[實用新型]一種超高速十進制計數器

無效

• 申請號: 201020569993.1
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN201821334U
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 王林;劉惠林;朱愛玲;王永功;楊保書
• 申請（專利權）人: 天水天光半導體有限責任公司
• 主分類號: H03K23/66
• 分類號: H03K23/66
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬英

技術領域

本實用新型涉及一種異步十進制計數器，尤指一種超高速的十進制計數器。

背景技術

目前，最常用的十進制計數器是異步十進制計數器(即LS290)，它是由一個一位二進制計數器和一個異步五進制計數器組成。其缺點是：采用低功耗晶體管-晶體管邏輯(TTL)工藝制造的異步十進制計數器，由于內部的晶體管始終工作在截止或飽和兩個狀態，深飽和狀態下的晶體管具有突出的電荷存儲效應。增加了平均傳輸延遲時間，工作頻率較低，一般為幾十兆赫茲。

實用新型內容

本實用新型將ECL電路設計及制造工藝應用到常見的異步十進制計數器集成電路設計和制造過程中，實現一種超高速十進制計數器ER4811，它的特征頻率能夠達到250～300MHz。

為此，采用如下技術方案：一種超高速十進制計數器，包括二分頻和五分頻電路，所述二分頻電路由T′觸發器組成，所述五分頻電路由觸發器、觸發器組成；電路設計采用發射極耦合邏輯ECL設計，即所述觸發器T′、之間是通過直接耦合方式連接的；所述觸發器T′、的輸入端均采用發射極耦合的“或”和“或非”門邏輯設計，其輸出端均采用互補輸出的三極管發射極跟隨器設計；該三極管發射極跟隨器的VCC1電源和電源的VCC2電源是分離的；

所述發射極耦合邏輯ECL方式形成了該超高速十進制計數器電路的核心—差分放大器，所以即使在信號轉換期間也消除了電流尖鋒；所述超高速十進制計數器具有兩個時鐘輸入端CP和一個公共清“0”端CR端，以使計數器可從“0000”狀態開始計數；公共清“0”端可以壓過時鐘輸入；觸發器T′和有互補的Q、輸出，而觸發器和只有Q輸出。

本實用新型ER4811具有二分頻、五分頻和十分頻的功能。但實際中更多的用作十分頻。作為十分頻，只要輸入端每輸入10個脈沖，其輸出端即可輸出一組完整的脈沖信號，又由于電路設計采用發射極開路輸出結構，并且輸入端均有輸入下拉電阻，可以把不用的輸入端懸空，以節省組件功耗。

ER4811的工作頻率為250M-300MHz，是目前數字邏輯電路中速度最快的一種，ECL10K系列典型的門傳輸延遲時間為2ns，門功耗為60mW。它們被廣泛應用于高速測試、通訊、計算機領域中。除了速度高這個明顯的優勢外，ER4811超高頻十進制計數器電路在設計上具有以下的特點，使得他們在要求高性能器件的系統中成為更合適的器件：

(1)、互補輸出：由于有了互補輸出功能，不需要外接反向器就可以在本實用新型的輸出端得到兩個互補輸出。這樣就可以在系統設計中減少使用器件的個數，從而減少因使用反向器而引入的傳輸延遲，并降低系統功耗。

(2)、高輸入阻抗和低輸出阻抗：本實用新型電路內部觸發器與觸發器之間是通過直接耦合方式連接，差分輸入結構和射極跟隨器輸出，保證了電路高輸入阻抗和低輸出阻抗，使得本實用新型有大的扇入、扇出能力和通用驅動特點。

(3)、電流噪聲小：由于電路的核心是一個差分放大器，所以即使在信號轉換期間也消除了電流尖鋒。

(4)、幾乎恒定的電源電流：因為電路的差分工作方式和互補輸出，所以本實用新型工作時，電源電流幾乎是恒定的，這樣就可簡化系統電源設計，從而降低成本。

(5)、串擾小：由于在信號通路上開關電流小，所以，雖然電壓邏輯擺幅低(典型值850mV)，但因為電路內部的射極跟隨器的V_CC1電源和電源開關的V_CC2電源是分離的，并且由于有相對長的邊沿時間，所以系統的串擾小。

(6)、線或功能：由于本實用新型輸出都為發射極開路輸出方式，所以在使用中就有線或功能。這樣，應用線或功能就可以減少在復雜功能設計中所使用的器件個數。

(7)、可驅動傳輸線：本實用新型的發射極開路輸出提供了傳輸線驅動能力，還便于選擇不同的下拉電阻，使得和相應特性的傳輸線進行源端匹配，而且沒有內部的下拉電阻，也就降低了器件本身的功耗。

(8)、不同的輸入端可以開路：本實用新型的輸入端都設置了50kΩ的內部下拉電阻，這樣不用的輸入端不用在外部作任何處置，而大大簡化了系統設計。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路邏輯圖；

圖2為本實用新型的封裝管腳圖；

圖3、圖4為8421碼計數器的編碼表、波形圖；

圖5、圖6為5421碼計數器的編碼表、波形圖。

具體實施方式