#223: Basics of the Gilbert Cell | Analog Multiplier | Mixer | Modulator

Summary

En este video se presenta una explicación detallada sobre el circuito Gilbert Cell, una extensión de un diseño publicado por Howard Jones en 1963. A lo largo de la explicación, se describen diversas aplicaciones de este circuito, como multiplicadores analógicos, amplificadores de ganancia variable y moduladores de balance. Se profundiza en su funcionamiento intuitivo, enfocándose en los conceptos básicos del amplificador diferencial, la importancia de las corrientes de cola, y cómo un par diferencial adicional permite ajustar la ganancia y la fase del circuito. Finalmente, se exploran ejemplos prácticos y aplicaciones comunes, como los mezcladores en circuitos integrados.

Takeaways

• 😀 El Gilbert Cell es un circuito versátil que se utiliza en aplicaciones como multiplicadores analógicos de cuatro cuadrantes, amplificadores de ganancia variable, control automático de ganancia (AGC) y moduladores de balance.
• 😀 La operación del Gilbert Cell se basa en un amplificador diferencial cuyas corrientes de cola determinan la ganancia del circuito.
• 😀 La ganancia del amplificador diferencial depende de la corriente de colector, que se ajusta variando la corriente de cola entre los transistores del par diferencial.
• 😀 En un amplificador diferencial, si las bases de los transistores están al mismo voltaje, la corriente se divide igualmente entre los transistores, sin generar una diferencia de voltaje entre sus colectores.
• 😀 Al aplicar una pequeña diferencia de voltaje entre las bases de los transistores, la corriente entre ellos oscila y genera una diferencia de voltaje en los colectores.
• 😀 La ganancia de un amplificador diferencial es directamente proporcional a la corriente de cola, lo que implica que se puede controlar la ganancia variando esta corriente.
• 😀 El Gilbert Cell está compuesto por dos pares diferenciales cuyos colectores se suman, lo que permite obtener una salida proporcional a la diferencia de las corrientes de colector.
• 😀 La configuración de los transistores en el Gilbert Cell incluye entradas cruzadas, lo que significa que los transistores Q1 y Q4 están conectados, al igual que Q2 y Q3.
• 😀 Si las corrientes de cola en los dos pares diferenciales son idénticas, la salida será cero, ya que no habrá diferencia de voltaje entre los colectores.
• 😀 El Gilbert Cell puede variar su ganancia entre valores positivos y negativos, dependiendo de la diferencia entre las corrientes de cola de los pares diferenciales.
• 😀 Las aplicaciones del Gilbert Cell incluyen multiplicación de señales analógicas, amplificación de ganancia variable, control de ganancia automático y como modulador de balance en sistemas de radiofrecuencia.

Q & A

¿Qué es el circuito Gilbert Cell y quién lo desarrolló?

El Gilbert Cell es un circuito electrónico utilizado principalmente como multiplicador analógico de cuatro cuadrantes. Fue desarrollado por Barry Gilbert, quien trabajó en Tektronix y Analog Devices.

¿Qué aplicaciones tiene el circuito Gilbert Cell?

El circuito Gilbert Cell tiene diversas aplicaciones, como multiplicador analógico de cuatro cuadrantes, amplificador de ganancia variable, control automático de ganancia, modulador balanceado, y detector de frecuencia y fase.

¿Cuál es la importancia del amplificador diferencial en el funcionamiento del Gilbert Cell?

El amplificador diferencial es clave para el funcionamiento del Gilbert Cell porque permite variar la ganancia al controlar la corriente de cola, lo que afecta la diferencia de voltaje en los colectores de los transistores en el circuito.

¿Qué sucede cuando no hay diferencia de voltaje entre las bases de los transistores en un amplificador diferencial?

Cuando no hay diferencia de voltaje entre las bases de los transistores en un amplificador diferencial, la corriente se distribuye equitativamente entre los transistores, lo que genera una caída de voltaje idéntica en los resistores de carga, y no hay voltaje diferencial en la salida.

¿Cómo se afecta la ganancia del amplificador diferencial?

La ganancia del amplificador diferencial depende de la corriente de colector, la cual está determinada por la corriente de cola. Al variar esta corriente, se puede ajustar la ganancia del amplificador.

¿Qué sucede cuando los dos pares diferenciales en el circuito Gilbert Cell tienen corrientes de cola idénticas?

Cuando los dos pares diferenciales tienen corrientes de cola idénticas, la caída de voltaje en los resistores de carga es la misma, y no hay voltaje diferencial en la salida, independientemente de las señales de entrada.

¿Cómo se puede variar la ganancia en el Gilbert Cell?

La ganancia en el Gilbert Cell se puede variar ajustando la diferencia de corriente de cola entre los dos pares diferenciales. Esto se logra usando otro par diferencial para controlar cómo se distribuyen las corrientes de cola.

¿Qué papel juega la corriente de cola en el Gilbert Cell?

La corriente de cola en el Gilbert Cell determina la ganancia del circuito. Al modificar esta corriente, se puede controlar cómo las señales de entrada afectan la salida, permitiendo ajustes en la amplificación o modulación.

¿Cómo se comporta la salida del Gilbert Cell cuando las señales de entrada cambian?

La salida del Gilbert Cell varía en función de las señales de entrada, ya que es el producto de la multiplicación de las dos señales, con un factor de escala. Al ajustar las amplitudes de las señales de entrada, la salida también crece o disminuye proporcionalmente.

¿Qué es un modulador balanceado y cómo se relaciona con el Gilbert Cell?

Un modulador balanceado es un circuito utilizado en comunicaciones, como en la modulación de amplitud de una señal. El Gilbert Cell actúa como un modulador balanceado, permitiendo la generación de señales de banda lateral única o señales AM, dependiendo de cómo se configuren sus entradas.