Gilbertov ćelijski mješač

Gilbertov ćelijski mješač je diferencijalni pojačavač koji upravlja sa balansiranom prekidačkom ćelijom. Diferencijalni ulazni dio obezbjeđuje pojačanje i poboljšava odnos signal/šum i performanse sistema. Koristi se za miješanje signala u kolima radio-prijemnika i radio-predajnika.

Primjer izrade

U gornjoj šemi:

• 1. Kondenzatori Cb1 i Cb2 obezbeđuju spregu za ulaz (u stvari su implementirani u drugoj pojačavačkoj sekciji).
• 2. Otpornici Rb 1, 2, 3, 4, i 5 i tranzistori Mb 1, 2, i 3 čine mrežu sa prednaponom za ulazne napone (VIn i VSh, gdje je VSh pomjerena verzija VIn). Otpornici R2, 3, 4 i 5 jednostavno treba da omoguće veliku ulaznu impedansu u poređenju sa izlaznom impedansom prethodnog stanja. Otpornik R1 treba da omogući pad napona od 0,8 V sa 50 µA od struje. Tranzistori Mb1, 2 i 3 su diodno povezani i dimenzionirani su za pad od 0,7 V po svakom. Ovo dozvoljava vučenje prednapona od 2,2 V i 1,5 V iz istog kola.
• 3. Kondenzatori Cb1 i Cb2 obezbjeđuju spregu za ulaz drugog mješača. Ovaj ulaz dolazi od izlaza mreže za pomjeranje faze.
• 4. Otpornik Rm i tranzistori Mm1, 2, 3 čine strujno ogledalo. Ovo ogledalo obezbjeđuje strujni izvor za kompletno kolo. Dizajnirano je da obezbijedi 50 uA struje ako je tranzistor ogledala iste veličine kao referentni. Ako je potreban umnožak od 50 uA, dodaje se još jedan tranzistor u paralelu.
• 5. Tranzistori Mmx1, 2, 3, 4, 5 i 6 čine Gilbertov ćelijski mješač. Tranzistori Mmx1, 2, 3 i 4 čine prekidački dio mješača a tranzistori Mmx5 i 6 čine transkonduktorski dio. Prekidački tranzistori su dimenzionirani tako da se uključuju (režim zasićenja i aktivni režim) kada je ulazni i talasni oblik pozitivan, a gase se (cutoff region) kada je ulazni talasni oblik negativan, uzimajući u obzir prednapon. Transkonduktorski dio je dizajniran na isti način kao za običan diferencijalni pojačavač.
• 6. Tranzistori Ml1 i 2 i otpornici Rl1 i 2 čine aktivno opterećenje za Gilbertov ćelijski mješač. Korišćenje aktivnog opterećenja ovdje dozvoljava podešavanje sekcija sa aktivnim opterećenjem u kolu. Ovo minimizira efekat odstupanja u procesu i poboljšava stabilnost prednapona kola. Tranzistori su dimenzionisani tako da daju potreban pad prednapona. Otpornici kontrolišu pojačanje mješača (sa gm transkonduktorskog dijela).

Filter je tropolni niskopropusni filter koji koristi metodu direktne zamjene (uzimajući osnovni normalizovani LPF dizajn, mijenjajući induktor aktivnim induktorom i procjenom na željenu impedansu i frekvenciju). Promijenjeni aktivni induktor se koristi da obezbijedi diferencijalni signal.

Literatura

• Electronic Communication Systems, Wayne Tomasi, 4th edition, Prentice Hall, ISBN 978-0-13-022125-4