CN1277355C - 具有数据重载功能的发射极耦合逻辑电路 - Google Patents
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Abstract
具有数据重载功能的发射极耦合逻辑电路，包含第一与第二串接晶体管，分别由双极型晶体管(BJT)与场效应晶体管(FET)所构成。双极型晶体管接收重载控制信号，而场效应晶体管接收重载数据，以利用双极型晶体管与场效应晶体管的串联控制，来将数字重载数据重载于该ECL电路。由于是利用场效应晶体管直接接收设定重载数据，数字重载数据不必经过前置ECL电压电平转换处理。重载数据可在重载控制信号动作前，先设定传送至场效应晶体管，所以场效应晶体管可先设定导通或关闭。只要重载控制信号一动作，即可根据重载数据控制输出端的状态，提升ECL电路的数据重载动作速度。
Description
技术领域
本发明涉及发射极耦合逻辑(Emitter Couple Logic，ECL)电路，特别是关于利用结合金属氧化半导体场效应(MOSFET)晶体管的具有数据重载功能的发射极耦合逻辑电路。
背景技术
由于发射极耦合逻辑(以下简称ECL)电路的操作速度快，因此ECL电路已广泛使用在逻辑门电路(logic gate circuit)，例如D型触发器(Flip-Flop)。图1所示为美国第4,546,272号专利的ECL电路“ECL circuit for forcibly setting ahigh level output”。该ECL电路包含一对接收差动信号的发射极耦合双极型晶体管TR1、TR2与负载电阻R1、R2、一连接于双极型晶体管TR1、TR2的发射极的电阻Rs、一连接于电阻Rs的电流源、以及一对用来接收设置(set)或复位(reset)信号的双极型晶体管TR3、TR4。
该传统的ECL电路利用电阻Rs提供电压差，使接收设置(set)或复位(reset)信号的双极型晶体管TR3、TR4的基极与发射极电压差(VBE3、VBE4)大于接收差动信号的发射极耦合双极型晶体管TR1、TR2的基极与发射极电压差(VBE1、VBE2)，强制设定输出为设置或复位的输出信号。
该传统的ECL电路虽然提供了设置与复位的功能，但并没有重载(Reload)的功能。由于ECL电路并非互补式金属氧化半导(CMOS)晶体管的逻辑数字电路，无法直接接收数字重载数据作为设置信号以及复位信号。因此，对于需要数字重载数据时，必须先判断所需要加载的重载数据是逻辑高电平(Logichigh)H，还是逻辑低电平(Logic low)L。若为H，则将设置信号设定为高电压电平，而将复位信号设定为低电压电平。反的若为L，则将设置信号设定为低电压电平，而将复位信号设定为高电压电平。如此，将造成设计上的复杂性，且在进行重载数据转换ECL电压电平时，会造成数据重载速度上的延迟，而影响该ECL电路的数据重载操作速度。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种具有数据重载功能的ECL电路。
本发明的目的是提出一种数字重载数据可直接耦合的具有数据重载功能的ECL电路。
为达成上述目的，本发明具有数据重载功能的ECL电路，包含：一差动双极型晶体管对，包含第一双极型晶体管与第二双极型晶体管，这两个双极型晶体管的发射极互相连接，且基极接收一差动信号；一负载电阻对，包含第一负载电阻与第二负载电阻，分别串接于差动双极型晶体管对的集电极；一电阻，具有第一端与第二端，该第一端连接于差动双极型晶体管对的发射极；一固定电流源，连接于电阻的第二端；第一串接晶体管，包含第三双极型晶体管与第一场效应晶体管，该第三双极型晶体管的集电极连接于第一双极型晶体管的集电极，基极接收一重载信号，且发射极连接于该第一场效应晶体管的漏极，而该第一场效应晶体管的源极连接于电阻的第二端，而栅极接收一重载数据；一反相器，将重载数据反向输出；以及第二串接晶体管，包含第四双极型晶体管与第二场效应晶体管，该第四双极型晶体管的集电极连接于第二双极型晶体管的集电极，基极接收重载信号，且发射极连接于该第二场效应晶体管的漏极，而该第二场效应晶体管的源极连接于电阻的第二端，而栅极接收反相器的输出数据，其中，所述第四双极型晶体管的集电极为第一输出端，而所述第三双极型晶体管的集电极为第二输出端。
由于本发明是利用场效应晶体管直接接收设定重载数据，因此数字重载数据不必经过前置ECL电压电平转换处理。而且，重载数据可在重载控制信号动作前，先设定传送至场效应晶体管，所以场效应晶体管可先设定导通或关闭。因此，只要重载控制信号一动作，即可根据重载数据控制输出端的状态，提升ECL电路的数据重载动作速度。
附图说明
图1为传统ECL电路。
图2为本发明具有数据重载功能的ECL电路。
具体实施方式
以下参考图式详细说明本发明具有数据重载的ECL电路。
