專利名稱：具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及發射極耦合邏輯(Emitter Couple Logic，ECL)電路，特別是關于利用結合金屬氧化半導體場效應(MOSFET)晶體管的具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路。
背景技術：
由于發射極耦合邏輯(以下簡稱ECL)電路的操作速度快，因此ECL電路已廣泛使用在邏輯門電路(logic gate circuit)，例如D型觸發器(Flip-Flop)。圖1所示為美國第4,546,272號專利的ECL電路“ECL circuit for forcibly setting ahigh level output”。該ECL電路包含一對接收差動信號的發射極耦合雙極型晶體管TR1、TR2與負載電阻R1、R2、一連接于雙極型晶體管TR1、TR2的發射極的電阻RS、一連接于電阻RS的電流源、以及一對用來接收設置(set)或復位(reset)信號的雙極型晶體管TR3、TR4。
該傳統的ECL電路利用電阻RS提供電壓差，使接收設置(set)或復位(reset)信號的雙極型晶體管TR3、TR4的基極與發射極電壓差(VBE3、VBE4)大于接收差動信號的發射極耦合雙極型晶體管TR1、TR2的基極與發射極電壓差(VBE1、VBE2)，強制設定輸出為設置或復位的輸出信號。
該傳統的ECL電路雖然提供了設置與復位的功能，但并沒有重載(Reload)的功能。由于ECL電路并非互補式金屬氧化半導(CMOS)晶體管的邏輯數字電路，無法直接接收數字重載數據作為設置信號以及復位信號。因此，對于需要數字重載數據時，必須先判斷所需要加載的重載數據是邏輯高電平(Logichigh)H，還是邏輯低電平(Logic low)L。若為H，則將設置信號設定為高電壓電平，而將復位信號設定為低電壓電平。反的若為L，則將設置信號設定為低電壓電平，而將復位信號設定為高電壓電平。如此，將造成設計上的復雜性，且在進行重載數據轉換ECL電壓電平時，會造成數據重載速度上的延遲，而影響該ECL電路的數據重載操作速度。
發明內容
有鑒于上述問題，本發明的目的是提出一種具有數據重載功能的ECL電路。
本發明的目的是提出一種數字重載數據可直接耦合的具有數據重載功能的ECL電路。
為達成上述目的，本發明具有數據重載功能的ECL電路，包含一差動雙極型晶體管對，包含第一雙極型晶體管與第二雙極型晶體管，這兩個雙極型晶體管的發射極互相連接，且基極接收一差動信號；一負載電阻對，包含第一負載電阻與第二負載電阻，分別串接于差動雙極型晶體管對的集電極；一電阻，具有第一端與第二端，該第一端連接于差動雙極型晶體管對的發射極；一固定電流源，連接于電阻的第二端；第一串接晶體管，包含第三雙極型晶體管與第一場效應晶體管，該第三雙極型晶體管的集電極連接于第一雙極型晶體管的集電極，基極接收一重載信號，且發射極連接于該第一場效應晶體管的漏極，而該第一場效應晶體管的源極連接于電阻的第二端，而柵極接收一重載數據；一反相器，將重載數據反向輸出；以及第二串接晶體管，包含第四雙極型晶體管與第二場效應晶體管，該第四雙極型晶體管的集電極連接于第二雙極型晶體管的集電極，基極接收重載信號，且發射極連接于該第二場效應晶體管的漏極，而該第二場效應晶體管的源極連接于電阻的第二端，而柵極接收反相器的輸出數據。
由于本發明是利用場效應晶體管直接接收設定重載數據，因此數字重載數據不必經過前置ECL電壓電平轉換處理。而且，重載數據可在重載控制信號動作前，先設定傳送至場效應晶體管，所以場效應晶體管可先設定導通或關閉。因此，只要重載控制信號一動作，即可根據重載數據控制輸出端的狀態，提升ECL電路的數據重載動作速度。
圖1為傳統ECL電路。
圖2為本發明具有數據重載功能的ECL電路。
具體實施例方式
以下參考圖式詳細說明本發明具有數據重載的ECL電路。
圖2為本發明具有數據重載功能的ECL電路。如該圖所示，本發明的ECL電路包含一差動發射極耦合雙極型晶體管對B1、B2、一負載電阻對R1、R2、一對重載控制雙極型晶體管B3、B4、一連接于雙極型晶體管對B1、B2的發射極的電阻Re、一連接于電阻Re的電流源Is、一對接收重載數據的場效應晶體管M1、M2、以及一反相器INV。
發射極耦合雙極型晶體管對B1、B2的集電極(collector)經由電阻R1、R2連接于高工作電壓VCC，基極(base)則分別接收差動信號DA、DB。該發射極耦合雙極型晶體管對B1、B2的發射極(emitter)經由電阻Re以及電流源Is連接至低工作電壓VEE。雙極型晶體管B2的集電極為該ECL電路的輸出端OUTA，而雙極型晶體管B1的集電極為該ECL電路的反向輸出端OUTB。
重載控制雙極型晶體管B3的集電極連接于雙極型晶體管B1的集電極，且基極接收一重載控制信號RL。而場效應晶體管M1的漏極(drain)連接于重載控制雙極型晶體管B3的發射極，柵極(gate)接收一重載數據DATA，以及源極(source)連接于電流源Is。重載控制雙極型晶體管B4的集電極連接于雙極型晶體管B2的集電極，且基極接收重載控制信號RL。而場效應晶體管M2的漏極連接于重載控制雙極型晶體管B4的發射極，柵極接收經由反相器反向的反向重載數據，以及源極連接于電流源Is。
