¿Cómo funciona una celda de Gilbert?

  

se parece mucho a un par de cola larga de pares de cola larga.

Eso es exactamente lo que es.

Q6 y R3 forman un sumidero de corriente controlado por voltaje, que permite que una corriente total proporcional al voltaje en la base de Q2 fluya a través del par de cola larga Q1, Q2. Q5 y R4 hacen lo mismo, con el voltaje en la base de Q5 que determina la corriente total a través del segundo par de cola larga Q3, Q4.

Una entrada de CA balanceada a Q6base y Q5base controlará la relación de las corrientes que fluyen a través de los dos pares de diferencias ascendentes: si la diferencia de voltaje entre Q6base y Q5base es cero, las corrientes son iguales. Si Q6base es superior a Q5base, Q6 se hundirá más corriente que Q5, y viceversa. Tenga en cuenta que la suma de las dos corrientes es siempre la misma, a menos que la entrada esté sobrecargada.

Supongamos por ahora que la entrada más baja es cero y, por lo tanto, la corriente total se comparte equitativamente entre los dos pares de cola larga (Q1, Q2 y Q3, Q4). Observe cómo las salidas de los dos pares de cola larga están entrecruzadas. Q1, Q2 tendrá un efecto opuesto en la salida en relación con Q3, Q4 para cualquier señal distinta de cero a las bases de Q1 / Q4 y Q2 / Q3. Como están constantemente "luchando" por el control, se cancelan entre sí, dejando la salida del circuito a cero (diferencial) voltaje.

La ganancia de un par de amplificador diferencial / cola larga es proporcional a la corriente de modo común que fluye a través de él. Por lo tanto, la entrada inferior controla la cantidad de peso que un amplificador tiene sobre el otro: si el par no inversor fluye más corriente que el inversor, la ganancia de la celda de Gilbert es positiva y viceversa.

El circuito 'multiplicador' (o modulador, o demodulador) de seis transistores Tiene salida continua dependiente de dos señales de entrada de modo diferencial. Llame a las dos entradas A (los voltajes de base Q5 y Q6) y B (bases Q1 y Q2). Entonces, la salida diferencial (colectores Q1 y Q2) se puede expresar (porque es un continuo, suave función de las entradas) como $$ Vout = C_ {00} + C_ {10} A + C_ {01} B + C_ {20} A ^ 2 + C_ {11} A B + C_ {22} B ^ 2 + ... $$ Esta es la expansión de la serie de Taylor, con los términos de orden superior omitidos. Note, por simetría, $$ C_ {00} = C_ {01} = C_ {10} = C_ {20} = C_ {02} = 0 $$ Esto significa que el término no desaparecido de orden más bajo es el producto A X B. Por lo tanto, para señales pequeñas (que nos permiten ignorar los términos más altos), la El circuito es un multiplicador analógico de las señales A y B.

Una celda de Gilbert (en realidad, Barry Gilbert explica pacientemente NO es su creación; él afirma que la celda multiplicadora translinear, muy similar) es la versión analógica de una puerta exclusiva.

Si maneja los 2 conjuntos de entradas izquierdas con ondas cuadradas diferenciales, verá el EXOR (diferencial) en las salidas de la derecha. Suponiendo que dibujaste correctamente.

La celda Gilbert es un mezclador doblemente equilibrado, que suprime la energía de las señales inferiores (generalmente la RF) y suprime la energía de las señales superiores (generalmente el oscilador de onda cuadrada); esta supresión deja solo el (¿débil?) SUMA y DIFERENCIA; en un receptor, estos serán débiles si la entrada de RF es débil; la supresión de RF y LO facilita el filtrado descendente. En un transmisor, la supresión de RF y LO deja a SUM y DIFFERENCE como antes, pero sus planes de frecuencia (para filtrar todo menos lo que desea transmitir) pueden ser más fáciles y baratos de implementar.