图2为本发明具有数据重载功能的ECL电路。如该图所示，本发明的ECL电路包含一差动发射极耦合双极型晶体管对B1、B2、一负载电阻对R1、R2、一对重载控制双极型晶体管B3、B4、一连接于双极型晶体管对B1、B2的发射极的电阻Re、一连接于电阻Re的电流源Is、一对接收重载数据的场效应晶体管M1、M2、以及一反相器INV。
发射极耦合双极型晶体管对B1、B2的集电极(collector)经由电阻R1、R2连接于高工作电压VCC，基极(base)则分别接收差动信号DA、DB。该发射极耦合双极型晶体管对B1、B2的发射极(emitter)经由电阻Re以及电流源Is连接至低工作电压VEE。双极型晶体管B2的集电极为该ECL电路的输出端OUTA，而双极型晶体管B1的集电极为该ECL电路的反向输出端OUTB。
重载控制双极型晶体管B3的集电极连接于双极型晶体管B1的集电极，且基极接收一重载控制信号RL。而场效应晶体管M1的漏极(drain)连接于重载控制双极型晶体管B3的发射极，栅极(gate)接收一重载数据DATA，以及源极(source)连接于电流源Is。重载控制双极型晶体管B4的集电极连接于双极型晶体管B2的集电极，且基极接收重载控制信号RL。而场效应晶体管M2的漏极连接于重载控制双极型晶体管B4的发射极，栅极接收经由反相器反向的反向重载数据，以及源极连接于电流源Is。
由于场效应晶体管M1与M2的导通电阻远小于电阻Re，因此重载控制双极型晶体管B3与场效应晶体管M1的组合与传统ECL电路(参考图1)的双极型晶体管TR3功能相同，且重载控制双极型晶体管B4与场效应晶体管M2的组合与传统ECL电路(参考图1)的双极型晶体管TR4功能相同。所以，当重载控制双极型晶体管B3与场效应晶体管M1均导通时，即可将输出端OUTA设定为H。而当重载控制双极型晶体管B4与场效应晶体管M2均导通时，即可将输出端OUTA设定为L。
但是，由于本发明是利用场效应晶体管M1与M2来直接接收设定重载数据，因此数字重载数据不必经过前置ECL电压电平转换处理。而且，重载数据可在重载控制信号RL动作前，先设定传送至场效应晶体管M1与M2，所以场效应晶体管M1与M2可先设定导通或关闭。所以，只要重载控制信号RL一动作，即可根据重载数据DATA控制输出端OUTA与OUTB状态，提升数据重载动作速度。
以下说明本发明ECL电路的操作。首先，当重载控制信号RL为L时，双极型晶体管B3、B4均不导通。因此，该ECL电路的输出由差动信号DA、DB控制。该部分的动作与传统技术相同(参考图1)，不再重复说明。
当重载控制信号RL为H时，由于双极型晶体管B3、B4均导通。此时，若重载数据DATA为H，则场效应晶体管M1导通，场效应晶体管M2不导通，所以该ECL电路的输出端OUTA为H、OUTB为L。而若重载数据DATA为L，则场效应晶体管M1不导通，场效应晶体管M2导通，所以该ECL电路的输出端OUTA为L、OUTB为H。该部分的工作原理与传统技术相同(参考图1)，不再重复说明。
以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，本领域技术人员可进行各种变形或变更。例如，图2中的差动双极型晶体管对可置换为不同发射极耦合逻辑架构，如“与”(和集(AND))、锁存(闩锁(latch))等，仍适用于此具有数据重载的功能。
Claims (4)
1.一种具有数据重载功能的发射极耦合逻辑电路，包含：
一差动双极型晶体管对，包含第一双极型晶体管与第二双极型晶体管，这两个双极型晶体管的发射极互相连接，且基极接收一差动信号；
一负载电阻对，包含第一负载电阻与第二负载电阻，一端分别串接于前述差动双极型晶体管对的集电极，另一端则连接于一高工作电压；
一电阻，具有第一端与第二端，该第一端连接于前述差动双极型晶体管对的发射极；
一固定电流源，一端连接于前述电阻的第二端，另一端连接于低工作电压；
第一串接晶体管，包含第三双极型晶体管与第一场效应晶体管，该第三双极型晶体管的集电极连接于前述第一双极型晶体管的集电极，基极接收一重载信号，且发射极连接于该第一场效应晶体管的漏极，而该第一场效应晶体管的源极连接于前述电阻的第二端，而栅极接收一重载数据；
一反相器，将前述重载数据反向输出；以及
第二串接晶体管，包含第四双极型晶体管与第二场效应晶体管，该第四双极型晶体管的集电极连接于前述第二双极型晶体管的集电极，基极接收前述重载信号，且发射极连接于该第二场效应晶体管的漏极，而该第二场效应晶体管的源极连接于前述电阻的第二端，而栅极接收前述反相器的输出数据，
其中，所述第四双极型晶体管的集电极为第一输出端，而所述第三双极型晶体管的集电极为第二输出端。
2.如权利要求1所述的具有数据重载功能的发射极耦合逻辑电路，其中前述差动双极型晶体管对可置换为不同发射极耦合逻辑架构。
3.如权利要求2所述的具有数据重载功能的发射极耦合逻辑电路，其中前述差动双极型晶体管对可置换为“与”结构。
4.如权利要求2所述的具有数据重载功能的发射极耦合逻辑电路，其中前述差动双极型晶体管对可置换为锁存结构。
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