JAJA892 June   2025 LM339 , LM393 , LMH7322 , TL331 , TLV1812 , TLV1871 , TLV1872 , TLV3601 , TLV3604

 

  1.   1
  2.   概要
  3.   商標
  4. 1はじめに
  5. 2出力タイプ
    1. 2.1 オープンコレクタまたはオープンドレイン
      1. 2.1.1 オープンコレクタまたはオープンエミッタの出力を選択可能
    2. 2.2 プッシュプル
      1. 2.2.1 個別電源を使用したプッシュプル
    3. 2.3 差動
      1. 2.3.1 差動プッシュプル
      2. 2.3.2 ECL、RSECL、PECL、RSPECL、LVPECL
      3. 2.3.3 低電圧差動信号伝送
      4. 2.3.4 電流モードロジック
  6. 3まとめ
  7. 4参考資料

ECL、RSECL、PECL、RSPECL、LVPECL

速度がナノ秒になると、大きな出力スイング (3V や 5V など) を使用する場合は、シングルエンドのサブナノ秒エッジレートの生成が問題になります。

I = c × ΔV/ΔT では、エッジレート (立ち上がり時間と立ち下がり時間) がナノ秒の範囲に入ると、ピーク電流がアンペア範囲へと増加し始めます。これらのエッジによって消費電力が増加し、EMI やノイズが発生する可能性があります。

ロジックスレッショルド間の立ち上がり時間または立ち下がり時間に費やされる時間によって、最大出力遷移時間 (速度) が制限されます。

これらの問題を克服するため、出力スイングを 800mV に減らしました。出力スイングが小さいほど、出力デバイスで簡単に生成でき、電力を節約でき、放射ノイズも低減し、最大速度を上げることができます。

 ECL 出力図 2-10 ECL 出力

エミッタカップリングロジック (ECL) は 1960 年代初頭に開発され、高速ロジックファミリーの中では最古のものです。ドライバは標準 800mV の出力差動電圧を生成する低インピーダンスのエミッタフォロワ出力です。出力トランジスタはリニア領域で動作し、飽和していないため、応答が高速です。出力は通常、出力電源より 2V 低い終端電圧レールに 50Ω で終端処理されます。ECL デバイスは一般に -2V ~ -5.2V で終端処理され、-0.9V ~ -1.8V の標準出力スイングを生成します。終端抵抗の値が小さいため、ECL は消費電力が最大のインターフェイスです。

RSECL、つまり低減スイング ECL は ECL に似ていますが、スイングを 400mV まで低減させても、負の終端電圧を必要とします。

 RSPECL の終端図 2-11 RSPECL の終端

PECL、つまり正 ECL は負電源をなくし、+3.2V と +4V の正スイングでグランドより上にスイングし、800mV 差動を維持します。

LVPECL、つまり低電圧 PECL は PECL と同じですが、スレッショルドを +1.6V と +2.4V まで下げて、より低い電源電圧に対応します。

RSPECL、つまり低減スイング PECLは、スイングを 400mV に低減します。

400mV スイング規格をサポートできるデバイスは、LMH7322LMH7324です。

表 2-6 ECL ファミリ出力の利点と欠点
利点欠点
  • 低減出力スイングにより速度が向上
  • 立ち上がり/立ち下がり時間をピコ秒単位で実現
  • 整合インピーダンスラインと直接インターフェイス接続
  • 高い同相除去
  • 平衡ラインにより放射 EMI を低減
  • ECL には大きな負電源電圧 (-5.2V) が必要
  • 値の小さい終端 (50 ~ 100Ω) は大電流を消費
  • チャネルあたりの消費電力が高い (数 100mW)