EL AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
es la configuración de transistor más importante empleada en circuitos integrados siendo el elemento básico de la familia lógica ECL. La características más importante es que la salida es proporcional a la diferenica entre las dos señales de entrada, Otro aspecto fundamental es la simentría que le confiere unas características especiales de análisis y diseño. Para lograr esta simetría es necesario que los transistores empleados en el amplificador diferencial sean identicos, aspecto que únicamente se logra cuando el circuito está fabricado en un chip. Realizar el amplificador con componentes discretos pierde sus principales propiedadess al desaparecer la simetría.
la configuración básica donde los transistores T1 y T2 son idénticos y las dos resistencias de colector Rc, son de igual valor. El circuito posse dos entradas V1 y V2 y dos salida Vo1 y Vo2. La simetría del amplificador diferencial permite simplificar su análisis convirtiendo las tensiones de entrada en las tensiones de entrada en modo común, esto es, ambas entradas con la misma tensión, o en modo diferencial, esto es, las entradas con tensiones opuestas
En el funcionamiento de la puerta, cuando la entrada pasa de 0 a 1 o de 1 a 0, se atraviesa este valor de referencia y aparace una tensión diferencial que se traslada a la base de los transistores seguidores de emisor, T3 y T4 para producir las salidas de Vo y Vo . El efecto de los transistores seguidores es apoyar a tierra las salidas e introducir ganancias de corriente pero no de tensión.
En los circuito ECL, los transistores T1 y T2 no pasan de corte a saturación, sino que trabajan siempre en la zona activa, quiere decir que siempre conducen, aunque conducen distintos valores de colector. La intensidad del colector uno es distinta de la intensidad del colector 2, esto es lo que produce los distintos valores de la tensión diferencial. Así un valor alto de diferencial se consigue con la intensidad de colector 1 distinta de cero y la intensidad de colector 2 igual o aproximada a cero, con lo que la tensión en la entrada del colector de T2 que se une con la base de T3 es aproximadamente VCC y en el colector de T1 que conecta con la base de T4 tenemo VCC menos la corriente de colector multiplicada por la resistencia de colector, que puede hacerse pequeña, eligiendo adecuadamente la resistencia del colector. De esta manera se puede considerar que T2 no conduce dado que su intensidad de colector es muy pequeña y que T1 si conduce en la zona activa. Por ello en muchas ocasiones, a efectos de análisis de la puerta, es posible considerar que le transistor con intensidad de colector próxima a cero no conduce, mientras que el otro si lo hace en zona activa.
CASO A
VI es baja, menor que VBB
La tensión de entrada al transistor T1 es menor que la tensión VBB haciendo que la intensisdad de colector sea muy pequeña, la tensión de emisor es entonces igual a la tensión de entrada (Vi) menos la tensión de Base-Emisor del transistor 1 (VBE1) que a su vez es menor que los 1,29V de la tensión VBB. Esto provoca que el transistor T2 conduzca.
El valor de la tensión de colector de T1 es el valor de la fuente de alimentación Vcc menos el producto de la resistencia del colector por la intensidad de colector que la atraviesa. y como la intensidad del colector de T1 es próxima a cero, la tensión de colector de T1 es prácticamente la tensión de la fuente Vcc, esto por otro lado, hace que el transistor T4 pase a conducir, lo que hace que la salida por el terminal Vo sea igual a la tensión de la fuente de alimentación Vcc menos la tensión Base-Emisor del T4, que es mayor que los 1,29V de la tensión VBB. Este es un valor alto
Por otra parte, el transistor T2 está conduciendo, y el valor en el colector que está conectado con la base del transistor T3 es el valor de la fuente de alimentación Vcc menos el producto de la resistencia de colector en el transistor 2 por la intensidad de colector del transistor 2 que la atraviesa. Este valor es insuficiente para hacer conducir el transistor T3 con lo que el valor de salida en el terminal Vo es un cero lógico, ya que la intensidad es alta.
CASO B
VI es alta, mayor que VBB
Ahora la tensión de entrada al transistor T1 es mayor que la tensión VBB haciendo que la intensidad de colector sea alta, la tensión de emisor entonces es igual a la tensión de entrada (Vi) menos la tensión de Base-Emisor del transistor 1 (VBE1) que a su vez es mayor que los 1,29V de la tensión VBB. Esto provoca que el transistor T2 no conduzca.
El valor de la tensión de colector de T1 es el valor de la fuente de alimentación Vcc menos el producto de la resistencia del colector por la intensidad de colector que la atraviesa. y como la intensidad del colector de T1 es próxima a VCC, la tensión de colector de T1 es prácticamente cero, esto por otro lado, hace que el transistor T4 pase a conducir en la zona activa, lo que hace que la salida por el terminal Vo sea cero, igual a la tensión de la fuente de alimentación Vcc menos la tensión Base-Emisor del T4, que es menor que los 1,29V de la tensión VBB. Este es un valor bajo.
Por otra parte, el transistor T2 no está conduciendo, y el valor en el colector que está conectado con la base del transistor T3 es el valor de la fuente de alimentación Vcc menos el producto de la resistencia de colector en el transistor 2 por la intensidad de colector del transistor 2 que la atraviesa. Este valor es próximo al valor de la fuente de alimentación, que es suficiente para hacer conducir el transistor T3 con lo que el valor de salida en el terminal Vo es un uno lógico, ya que la intensidad es baja.
En resumen en ambos caso la salida Vo es la inversa de la intrada. El funcionamiento de circuito se basa en la conmutación entre los estado de T1 y T2, que es muy rápida ya que los transistores no entran en saturación, porque siempre conducen con mayor o menor intensidad de colector. La función de los transistores T3 y T4 es simplemente adaptar los valores de tensión que tiene en la base para hacerlos compatible con los niveles lógicos de entrada de la familia.
PUERTA NOR EN ECL
Para conseguir la función OR o NOR de varias entradas, se conectarán varios transistores en paralelo al transistor T1 de la puerta ECL inversora. Los terminales A, B y C son las entradas de la puerta ECL. A la salida se obtendrán las funciones NOR y OR de estgas entradas.
CASO A
Todas las entradas tienen nivel lógico 0
Las tensiones de entrada de los transistores T1 son menores que la tensión de referencia VBB haciendo que sus intensisdades de colector sean muy pequeñas, y que la tensión de su emisor que es la tensión de la entrada menos la tensión de la unión Base-Emisor de T1 sea menor que la tensión de referencia VBB, por lo que el transistor T2 pasa a conducir. En esta situación, los colectores de los transistores de entrada T1 tienen una tensión próxima a la de la fuente de alimentación Vcc, lo que significa que la tensión en la base de T4 es suficiente para hcer conducir a T4, de este modo la salida NOR es la tensión de alimentación Vcc menos la tensión Base-Emisor T4 que es un uno lógico. Así mismo la tensión de colector del T2 que es la tensión de alimentación Vcc menos el producto de la resistencia de colector 2 por la intensidad de colector 2 que la atraviesa es suficiente para que T3 pase a conducir en la zona activa, lo que deja la salida OR en un nivel lógico cero, porque la intensidad de colector es demasiado alta.
CASO B
Alguna de las entradas tiene nivel lógico 1
En este caso la tensión Base-Emisor de T1 es mayor que la tensión de referencia VBB, haciendo que la intensidad de colector seal alta y por tanto su emisor será la tensión de entrada menos la tensión VBE1, por lo que el transistor T2 pasará conducir con una intensidad de colector cercana al 0 es decir que casi que no conduce. El valor de tensión del colector del transistor de entrada que conduce es la tensión de la fuente de alimentación Vcc menso el producto de su resistencia de colector por la intensidad de colector que la atraviesa. Este valor es suficiente para hacer conducir a T4 en la zona activa con lo que la salida NOR tiene un cero lógico, al tener una intensidad de colector muy alta.
Por otro lado , como el transitor T2 conduce con una intensidad próxima al cero, la señal en su colector es la tensión de la fuente de alimentación menos el producto de la resistencia de colector 2 por la intensidad de colector dos que la atraviesa, haciendo conducir a T3 y quedando el valor de salida de la puerta OR en un uno lógico.
