 ve V E değerlerini bulalım; Bir transistör tam doyum bölgesine giriyorken, V CE = 0.3 Volttur. V 01 voltajı ve bununla ilgili giriş voltajı ise; V 01 = V C1 - V BE3 (T3 aktif ) = = V. V İ = V E + V  (T1 doyum) = = V V E = V C1 - V CE = = -1.27V (Lojik 0)

16 16 FAN OUT - (ECL) Bir kapının çıkışı Lojik 0 ‘da olduğu zaman sürülen kapı giriş akımı ihtiyacı duymaz. Bir kapının çıkışı Lojik 0 ‘da olduğu zaman sürülen kapı giriş akımı ihtiyacı duymaz. Seviye Lojik 1 olduğu zaman giriş akımı gereklidir ve izin verilen Fan-out sorusunun cevaplanması gerekir. Seviye Lojik 1 olduğu zaman giriş akımı gereklidir ve izin verilen Fan-out sorusunun cevaplanması gerekir.

17 17 Örnek 1 Şekil 2’deki kapının V 02 çıkışı, Şekil 4’te görüldüğü gibi N adet bezer kapıya fan-out sağlamaktadır. Şekil 2’deki kapının V 02 çıkışı, Şekil 4’te görüldüğü gibi N adet bezer kapıya fan-out sağlamaktadır. Gürültü aralığı 0.3 olduğuna göre oda sıcaklığındaki N sayısını bulunuz. Çözüm için aşağıdaki en kötü durum şartlarını kabul ediniz. V İ = V 02 =1.1V. *Sürücü katındaki dirençler tipik Rc2 değerinden %20 daha yüksektir, Rc2 = 300.(1.2) = 360, Emiter direnci = 1,5.(1,2)= 1.8k Sürülen katların dirençleri tipik Re’ den %20 daha düşüktür. Sürülen katların dirençleri tipik Re’ den %20 daha düşüktür. Re = 1,8k. (0.8) = 940 Re = 1,8k. (0.8) = 940 *Kaynak voltajı %10 daha yüksektir. V EE = 5,1.(1,2) =5,7V *h FE = 40 Şekil 4. Fan-Out hesabı Şekil 2. Bir ECL Kapısı

18 18 EMİTER KUPLAJLI LOJİK - (ECL) Çözüm V İ = V 02 =1.1V. Eğer gürültü aralığı 0.3V ise, V İ = V 02 =-1.1V + 0.3V = -0.8V’ a ihtiyaç vardır. Farz edelim ki; V BEA = 0.75V = Vi-V BEA = = -1.55V, V E = Vi-V BEA = = -1.55V, = V E – V EE /Re = [-1.55 – (- 5.7)]/940 I E = V E – V EE /Re = [-1.55 – (- 5.7)]/940 = I E /(1+h FE ) = 4.4/41 = 107μA bulunur. Ii = I E /(1+h FE ) = 4.4/41 = 107μA bulunur. Sürücü katına dönüldüğünde ; V B4 = V = = V I B4 = V B4 /R C2 = 139μA I E4 = (1+ h FE ). I B4 =41.(139) = 5.7mA I 4 = [ (- 5.7)]/1.8 = 2.7mA Io = I E4 – I4 = 5.7 – 2.7 = 3 mA Fan – out; N = Io/Ii = 3000/107 = 28 Fan-Out

19 19 EMİTER KUPLAJLI LOJİK - (ECL) Eğer 1’ in 0.1 V’ a düşmesine izin verilirse, biraz evvel ki örnekte de doğrulanabileceği gibi, N yaklaşık olarak 250 olur. Her ilave yükleme kapısı, yük kapasitansını artırdığından, hız; fan – out’un artışından olumsuz etkilenir. Şekil 4. Fan-Out hesabı

20 20 SICAKLIK KOMPANSELİ KUTUPLAMA KAYNAĞI Diğer kapılarda olduğu gibi ECL kapılarında da transfer ve diğer karakteristikleri sıcaklığa bağımlıdır. Diğer kapılarda olduğu gibi ECL kapılarında da transfer ve diğer karakteristikleri sıcaklığa bağımlıdır. Bağımlılığın temel kaynağı, Beyz-emiter arasında düşen voltajın sıcaklıkla değişimidir. Bağımlılığın temel kaynağı, Beyz-emiter arasında düşen voltajın sıcaklıkla değişimidir.

