2 ECL电流开关的应用

目前，笔者在一个高速数字系统中应用了ECL电流驱动器其基本原理如图3示。其中Q1、Q2、和Q5构成基本的调制电路，Q3和Q4实现电平移位，集成器件MC10H124完成信号的电平转换(TTL→ECL)。MC10H124引脚功能如图3所示，使用时需注意在ECL电平输出脚(如图中②、④脚)要通过50Ω电阻外接-2V电压，未用的输出脚通过50Ω电阻接地。从②或④脚输出ECL电平信号，第⑥脚接公共选通电压(这里接+4V电压)。

2.1 ECL电路的主要特点

对激光器进行高速脉冲调制时，常采用ECL电流开关。它既有很快的开关速度，又能保护良好的电流脉冲波形。从电路结构上看，ECL属于非饱和型数字逻辑，工作时晶体行之有效放大和截止两上状态间转换，不进入饱和区，根除了TTL电路中晶体管由饱和到截卡(即由“开”到“关”)转换时所需释放超量存储电荷的“存储时间”，从根本上消除了限制速度的主要障碍——晶体管的饱和时间，极大地提高了ECL电路的速度，其平均延尺时间达到来纳秒数量级。如果图3中采用两级差分电流开关并且双边驱动，则既可改善电流脉冲的波形又可提高开关速度。

图3中参考电压VBB作为ECL电路的重要组成部分，通常取在ECL逻辑高、低电平的中心VBB=-1.3V(ECL)的逻辑高电平VOH=-0.8V，低电平VOL=-1.8V，使高、低电平的噪声容限基本相等，电路在全工作温度范围内噪声容限的变化不会太大。VBB常与ECL电路共用负电源，在电阻分压器的基础上，利用二极管和射极跟随器电平移位构成。

2.2 系统测试数据及其抗干扰能力分析

在图3所示电路中，通过实验发现电路中R1和R2的取值对电路抗干扰能力有重要的影响。在一定范围内，若R2不变，增大R1会使Q3基极输入端信号的动态范围有所增大，即ECL电流开关的回差电压(类似施密特触发器)增大，确保VBB介于该范围内电流开关能正常工作，因此可以减小噪声导致Q3基极输入的ECL信号微小波动而导致电流开关误动作。开关工作原理如本文1.2所述，以提高抗干扰能力。实验证明，如果取R1≈10R2时，可使Q3基极输入的ECL电平信号处于一个适当的动态范围内，ECL电流开关具有较合适的回差电压，而Q4基极的参考电压VBB介于该范围内，则Q3基极的输入信号能正常控制激光器LD的驱动电流。

如果去掉芯片MC10H124，理论上分析可知，Q3处于截止状态;但当接上电平转换器(MC10H124)后，由于输出脚外接-2V电压，实验结果测得Q3基极电压升高而工作于放大区。当在MC10H124的信号输入端⑤脚加上数据信号时，测得Q3和Q1基极的信号如下，Vh3:-0.85V～-1.60V;Vb1:-2.20V～-3.00V,而Q4基极的参考电压VBB=-1.3V,介于Vb3的动态范围内，测得Q2的基极电压约为-2.60V,也处于Vb1的动态范围内，因此该ECL电流开关能正常工作。

从上面分析可知，VBB保持稳定是影响ECL电路性能的一个很重要的因素，它决定着电流开关的阀值电压、输出逻辑电平和抗干扰能力。如果由于某种原因造成VBB发生变化，则可能会使输出逻辑混乱，而降低ECL电路的抗干扰能力。因此，只要保持ECL电流开关有一个适当的回差电压和稳定的开关阀值电压VBB，则有利用提高系统的抗干扰能力。特别是电路工作在超高速情况下，这些问题尤为突出。