موضوع مقاله: منطق تزویج امیتری | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # منطق تزویج امیتری | مقدمه: در رشته الکترونیک، منطق تزویج امیتری (ECL) یکی از سریع‌ترین منطق‌های ترانزیستوری دوقطبی در مدارهای مجتمع به‌شمار می‌آید. | ## بخش 1: منطق تزویج امیتری | ECL از یک تقویت‌کننده تفاضلی ترانزیستور پیوندی دوقطبی فوق راه اندازی با ورودی تک سر و جریان امیتری محدود بهره می‌برد تا از ناحیه اشباع عملیات و قطع آن جلوگیری شود. علاوه بر این، دریافت جریان ثابت تقویت کننده‌های تفاضلی تاخیرها و جهش‌های نامطلوب ولتاژ و نقص‌های فنی جزئی را که به دلیل اندوکتانس و ظرفیت خط تغذیه اتفاق می‌افتد، به حداقل خود می‌رساند. خروجی‌های مکمل با کاهش شمارش وارونگر (معکوس کننده) زمان انتشار مدار کل را کاهش می‌دهد. نوعی از ECL که در آن همه مسیرهای سیگنال‌ها و ورودی‌ها گیت تفاضلی هستند، منطق سوئیچ جریان تفاضلی خوانده می‌شود. این منطق که ابتدا منطق هدایت جریان نام داشت، برای کامپیوترهای IBM 7090 و IBM 7094 مورد استفاده قرار می‌گرفت. سوئیچ جریان یورک تقویت‌کننده تفاضلی بود که سطوح منطق ورودی آن نسبت به سطوح منطق خروجی اش متفاوت بود. با این حال، در عملیات حالت جریان، سیگنال خروجی شامل سطوح ولتاژی است که حدود سطح مرجع نسبت به سطح مرجع ورودی متفاوت است. در اوایل دهه ۱۹۶۰ میلادی، مدارهای ECL بر روی مدارهای مجتمع یکپارچه پیاده شد که برای اجرا و عمل کردن منطق دارای یک مرحله ورودی تقویت‌کننده تفاضلی بود. این مدارها همچنین برای سوق دادن یا تحریک خروجی‌ها و تغییر ولتاژهای خروجی از یک مرحله امیتر پیرو برخوردار بودند طوری که می‌توانستند با ورودها سازگار باشند. شرکت موتورولا در سال ۱۹۶۲ اولین خط تولید مدار مجتمع یکپارچه دیجیتالی خود را معرفی نمود. این شرکت سری‌های متفاوتی را تولید کرد.MECL II در سال ۱۹۶۶ میلادی، MECL III در سال ۱۹۶۸ میلادی با زمان انتشار گیت یک نانو ثانیه و آهنگ تغییر وضعیت مداری فلیپ فلاپی ۳۰۰ مگاهرتز، و سری ۱۰۰۰۰ (با مصرف برق کمتر و سرعت لبه‌ای کنترل شده) در سال ۱۹۷۰ از این جمله‌اند. مصرف برق بالای CCL بدین معنی است که از آن اصولاً زمانیکه سرعت بالا ضروری به نظر می‌رسد، استفاده شود. در این شکل، ترانزیستور T5 ترانزیستور خروجی گیت ECL قبلی ای را نشان می‌دهد که یک سیگنال منطق را برای ترانزیستور ورودی T1 از یک گیت OR/NOR که ورودی دیگر آن T2 است و خروجی‌های Y و Y دارد فراهم می‌کند. | ## بخش 2: منطق تزویج امیتری | تصاویر دیگر عملیات مدار را با در نظر گرفتن آزادسازی بار و توپولوژی جریان با ولتاژ ورودی پایین ("0" Logical) طی انتقال یا گذار و با ولتاژ ورودی بالا ("1" Logical) نمایش می‌دهند. ECL بر مبنای زوج امیتری است که در این شکل در سمت چپ با رنگ قرمز هاشور خورده‌است. نیمه سمت چپ این زوج (که با رنگ زرد هاشور خورده) شامل دو ترانزیستور ورودی موازی T1 و T2 (گیت نمونه با دو ورودی) است که منطق T3 با یک منبع ولتاژ مرجع محکم شده‌است که با رنگ سبز کم رنگ هاشور خورده‌است: مقسم ولتاژ با جبران گرمایی (یودی R1 و R2 و D1 و D2) و بعضی وقت‌ها امیتری پیرو میانگر (که در تصویر نشان داده شده‌است) در نتیجه، ولتاژهای امیتری نسبتاً ثابت هستند؛ بنابراین، مقاومت امیتری عادی RE تقریباً مانند منبع جریان عمل می‌کند. ولتاژهای خروجی در مقاومت‌های بار کلکتور RC1 و Rc3 به وسیلهٔ امیتری پیروهای T4 و T5 (که با رنگ آبی هاشور خورده‌اند) به خروجی‌های معکوس‌کننده یا وارونگر و غیر وارونگر تغییر می‌کنند. منبع جریان تزویج امیتری (دم دراز tail ـ long) جریان کل را که از میان دوپایه این جفت عبور می‌کند، یقین می‌کند. ولتاژ ورودی شار جریان را به وسیلهٔ ترانزیستورها با تقسیم آن بین دوپایه و در نتیجه هدایت همه آن به یک سمت (زمانیکه به نقطه سوئیچینگ نزدیک نباشد) کنترل می‌کند. حاصل یا بهره آن نسبت به حالت‌های آخر و زمانیکه مدار سریع کلید می‌خورد، بیشتر است. یک ترانزیستور (T3 یا T1) خاموش است و ترانزیستور دیگر (T1 یا T3) در ناحیه خطی فعال قرار داشته و نقش مرحله امیتری عادی را با انحطاط امیتری که همه جریان را جذب می‌کند و باعث از بین رفتن ترانزیستور خاموش می‌شود، ایفا می‌کند. ترانزیستور فعال دارای باری با مقاومت امیتری نسبتاً بالا است که پسخورد (feed back) منفی قابل توجه‌ای (انحطاط امیتری) را به نمایش می‌گذارد. برای پیشگیری از اشباع ترانزیستور فعال طوری که زمان نفوذش بازیافت حالت اشباع را کند می‌سازد و در تأخیر منطق دخیل نیست، مقاومت‌های امیتری و کلکتور طوری انتخاب می‌شود که با بیشینه ولتاژ ورودی، یک مقدار ولتاژ در ترانزیستور باقی خواهد ماند. مدار نسبت به تغییرات ولتاژ ورودی حساس نیست و ترانزیستور در ناحیه خطی فعال ثابت باقی می‌ماند. ویژگی‌ها از ویژگی‌های مهم خانواده ECL این است که جریان زیاد تقریباً ثابت است و اصولاً به حالت مدار بستگی ندارد. این بدان معنا است که مدارهای ECL، بر خلاف بسیاری از انواع منطق‌های دیگر نسبتاً نویز کمی تولید می‌کنند. | ## بخش 3: منطق تزویج امیتری | این امر باعث می‌شود که از آن سالیان سال به عنوان سریع‌ترین خانواده منطق استفاده شود. این امر اصولاً برای به حداقل رساندن تأثیر تغییرات با نوسانات منبع تغذیه سطوح منطق اتفاق می‌افتد زیرا ECL نسبت به سر و صدای VCC حساس و نسبت به سر و صدای VeE نسبتاً مصون است. از آنجائیکه زمین باید با ثبات‌ترین ولتاژ در یک سیستم باشد، ECL با بار مثبت زمین تعیین می‌شود. در این اتصال، زمانیکه ولتاژ منبع تغییر می‌کند، کاهش ولتاژ در سر تا سر مقاومت‌های کلکتور کمی تغییر می‌کند (در مورد منبع جریان ثابت امیتر، تغییری صورت نمی‌گیرد). زمانیکه مقاومت‌های کلکتور محکم به زمین متصل هستند، ولتاژهای خروجی کم یا به کندی جابجا می‌شوند (یا اصلاً حرکت نمی‌کنند). اگر پایانه منفی منبع تغذیه به زمین متصل باشد، مقاومت‌های کلکتور به ریل مثبت متصل خواهد بود. چون افت ولتاژ ثابت در سراسر مقاومت‌های کلکتور جزئی است (یا اصلاً تغییری نمی‌کند) ولتاژهای خروجی از نوسانات ولتاژ منبع پیروی می‌کنند و دو بخش مدار به عنوان تعویض‌کننده سطح جریان ثابت عمل می‌کنند. آن نقص این است که ولتاژهای خروجی در مقابل پیشینه ولتاژ ثابت بالا (V 3/9+) خیلی کم (V 0/4 +-) تغییر می‌کنند یا دچار نوسان می‌شوند. دلیل دیگر استفاده از منبع تغذیه مثبت محافظت از ترانزیستورهای خروجی در مقابل اتصال کوتاه ناگهانی است که بین خروجی و زمین به وجود می‌آید (ولی خروجی‌ها در مقابل اتصال کوتاه با ریل منفی مصون نیستند). مقدار ولتاژ تغذیه طوری انتخاب می‌شود که جریان کافی از میان دیودهای جبران‌کننده D1 و D2 عبور کند و افت ولتاژ در سرتاسر مقاومت امیتری عادی یا معمولی RE کافی است. مدارهای ECL موجود در بازار آزاد که معمولاً با سطوح منطق کار می‌کنند با دیگر خانواده‌ها سازگاری ندارند. این بدان معنی است که عملیات بین ECL و سایر خانواده مدارهای منطقی مانند خانواده معروف TTL به مدارهای میانجی اضافی احتیاج دارند. | ## جمع‌بندی | این حقیقت که سطوح منطق پایین و بالا نسبتاً نزدیک هم هستند بدین معنی است که ECL از سر و صداهای جزئی برخوردار است که این موضوع خود یک مشکل محسوب می‌شود.