กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 2 นาที

เซลล์กิลเบิร์ต

ในด้าน อิเล็กทรอนิกส์ เซลล์ กิลเบิร์ต เป็น มิกเซอร์ความถี่ ชนิดหนึ่งมันสร้างสัญญาณเอาต์พุตที่ได้สัดส่วนกับผลคูณของสัญญาณอินพุตสองสัญญาณ...

เซลล์กิลเบิร์ต

ในด้านอิเล็กทรอนิกส์เซลล์กิลเบิร์ต เป็น มิกเซอร์ความถี่ชนิดหนึ่งมันสร้างสัญญาณเอาต์พุตที่ได้สัดส่วนกับผลคูณของสัญญาณอินพุตสองสัญญาณ วงจรดังกล่าวถูกใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการแปลงความถี่ในระบบวิทยุ[ 1 ]ข้อดีของวงจรนี้คือกระแส เอาต์พุต เป็นผลคูณที่แม่นยำของกระแสฐาน (ดิฟเฟอเรนเชียล) ของอินพุตทั้งสอง ในฐานะมิกเซอร์ การทำงานแบบสมดุลจะหักล้างผลผสมที่ไม่ต้องการ หลายอย่าง ทำให้ได้เอาต์พุตที่ "สะอาด" มากขึ้น เซลล์กิลเบิร์ตยังสามารถใช้เป็นแอมพลิฟายเออร์แบบปรับเกนได้ (VGA) ได้อีกด้วย [ 2 ]

เป็นกรณีทั่วไปของวงจรยุคแรกที่ใช้ครั้งแรกโดย Howard Jones ในปี 1963 [ 3 ]ซึ่งคิดค้นขึ้นโดยอิสระและขยายเพิ่มเติมอย่างมากโดยBarrie Gilbertในปี 1967 [ 4 ]เป็นตัวอย่างเฉพาะของการออกแบบ "ทรานส์ลิเนียร์" ซึ่งเป็นแนวทางแบบกระแสใน การออกแบบ วงจรอนาล็อกคุณสมบัติเฉพาะของเซลล์นี้คือกระแสเอาต์พุตแบบดิฟเฟอเรนเชียลเป็นผลคูณพีชคณิต ที่แม่นยำ ของอินพุตกระแสอนาล็อกแบบดิฟเฟอเรนเชียลสองตัว

การทำงาน

โฮเวิร์ด โจนส์, 1963กิลเบิร์ต, 1968 (เบต้า อินดิเพนเดนต์)กิลเบิร์ต ในภายหลัง (ขึ้นอยู่กับเบต้า)

ในโทโพโลยีนี้ เซลล์ Jones และตัวคูณแบบทรานส์ลิเนียร์มีความแตกต่างกันเล็กน้อย ทั้งสองรูปแบบ ประกอบด้วยวงจรขยายสัญญาณแบบ ดิฟเฟอเรนเชียล สอง ขั้น โดยใช้ทรานซิสเตอร์คู่ที่ต่อกันที่ขาอีมิเตอร์ (Q1/Q4, Q3/Q5) ซึ่งเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ทั้งสองต่อกัน (กระแสรวมกัน) ด้วยเฟสตรงข้าม ขาอีมิเตอร์ของวงจรขยายสัญญาณเหล่านี้รับกระแสจากขาคอลเลคเตอร์ของทรานซิสเตอร์คู่ที่สาม (Q2/Q6) กระแสเอาต์พุตของ Q2/Q6 จะกลายเป็นกระแสอีมิเตอร์สำหรับวงจรขยายสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียล โดยสรุป กระแสเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์แต่ละตัวจะกำหนดโดย i = g v ทรานส์คอนดักแทนซ์g (ที่T = 300 K ) ประมาณg = 40 I เมื่อรวมสมการเหล่านี้จะได้i = 40 I v อย่างไรก็ตาม I ในที่นี้กำหนดโดย v g rf ดังนั้นi = 40 v v g ซึ่งเป็นการคูณของ v และ v การรวมกระแสเอาต์พุตของสองขั้นตอนที่แตกต่างกันทำให้เกิดการทำงานแบบสี่ควอดแรนต์

