Эмиттерно-связанная логика
Эми́ттерно-свя́занная ло́гика (ЭСЛ, ECL) — способ построения логических элементов на основе дифференциальных транзисторных каскадов. ЭСЛ является самой быстродействующей из всех типов логики, построенной на биполярных транзисторах. Это объясняется тем, что транзисторы в ЭСЛ работают в линейном режиме, не переходя в режим насыщения, выход из которого замедлен. Низкие значения логических перепадов в ЭСЛ-логике способствуют снижению влияния на быстродействие паразитных ёмкостей[1].
Основная деталь ЭСЛ-логики — схема потенциального сравнения, собранная не на диодах (как в ДТЛ), а на транзисторах. Схема представляет собой транзисторы, соединённые эмиттерами и подключенные к корпусу (или питанию) через резистор. При этом транзистор, у которого напряжение на базе выше, пропускает через себя основной ток. Как правило, один транзистор в схеме сравнения подключен к опорному уровню, равному напряжению логического порога, а остальные транзисторы являются входами. Выходные цепи схемы сравнения поступают на усилительные транзисторы, а с них — на выходные эмиттерные повторители.
Особенностью ЭСЛ является повышенные скорость (150 МГц уже в первых образцах 1960-х годов и 0,5…2 ГГц в 1970-1980-х) и энергопотребление по сравнению с ТТЛ и КМОП (на низких частотах, на высоких — примерно равное), низкая помехоустойчивость, низкая степень интеграции (ограниченная, в частности, большой потребляемой мощностью каждого элемента, что не позволяет разместить в одном корпусе много элементов, так как это приведёт к перегреву) и как следствие — высокая стоимость.
ЭСЛ была изобретена в августе 1956 года инженером IBM Хэноном Йорком (англ. Hannon S. Yourke)[3][4]. Первоначально имела название «управляемая током логика», применялась в компьютерах Stretch, IBM 7090, и IBM 7094[2]. Также использовалось название схема токового режима[5].
Переключатель тока Йорка представлял собой дифференциальный усилитель, в котором входные логические уровни сигналов отличались от выходных[5]. В схеме Йорка отличие опорных уровней напряжения составляло 3 вольта. В связи с этим использовались две взаимодополняющих версии логических элементов: NPN и PNP. Выход NPN версии мог управлять входами PNP версии и наоборот. Недостатками схемы являлись использование дополнительных источников напряжения и использование как PNP, так и NPN транзисторов[2].
Позже, вместо чередования NPN и PNP версий логических элементов, был предложен метод с использованием стабилитронов и резисторов для сдвига выходных логических уровней к значениям входных логических уровней[5]. В ЭВМ БЭСМ-6 для этой же цели в состав переключателя тока был введён вторичный источник электропитания на основе трансформатора и двухполупериодного выпрямителя со средней точкой, названный «подвешенным источником питания»[6].
ЭСЛ советской разработки