21 21 Sıcaklık T = 25  C olduğunda D 1 ve D 2 diyodlarının ileri yönde kutuplanmasının 0.75 V. olduğunu kabul edelim. T 5 ‘in beyz voltajını hesap edelim (T 5 ‘in beyz akımı ihmal edilecektir). T 5 ‘in Beyz-emiter voltaj düşüşünü de 0.75V. kabul ederek V R = V B5 - V BE = = V. bulunur. ECL kapıları için referans kaynak devresi

22 22 Diğer lojik kapılarda güç kaynağının negatif ucu topraklandığı halde ECL kapısında kaynağın pozitif ucu topraklanmıştır. Diğer lojik kapılarda güç kaynağının negatif ucu topraklandığı halde ECL kapısında kaynağın pozitif ucu topraklanmıştır. Bu tür uygulamanın getirdiği avantajlar vardır. Bunları inceleyelim; Bu tür uygulamanın getirdiği avantajlar vardır. Bunları inceleyelim; Şekil b‘de bütün indüklenen voltajları temsilen kaynağa seri şekilde bir gürültü kaynağı ilave edilmiştir. Şekil b‘de bütün indüklenen voltajları temsilen kaynağa seri şekilde bir gürültü kaynağı ilave edilmiştir. NEGATİF KAYNAK VOLTAJI

23 23 Şekil b ‘den de görülebileceği gibi kaynağın iki tarafı A ve B eşit değildir. Benzer şekilde V 0 ve V ’0 de eşit değildir. V 0 ve V ’0 voltajları gürültüyü değişik miktarlarda yansıtacaklardır. Şekil b ‘den de görülebileceği gibi kaynağın iki tarafı A ve B eşit değildir. Benzer şekilde V 0 ve V ’0 de eşit değildir. V 0 ve V ’0 voltajları gürültüyü değişik miktarlarda yansıtacaklardır. T 2 ‘nin kesimde olduğunu farz edelim. Şekil c’den T 4 ‘ün kollektör - emiter arasındaki empedansı = NEGATİF KAYNAK VOLTAJI

24 24 Sonuç : V 0 ‘ın kullanılması V ’0 ‘nün kullanılmasından daha avantajlı bulunmaktadır. T 4 kısadevre olma durumunda; Şekil c ‘de görüldüğü gibi, kaynak 1.5K ‘lık direnç üzerinden akan akımla korunmuş olur. T 4 kısadevre olma durumunda; Şekil c ‘de görüldüğü gibi, kaynak 1.5K ‘lık direnç üzerinden akan akımla korunmuş olur. Dolayısıyla kapı böyle bir kısa devreye karşı dayanıklı haldedir. NEGATİF KAYNAK VOLTAJI

25 25 ECL kapıları, diğer farklı tipteki kapılarla birbirlerine bağlanabilir. ECL kapıları, diğer farklı tipteki kapılarla birbirlerine bağlanabilir. Doymalı lojiğin ECL ‘ye çevrimi : T 5 ile ilgili devre, sabit bir (sıcaklık kompanzeli) referans voltajı sağlamaktadır. Doymalı lojiğin ECL ‘ye çevrimi SEVİYE ÇEVRİMİ

26 26 ECL - doymalı lojik çevrimi Çevirme işlemi, T 3 ve T 4 transistörlerinin kollektörlerinde meydana gelmektedir. Çevirme işlemi, T 3 ve T 4 transistörlerinin kollektörlerinde meydana gelmektedir. D 1 diyotu, devrede üretilen herhangi bir osilasyonu (ringing) bastırmak içindir. D 1 diyotu, devrede üretilen herhangi bir osilasyonu (ringing) bastırmak içindir. ECL - Doymalı lojik çeviricisi

27 27 AVANTAJLARI Transistörler doyuma gitmediğinden, lojik aileler içinde en yüksek hıza sahiptir. Transistörler doyuma gitmediğinden, lojik aileler içinde en yüksek hıza sahiptir. Büyük bir Fan-out mümkündür. Büyük bir Fan-out mümkündür. Eşlenik çıkışları vardır. Eşlenik çıkışları vardır. Sıcaklık değişimlerinden etkilenmeleri çok azdır. Sıcaklık değişimlerinden etkilenmeleri çok azdır. Hazır fonksiyon sayıları yüksektir. Hazır fonksiyon sayıları yüksektir. Uzak mesafelere veri transferi kolayca sağlanmaktadır. Uzak mesafelere veri transferi kolayca sağlanmaktadır.DEZAVANTAJLARI Gürültü aralığı sadece  200mV. dur. Gürültü aralığı sadece  200mV. dur. Diğer ailelerle ara bağlaşım için seviye kaydırıcılar gerektirir. Diğer ailelerle ara bağlaşım için seviye kaydırıcılar gerektirir. ECL kapısının avantaj ve dezavantajları :

28 28 5. BÖLÜMÜN SONU


"1 EMİTER KUPLAJLI LOJİK (Emiter Coupled Logic - ECL)" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları