Ячейка Гилберта

В electronics ячейка Гилберта представляет собой тип смесителя. Он производит выходные сигналы, которые пропорциональны произведению двух входных сигналов. Такие схемы широко используются для преобразования частоты в радиосистемах. Преимущество этой схемы заключается в том, что выходной ток является точным умножением (дифференциальных) базовых токов обоих входов. Как миксер, его сбалансированная работа устраняет многие нежелательные продукты смешивания, что приводит к «более чистому» результату.

Это обобщенный случай ранней схемы, впервые использованной Говардом Джонсом в 1963 году, независимо изобретенной и значительно дополненной Барри Гилбертом в 1967 году. Фактически, это конкретный пример «транслинейной» схемы. design, токовый подход к проектированию аналоговых схем. Особенностью этой ячейки является то, что дифференциальный выходной ток является точным алгебраическим произведением двух его дифференциальных аналоговых токовых входов.

Ховард Джонс, 1963	Гилберт, 1968 (бета-независимый)	Гилберт, позже (бета-зависимый)

В этой топологии мало разница между ячейкой Джонса и транслинейным множителем. В обеих формах два каскада дифференциального усилителя образованы парами транзисторов с эмиттерной связью (Q1 / Q4, Q3 / Q5), выходы которых соединены (токи суммированы) с противоположными фазами. Эмиттерные переходы этих усилительных каскадов питаются от коллекторов третьей дифференциальной пары (Q2 / Q6). Выходные токи Q2 / Q6 становятся токами эмиттера для дифференциальных усилителей. В упрощенном виде выходной ток отдельного транзистора определяется выражением i c=gmvbe. Его крутизна gmсоставляет (при Т = 300 кОм) примерно g м = 40 I C. Объединение этих уравнений дает i c = 40 I Cvbe, lo. Однако I C здесь определяется как v be, rf g m, rf. Следовательно, i c = 40 v be, lo v be, rf g m, rf, что является умножением v be, lo и v be, rf. Комбинирование выходных токов двух разностных каскадов дает четырехквадрантную работу.

Однако в ячейках, изобретенных Гилбертом, показанных на этих рисунках, есть два дополнительных диода. Это принципиальное отличие, потому что они генерируют логарифм соответствующего дифференциального (X) входного тока таким образом, что экспоненциальные характеристики следующих транзисторов приводят к идеально идеальному умножению этих входных токов на оставшуюся пару (Y) токи. Эта дополнительная топология диодной ячейки обычно используется, когда требуется управляемый напряжением усилитель (VCA) с низким уровнем искажений . Эта топология редко используется в приложениях радиочастотного смесителя / модулятора по ряду причин, одна из которых состоит в том, что преимущество линейности верхнего линеаризованного каскода минимально из-за сигналов возбуждения, близких к прямоугольной. На очень высоких частотах менее вероятно, что привод будет прямоугольным импульсом с быстрым фронтом, когда может быть некоторое преимущество в линеаризации.

• NE612, генератор и смеситель.

1. ^Аллен А. Свит, Разработка радиочастотных интегральных схем на биполярных транзисторах, Artech House, 2007, ISBN 1596931280 стр. 205
2. ^Джонс, Ховард Э., «Синхронный детектор с двумя выходами на транзисторных дифференциальных усилителях», патент США 3,241,078A (подана: 18 Июнь 1963 г.; выпущено 15 марта 1966 г.)
3. ^Gilbert, B. (декабрь 1968 г.). «Прецизионный четырехквадрантный умножитель с субнаносекундным откликом» (PDF). Журнал IEEE по твердотельным схемам. СК-3 (4): 353–365. doi :10.1109/JSSC.1968.1049924.

.