En electrónica , la celda de Gilbert es un tipo de mezclador . Produce señales de salida que son proporcionales al producto de dos señales de entrada. Dichos circuitos se utilizan ampliamente para la conversión de frecuencia en sistemas de radio. [1] La ventaja de este circuito es que la corriente de salida es una multiplicación precisa de las corrientes base (diferenciales) de ambas entradas. Como mezclador, su funcionamiento equilibrado cancela muchos productos de mezcla no deseados, lo que da como resultado una salida "más limpia".
Es un caso generalizado de un circuito temprano utilizado por primera vez por Howard Jones en 1963, [2] inventado de forma independiente y ampliado en gran medida por Barrie Gilbert en 1967. [3] En realidad, es un ejemplo específico de diseño "translineal", un modo actual. Aproximación al diseño de circuitos analógicos. La propiedad específica de esta celda es que la corriente de salida diferencial es un producto algebraico preciso de sus dos entradas de corriente analógica diferencial.
En esta topología, hay poca diferencia entre la celda de Jones y el multiplicador translineal. En ambas formas, dos etapas amplificadoras diferenciales están formadas por pares de transistores acoplados por emisor (Q1/Q4, Q3/Q5) cuyas salidas están conectadas (corrientes sumadas) con fases opuestas. Las uniones de emisor de estas etapas amplificadoras son alimentadas por los colectores de un tercer par diferencial (Q2/Q6). Las corrientes de salida de Q2/Q6 se convierten en corrientes de emisor para los amplificadores diferenciales. Simplificado, la corriente de salida de un transistor individual viene dada por i c = g m v be . Su transconductancia g m es (a T = 300 K ) sobre g m = 40 Ic _ Combinando estas ecuaciones se obtiene i c = 40 I C v be,lo . Sin embargo, aquí I C está dada por v be,rf g m,rf . Por lo tanto i c = 40 v be,lo v be,rf g m,rf , que es una multiplicación de v be,lo y v be,rf . La combinación de las corrientes de salida de dos etapas de diferencia produce una operación de cuatro cuadrantes.
Sin embargo, en las celdas inventadas por Gilbert, que se muestran en estas figuras, [ aclaración necesaria ] hay dos diodos adicionales. Esta es una diferencia crucial, porque generan el logaritmo de la corriente de entrada diferencial asociada (X) de tal manera que las características exponenciales de los siguientes transistores dan como resultado una multiplicación idealmente perfecta de estas corrientes de entrada con el par restante de (Y) corrientes Esta topología de celda de diodo adicional se usa típicamente cuando se requiere un amplificador controlado por voltaje (VCA) de baja distorsión. Esta topología rara vez se usa en aplicaciones de mezclador/modulador de RF por una variedad de razones, una de las cuales es que la ventaja de linealidad del cascodo linealizado superiores mínimo debido a las señales de excitación de onda casi cuadrada a estas bases. A frecuencias muy altas, es menos probable que la excitación sea una onda cuadrada de flanco rápido, cuando puede haber alguna ventaja en la linealización.