[实用新型]一种超高速十进制计数器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种异步十进制计数器，尤指一种超高速的十进制计数器。

背景技术

目前，最常用的十进制计数器是异步十进制计数器(即LS290)，它是由一个一位二进制计数器和一个异步五进制计数器组成。其缺点是：采用低功耗晶体管-晶体管逻辑(TTL)工艺制造的异步十进制计数器，由于内部的晶体管始终工作在截止或饱和两个状态，深饱和状态下的晶体管具有突出的电荷存储效应。增加了平均传输延迟时间，工作频率较低，一般为几十兆赫兹。

实用新型内容

本实用新型将ECL电路设计及制造工艺应用到常见的异步十进制计数器集成电路设计和制造过程中，实现一种超高速十进制计数器ER4811，它的特征频率能够达到250～300MHz。

为此，采用如下技术方案：一种超高速十进制计数器，包括二分频和五分频电路，所述二分频电路由T′触发器组成，所述五分频电路由触发器、触发器组成；电路设计采用发射极耦合逻辑ECL设计，即所述触发器T′、之间是通过直接耦合方式连接的；所述触发器T′、的输入端均采用发射极耦合的“或”和“或非”门逻辑设计，其输出端均采用互补输出的三极管发射极跟随器设计；该三极管发射极跟随器的VCC1电源和电源的VCC2电源是分离的；

所述发射极耦合逻辑ECL方式形成了该超高速十进制计数器电路的核心—差分放大器，所以即使在信号转换期间也消除了电流尖锋；所述超高速十进制计数器具有两个时钟输入端CP和一个公共清“0”端CR端，以使计数器可从“0000”状态开始计数；公共清“0”端可以压过时钟输入；触发器T′和有互补的Q、输出，而触发器和只有Q输出。

本实用新型ER4811具有二分频、五分频和十分频的功能。但实际中更多的用作十分频。作为十分频，只要输入端每输入10个脉冲，其输出端即可输出一组完整的脉冲信号，又由于电路设计采用发射极开路输出结构，并且输入端均有输入下拉电阻，可以把不用的输入端悬空，以节省组件功耗。

ER4811的工作频率为250M-300MHz，是目前数字逻辑电路中速度最快的一种，ECL10K系列典型的门传输延迟时间为2ns，门功耗为60mW。它们被广泛应用于高速测试、通讯、计算机领域中。除了速度高这个明显的优势外，ER4811超高频十进制计数器电路在设计上具有以下的特点，使得他们在要求高性能器件的系统中成为更合适的器件：

(1)、互补输出：由于有了互补输出功能，不需要外接反向器就可以在本实用新型的输出端得到两个互补输出。这样就可以在系统设计中减少使用器件的个数，从而减少因使用反向器而引入的传输延迟，并降低系统功耗。

(2)、高输入阻抗和低输出阻抗：本实用新型电路内部触发器与触发器之间是通过直接耦合方式连接，差分输入结构和射极跟随器输出，保证了电路高输入阻抗和低输出阻抗，使得本实用新型有大的扇入、扇出能力和通用驱动特点。

(3)、电流噪声小：由于电路的核心是一个差分放大器，所以即使在信号转换期间也消除了电流尖锋。

(4)、几乎恒定的电源电流：因为电路的差分工作方式和互补输出，所以本实用新型工作时，电源电流几乎是恒定的，这样就可简化系统电源设计，从而降低成本。

(5)、串扰小：由于在信号通路上开关电流小，所以，虽然电压逻辑摆幅低(典型值850mV)，但因为电路内部的射极跟随器的V_CC1电源和电源开关的V_CC2电源是分离的，并且由于有相对长的边沿时间，所以系统的串扰小。

(6)、线或功能：由于本实用新型输出都为发射极开路输出方式，所以在使用中就有线或功能。这样，应用线或功能就可以减少在复杂功能设计中所使用的器件个数。

(7)、可驱动传输线：本实用新型的发射极开路输出提供了传输线驱动能力，还便于选择不同的下拉电阻，使得和相应特性的传输线进行源端匹配，而且没有内部的下拉电阻，也就降低了器件本身的功耗。

(8)、不同的输入端可以开路：本实用新型的输入端都设置了50kΩ的内部下拉电阻，这样不用的输入端不用在外部作任何处置，而大大简化了系统设计。

附图说明

图1为本实用新型的电路逻辑图；

图2为本实用新型的封装管脚图；

图3、图4为8421码计数器的编码表、波形图；

图5、图6为5421码计数器的编码表、波形图。

具体实施方式