由于場效應晶體管M1與M2的導通電阻遠小于電阻Re，因此重載控制雙極型晶體管B3與場效應晶體管M1的組合與傳統ECL電路(參考圖1)的雙極型晶體管TR3功能相同，且重載控制雙極型晶體管B4與場效應晶體管M2的組合與傳統ECL電路(參考圖1)的雙極型晶體管TR4功能相同。所以，當重載控制雙極型晶體管B3與場效應晶體管M1均導通時，即可將輸出端OUTA設定為H。而當重載控制雙極型晶體管B4與場效應晶體管M2均導通時，即可將輸出端OUTA設定為L。
但是，由于本發明是利用場效應晶體管M1與M2來直接接收設定重載數據，因此數字重載數據不必經過前置ECL電壓電平轉換處理。而且，重載數據可在重載控制信號RL動作前，先設定傳送至場效應晶體管M1與M2，所以場效應晶體管M1與M2可先設定導通或關閉。所以，只要重載控制信號RL一動作，即可根據重載數據DATA控制輸出端OUTA與OUTB狀態，提升數據重載動作速度。
以下說明本發明ECL電路的操作。首先，當重載控制信號RL為L時，雙極型晶體管B3、B4均不導通。因此，該ECL電路的輸出由差動信號DA、DB控制。該部分的動作與傳統技術相同(參考圖1)，不再重復說明。
當重載控制信號RL為H時，由于雙極型晶體管B3、B4均導通。此時，若重載數據DATA為H，則場效應晶體管M1導通，場效應晶體管M2不導通，所以該ECL電路的輸出端OUTA為H、OUTB為L。而若重載數據DATA為L，則場效應晶體管M1不導通，場效應晶體管M2導通，所以該ECL電路的輸出端OUTA為L、OUTB為H。該部分的工作原理與傳統技術相同(參考圖1)，不再重復說明。
以上雖以實施例說明本發明，但并不因此限定本發明的范圍，只要不脫離本發明的要旨，本領域技術人員可進行各種變形或變更。例如，圖2中的差動雙極型晶體管對可置換為不同發射極耦合邏輯架構，如“與”(和集(AND))、鎖存(閂鎖(latch))等，仍適用于此具有數據重載的功能。
權利要求
1.一種具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路，包含一差動雙極型晶體管對，包含第一雙極型晶體管與第二雙極型晶體管，這兩個雙極型晶體管的發射極互相連接，且基極接收一差動信號；一負載電阻對，包含第一負載電阻與第二負載電阻，一端分別串接于前述差動雙極型晶體管對的集電極，另一端則連接于一高工作電壓；一電阻，具有第一端與第二端，該第一端連接于前述差動雙極型晶體管對的發射極；一固定電流源，一端連接于前述電阻的第二端，另一端連接于低工作電壓；第一串接晶體管，包含第三雙極型晶體管與第一場效應晶體管，該第三雙極型晶體管的集電極連接于前述第一雙極型晶體管的集電極，基極接收一重載信號，且發射極連接于該第一場效應晶體管的漏極，而該第一場效應晶體管的源極連接于前述電阻的第二端，而柵極接收一重載數據；一反相器，將前述重載數據反向輸出；以及第二串接晶體管，包含第四雙極型晶體管與第二場效應晶體管，該第四雙極型晶體管的集電極連接于前述第二雙極型晶體管的集電極，基極接收前述重載信號，且發射極連接于該第二場效應晶體管的漏極，而該第二場效應晶體管的源極連接于前述電阻的第二端，而柵極接收前述反相器的輸出數據。
2.如權利要求1所述的具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路，其中前述第四雙極型晶體管的集電極為第一輸出端。
3.如權利要求1所述的具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路，其中前述第三雙極型晶體管的集電極為第二輸出端。
4.如權利要求1所述的具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路，其中前述差動雙極型晶體管對可置換為不同發射極耦合邏輯架構。
5.如權利要求4所述的具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路，其中前述差動雙極型晶體管對可置換為“與”結構。
6.如權利要求4所述的具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路，其中前述差動雙極型晶體管對可置換為鎖存結構。
全文摘要
具有數據重載功能的發射極耦合邏輯電路，包含第一與第二串接晶體管，分別由雙極型晶體管(BJT)與場效應晶體管(FET)所構成。雙極型晶體管接收重載控制信號，而場效應晶體管接收重載數據，以利用雙極型晶體管與場效應晶體管的串聯控制，來將數字重載數據重載于該ECL電路。由于是利用場效應晶體管直接接收設定重載數據，數字重載數據不必經過前置ECL電壓電平轉換處理。重載數據可在重載控制信號動作前，先設定傳送至場效應晶體管，所以場效應晶體管可先設定導通或關閉。只要重載控制信號一動作，即可根據重載數據控制輸出端的狀態，提升ECL電路的數據重載動作速度。
文檔編號H03K17/06GK1479449SQ0214223
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月26日 優先權日2002年8月26日
發明者柯凌維 申請人:聯發科技股份有限公司