《基于直接比较ECL电路的三值ECL触发器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于直接比较ECL电路的三值ECL触发器设计（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要论文主要对发射极祸合逻辑电路的特性、 结构展开了 理论研究， 并对三值E C L 基本触发器进行了电路的设计与仿真。在E C L 电路特性部分， 论文概要叙述了多值E C L 电路开关级设计的理论基础， 并从E C L 电路特有的互补对偶特性出发，指出了晶体管对的两个开关变量的不独立性及互补对偶特性。在E C L 电路结构部分，首先介绍了E C L 电 路的改进和发展，分别对普通E C L 电路、差分E C L 电路、 修正反 馈E C L ( M F E C L ) 电 路的电路结构特点、 性能 特点做了 简单的介绍和分析。 在差分E C L 电路以 及M F E C L 电路的基础上
2、提出了适合三值E C L 电路设计的直接比 较型E C L 电路。 直接比 较型E C L 电路是三值逻辑E C L 电 路中的差分E C L 电路， 它是一种反馈型电路，具有差分E C L 电路和修正反馈发射极祸合逻辑 ( M F E C L )电路的优点。在E C L 电路的互补对偶特性和直接比 较型E C L 电 路基础上， 我们用开关级设计出了几种三值E C L 基本触发器。 首先设计出了 三值E C L 直接比较型D 型锁存器。 接着设计出了 两种三值一次操作型触发器: 一为三值主从存储型触发器， 二为三值时钟竞争型触发器。 我们对所设计的 几种三值E C L 基本触发器进行了 仿真
3、模拟， 在此基础上对直接比 较型电路和普通型电路的模拟结果和电路结构进行了 分析比较， 最后做了与基于门设计的传统三值触发器的比较。关 键 词: E C L ; 互补对偶; 直接比 较; 修正反馈: D 型 锁存器;多值逻辑;开关级;主从;时钟竞争:触发器Ab s t r a c tT h e c h a r a c t e r a n d s t r u c t u r e o f E C L c i r c u it s w e r e a n a l y z e d , b a s i c fl i p - fl o p o f t e rn a ryL o g i c E C L c
4、i r c u i t w e r e d e s i g n e d a n d s i m u l a t e d .I n t h e s e c t i o n a b o u t c h a r a c t e r , t h i s d i s s e rt a t i o n i n t r o d u c e d t h e t h e o ry o f s w i t c h - s i g n a l o fE C L . B a s e d o n t h e a n a ly s is o f c o m p le m e n t a ry - c o u p l in
5、 g c h a r a c t e r i s t ic o f E C L c i r c u it s , E C Lt e r n a ry D fl i p - la t c h w it h c o m p le m e n t a ry - c o u p l in g s t r u c t u r e w a s d e s ig n e d . I t a l s o i n d ic a t e dt h e t w o s w i t c h v a r i a b l e s o f D i ff e r e n t i a l P a i r a r e c o r
6、 r e l a t i o n a l a n d p o s s e s s e dc o m p l e m e n t a ry - c o u p l i n g c h a r a c t e r i s t i c .I n t h e s e c t i o n a b o u t c i r c u it s s t r u c t u r e , t h i s d i s s e r t a t i o n i n t r o d u c e d t h e d e v e l o p m e n t a n dim p r o v e m e n t o f E C L
7、 c i r c u i t s : c o m m o n E C L , d i ff e r e n t ia l E C L a n d m o d i f y f e e d b a c k E C Lc i r c u i t s . T h e i r s t r u c t u r e c h a r a c t e r a n d p e r f o r m a n c e w e r e a n a l y z e d . B a s e d o n t h e d i ff e r e n t i a lE C L a n d m o d i 斤f e e d b a c
8、 k E C L c i r c u i t s , d i r e c t - c o m p a r a t iv i s t E C L c i r c u i t w a s p r o c e e d . I t s af e e d b a c k c i r c u i t s t h a t h a v e s t r o n g p o i n t o f d iff e r e n t i a l E C L a n d m o d i f y f e e d b a c k E C L c i r c u i t s .B a s e d o n t h e c o m