โทโพโลยีของโจนส์สามารถขยายได้โดยการ "ซ้อน" คู่ดิฟเฟอเรนเชียลจำนวนเท่าใดก็ได้ (ซึ่งอินพุตดิฟเฟอเรนเชียลสองตัวและเอาต์พุตดิฟเฟอเรนเชียลสองตัวจะเชื่อมต่อแบบเฟสตรงข้ามและเฟสตรงกันตามลำดับ) บนเซลล์โจนส์แบบดั้งเดิม ส่งผลให้วงจรยังคงรักษาลักษณะสมดุลของการทำงานของเซลล์โจนส์ไว้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กระแสเอาต์พุตดิฟเฟอเรนเชียลจะเป็นสัดส่วนกับผลคูณของ อินพุตดิฟเฟอเรนเชียลจำนวน ใดๆ (หรือฟังก์ชันทรานส์ลิเนียร์บางอย่าง) [ 5 ]อย่างไรก็ตาม ประโยชน์ของการขยายนี้ในการใช้งานจริงในไมโครอิเล็กทรอนิกส์นั้นมีจำกัด เนื่องจากต้องใช้แรงดันไฟฟ้าสูงเพื่อรักษาทรานซิสเตอร์ทั้งหมดให้อยู่ในบริเวณการทำงาน ที่เหมาะสม (แอ ค ทีฟไปข้างหน้า)

อย่างไรก็ตาม ในเซลล์ที่กิลเบิร์ตคิดค้นขึ้นในภายหลัง ดังแสดงในรูปด้านขวา มีทรานซิสเตอร์ที่ต่อแบบไดโอดเพิ่มเติมอีกสองตัว (ระบุเป็น V1 และ V2) นี่คือความแตกต่างที่สำคัญ เพราะทรานซิสเตอร์เหล่านี้สร้างลอการิทึมของกระแสอินพุตแบบดิฟเฟอเรนเชียล (X) ที่เกี่ยวข้อง เพื่อให้คุณลักษณะแบบเอกซ์โพเนนเชียลของทรานซิสเตอร์ตัวถัดไป ส่งผลให้เกิดการคูณที่สมบูรณ์แบบของกระแสอินพุตเหล่านี้กับกระแสคู่ที่เหลือ (Y) โครงสร้างเซลล์ไดโอดเพิ่มเติมนี้มักใช้เมื่อ ต้องการ แอมพลิฟายเออร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VCA) ที่มีการบิดเบือนต่ำ โครงสร้างนี้ไม่ค่อยได้ใช้ในแอปพลิเคชันมิกเซอร์/โมดูเลเตอร์ RF ด้วยเหตุผลหลายประการ หนึ่งในนั้นคือข้อได้เปรียบด้านความเป็นเชิงเส้นของแคสเคด เชิงเส้นด้านบน นั้นมีน้อยมาก เนื่องจากสัญญาณขับแบบคลื่นเกือบสี่เหลี่ยมไปยังฐานเหล่านี้ สัญญาณขับมีโอกาสน้อยที่จะเป็นคลื่นสี่เหลี่ยมขอบเร็วที่ความถี่สูงมาก ซึ่งอาจมีข้อได้เปรียบในด้านความเป็นเชิงเส้นอยู่บ้าง

ในปัจจุบัน วงจรที่มีฟังก์ชันการทำงานคล้ายกันสามารถสร้างได้โดยใช้เซลล์ CMOS หรือ BiCMOS

ดูเพิ่มเติม

  • NE612เป็นวงจรสร้างสัญญาณและผสมสัญญาณ (oscillator and mixer)

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เซลล์กิลเบิร์ต

ในด้าน อิเล็กทรอนิกส์ เซลล์ กิลเบิร์ต เป็น มิกเซอร์ความถี่ ชนิดหนึ่งมันสร้างสัญญาณเอาต์พุตที่ได้สัดส่วนกับผลคูณของสัญญาณอินพุตสองสัญญาณ...

การทำงาน

ในโทโพโลยีนี้ เซลล์ Jones และตัวคูณแบบทรานส์ลิเนียร์มีความแตกต่างกันเล็กน้อย ทั้งสองรูปแบบ ประกอบด้วยวงจรขยายสัญญาณแบบ ดิฟเฟอเรนเชียล สอง ขั้น โดยใช้ทรานซิสเตอร์คู่ที่ต่อกันที่ขาอีมิเตอร์ (Q1/Q4, Q3/Q5) ซึ่งเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์ทั้งสองต่อกัน (กระแสรวมกัน)...

ดูเพิ่มเติม

NE612 เป็นวงจรสร้างสัญญาณและผสมสัญญาณ (oscillator and mixer)