Работа схемы ТТЛ основана на использовании режима глубокого насыщения транзистора, который характеризуется накоплением зарядов в базовой и коллекторной областях транзистора. Для рассасывания этих зарядов при переходе в закрытое состояние требуется некоторое время, что ограничивает быстродействие схемы. В схеме эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) транзисторы не переходят в режим глубокого насыщения, благодаря чему повышается быстродействие (
). Основу схемы ЭСЛ составляет переключатель тока (рис. 8.22, а). Схема напоминает дифференциальный каскад, у которого ко второму входу подключен источник постоянного напряжения Ео, называемого опорным. Источник стабильного тока обеспечивает ток I0, соответствующий нормальному активному режиму.
Если ивх = E0, то оба транзистора открыты и через каждый протекает ток 
. Напряжение на эмиттерах 
. Известно, что в активном режиме ток коллектора очень сильно зависит от напряжения uб-э:
Согласно этой формуле изменение uб-э на величину 
(60 мВ при Т= 25°С) приводит к изменению коллекторного тока на порядок. Поэтому, если напряжение на входе станет меньше Е0 на величину 
, то напряжение 
тоже уменьшится, что приведет к резкому уменьшению тока iк1 (рис. 8.22, б), а так как суммарный ток транзисторов задан генератором тока I0, то ток iк2 возрастает, то есть произойдет переключение тока в правое плечо схемы. Транзистор VT1 будет закрыт, и на первом выходе установится напряжение высокого уровня 
;транзистор VT2 будет открыт, и на втором выходе установится напряжение низкого уровня 
. Однакотранзистор VT2 не перейдет в режим насыщения, так как его ток задается генератором тока I0, величина которого меньше тока насыщения транзистора. Если напряжение на входе увеличить относительно величины Е0 на , то произойдет переключение тока в левое плечо схемы. Таким образом, для переключения тока I0 из одного плеча в другое достаточно изменить входное напряжение на величину 
относительно уровня Е0.
Схема базового элемента ЭСЛ отличается от рассмотренной схемы переключателя тока тем, что она содержит в левом плече не один, а несколько транзисторов, работающих на общую нагрузку в цепи коллектора. При подаче на любой из входов сигнала 
происходит переключение тока в левое плечо, а при наличии на всех входах сигналов 
ток переключается в правое плечо. Следовательно, при снятии выходного напряжения с левого плеча схема выполняет операцию ИЛИ—НЕ, а при снятии сигнала с правого плеча — операцию ИЛИ. Принципиальная схема двухвходового элемента ЭСЛ представлена на рис. 8.23, а.
Особенностью схемы ЭСЛ является питание от источника с заземленным плюсом. Такое включение позволяет повысить помехоустойчивость схемы, так как в этом случае сечение коллекторных шин питания делается большим, что уменьшает их сопротивление. Тогда на коллекторной шине питания броски тока не создают значительного паразитного падения напряжения, которое воспринимается последующим логическим элементом как помеха. Опорное напряжение Е0 подается на базу VT2 с цепочки R2, VD1, VD2, R3.
При цепочечном включении логических элементов выходное напряжение предыдущего элемента является входным для последующего. При этом последующий элемент не должен переходить в режим насыщения при подаче на его вход логической единицы. С этой целью схема ЭСЛ содержит разделительные эмиттерные повторители VT3 и VT4, благодаря которым выходные потенциалы схемы ЭСЛ снижаются на 0,7 В относительно потенциалов коллекторов VT1 и VT2. Поскольку эмиттерные повторители обладают низким выходным сопротивлением, то подключение к выходу схемы внешних нагрузок слабо влияет на ее работу. Поэтому коэффициент разветвления для элемента ЭСЛ достигает 25. Схематическое изображение элементов ЭСЛ показано на рис. 8.23, 6. Наличие двух заземляемых выводов (одного непосредственно от логического элемента, другого от коллекторной шины эммитерных повторителей) способствует повышению помехоустойчивости схемы. Временная диаграмма работы схемы ЭСЛ представлена на рис. 8.23, в.