9、p l e m e n t a ry - c o u p l i n g c h a r a c t e r i s t i c o f E C L c i r c u it s a n dd i r e c t - c o m p a r a t i v i s t E C L c i r c u it , E C L t e r n a ry b a s i c fl i p - l a t c h w e r e d e s i g n e d i n s w i t c h l e v e l .F ir s t ， d ir e c t - c o m p a r a t iv i
10、s t E C L te rn a ry D fl ip - l a t c h w it h c o m p l e m e n t a ry - c o u p l in g s t r u c t u r ew as d e s i g n e d . T e r n a ry p r in c i p a l a n d s u b o r d in a t e fl ip - l a t c h a n d c l o c k c o m p e t it io n fl ip - l a t c hw it h c o m p le m e n t a ry - c o u p l
11、 i n g s t r u c t u r e b a s e d o n d i r e c t- c o m p a r a t iv i s t E C L w a s a ls o d e s ig n e dT h e s e fl i p - fl o p s w e r e s i m u l a t e d a n d a n a ly z e d .K e y w o r d s : E C L ; c o m p le m e n t a ry - c o u p l i n g; d ir e c t - c o m p a r a t iv is t ; D fl i
12、 p - l a t c h ; m o d if yf e e d b a c k E C L ; c l o c k c o m p e t it i o n ; p r i n c i p a l a n d s u b o r d i n a t e : M u l t i v a l u e dL o g i c;s w i t c h l e v e l硕士毕业论文基于宜接比 较E C L电 路的三值E C L 触发 器设计脚J , 4 #第一章 绪 论E C L 电 路是一种非饱和型数字集成电路，由 于消除了限 制速度提高的晶体管存储时间，因此可以获得很高的工作速度， 是一种高速
13、的双极型逻辑电路， 它具有扇出系数大、 线性运算功能强的优点， 从而使得它在高速信息处理系统中得到了 广泛的 应用川 。 在超高速数字系统中， 与其它集成电 路相比， 发射极祸合逻辑( E C L )集成电路可谓佼佼者，它已 成为当代高速电子计算机中的重要组成元器件。从7 0 年代起，多值信号及处理多值信号的多值逻辑电路一直是国际上受到关注的课题，对它的 研究工作取得了 很大的 进展 2 -s 1 。 多值信号可以 提高 传输线与集成电路的信息密度与处理信息的能力，发射极祸合逻辑 ( E C L )电 路作为最快的双极型电路， 与多值逻辑的结合应用研究一直受到重视。 本章将首先简单阐述E C
14、L 电路多值逻辑设计的 研究意义、 研究动向、 研究现状， 然后介绍本文的研究内容以及章节的安排。 1 . 1 多值E C L逻辑电路设计的研究意义近2 0 年内C M O s 电路得到了 惊人的发展， 并占 据了 大部分的应用场合。 C M O s电 路的特点和优势在于它的高集成度、低功耗。 相应的，C M O s电路的一个重要弱点是它的速度相对较慢，驱动能力弱。而这些正是E C L 电路的强项，速度高、驱动能力大。 因此， 在要求高 速大驱动的场合， C M O s 电 路的应用受到限制， E C L电 路得到应用。如高速数据传输、高速存储器、光接口、高速开关与无线通信、高 速计算机等 s
15、 . E C L 电 路与C M O s 电 路相比， 具有四 个优点 5 . B 2( 1 )研究表明， 实现同 样的逻辑功能， E C L 电 路用的门数几乎是静态C M O s电路所用门数的一半。( 2 ) E C L 电路中开关电 流在差分对的二个晶体管间的转换比C M O s 电 路中脚 j r 4才硕士毕业论文基于直接比 较E C L电 路的三值E C L 触发器设计电 压变换快得多，这对电 路的 逻辑转换很重要。( 3 ) E C L 电路的输出电 压摆幅比C M O s 电 路小得多， 这对信号周期与信号在电路间传输时间相当时，显得尤为重要。同时，摆幅的减小，对于降低电路的动态
16、功耗也是有利的。( 4 ) E C L电路中，组成差分对的二个晶体管分别工作于截止和线性区，且其电路输出摆幅又较电源电 压小得多，因而其功耗主要是直流功耗， 它不随电路的工作频率提高而增加。 C M O s 电路刚好相反，它的静态功耗较小， 其动态功耗则较大， 并会随着工作频率提高而增加。因此， 在工作频率越过一定值后， E C L电路的功耗低于C M O s 电路的功耗。多值逻辑是指一切逻辑值的取值数大于二的逻辑。 多值逻辑在电子科学技术中的应用，目 前还远没有二值逻辑那么普遍， 其主要原因， 一是二值逻辑无论在理论上或实践上均已成熟， 二是多值逻辑电路的实现比二值逻辑电路困难。 但是由于多值逻辑有着许多独特的功能和广泛的应用前景， 越来越受到国际学术界的 注视 2 - 4 , 7 J ，多 值逻辑的 优势在于 2 ,7 1( 1 )多值逻辑的结构形式远比 二值逻辑多 姿多彩，可以 更好地解决用二值逻辑不易解决的问题。( 2 )多值逻辑数字系统地信息密度高。当 这种数字系统用大规模或超大规模集成电 路实现是时
