В электронике ячейка Гилберта представляет собой тип смесителя . Он производит выходные сигналы, пропорциональные произведению двух входных сигналов. Такие схемы широко используются для преобразования частоты в радиосистемах. [1] Преимущество этой схемы в том, что выходной ток является точным произведением (дифференциальных) базовых токов обоих входов. Как микшер, его сбалансированная работа устраняет многие нежелательные продукты смешивания, что приводит к «более чистому» выходу.
Это обобщенный случай ранней схемы, впервые использованной Говардом Джонсом в 1963 г. [ 2] , независимо изобретенной и значительно дополненной Барри Гилбертом в 1967 г. [3] подход к проектированию аналоговых схем. Особенность этой ячейки заключается в том, что дифференциальный выходной ток является точным алгебраическим произведением двух дифференциальных аналоговых токовых входов.
В этой топологии разница между ячейкой Джонса и транслинейным множителем незначительна. В обеих формах два каскада дифференциального усилителя образованы парами транзисторов с эмиттерной связью (Q1/Q4, Q3/Q5), выходы которых соединены (токи суммируются) с противоположными фазами. Эмиттерные переходы этих усилительных каскадов питаются от коллекторов третьей дифференциальной пары (Q2/Q6). Выходные токи транзисторов Q2/Q6 становятся эмиттерными токами дифференциальных усилителей. Упрощенно, выходной ток отдельного транзистора определяется выражением i c = g m v be . Его крутизна g м составляет (при Т = 300 К ) около g м = 40 лС . Объединение этих уравнений дает i c = 40 I C v be,lo . Однако здесь I C определяется как v be,rf g m,rf . Отсюда i c = 40 v be,lo v be,rf g m,rf , что является произведением v be,lo и v be,rf . Объединение выходных токов двух разностных каскадов дает четырехквадрантный режим работы.
Однако в ячейках, изобретенных Гилбертом, показанных на этих рисунках [ необходимо уточнение ] , есть два дополнительных диода. Это принципиальное отличие, поскольку они генерируют логарифм соответствующего дифференциального (X) входного тока таким образом, что экспоненциальные характеристики следующих транзисторов приводят к идеально точному умножению этих входных токов на оставшуюся пару (Y) токи. Эта дополнительная топология диодной ячейки обычно используется, когда требуется усилитель с низким уровнем искажений, управляемый напряжением (VCA). Эта топология редко используется в ВЧ смесителях/модуляторах по целому ряду причин, одна из которых заключается в том, что преимущество линейности верхнего линеаризованного каскодаминимальна из-за почти прямоугольных сигналов возбуждения этих баз. На очень высоких частотах привод с меньшей вероятностью будет прямоугольным сигналом с быстрым фронтом, когда может быть некоторое преимущество в линеаризации.