Схема імпульсного нейрона з вихідним буфером на дзеркалах струму

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorМ'яновський, Віталій Валерійович
dc.contributor.authorКорнєв, Володимир Павлович
dc.date.accessioned2023-11-16T09:04:30Z
dc.date.available2023-11-16T09:04:30Z
dc.date.issued2023
dc.description.abstractРозглянуто сучасні рішення для проектування штучного нейрона в інтегральних мікросхемах. Проаналізовано переваги та недоліки всіх розглянутих схемотехнічних рішень реалізації штучного нейрона. Запропоновано удосконалене принципове рішення схеми штучного нейрона на струмових дзеркалах. Це рішення можливо реалізувати в стандартній CMOS технології виготовлення інтегральних напівпровідникових схем. Було проаналізовано дві добре відомі реалізації штучного нейрона в ІС. Одним із них є адіабатичний нейрон, і його головною особливістю є використання джерела змінної напруги для керування деревом синапсису та вихідним буфером, який складається з компаратора із засувкою, тому схема споживатиме менше енергії. Іншою особливістю цього нейрона є використання мемконденсаторів як ваг для вхідних сигналів. Мемконденсатори утворюють ємнісний суматор, який сумує весь зважений сигнал в один. Другим рішенням є нейрон LIF, який представляє вхідні та вихідні сигнали як стрибки напруги. Така форма сигналу для нейронів покращує енергоефективність загальної нейроморфної мережі за рахунок меншого енергоспоживання. Також синаптичний вхід такого нейрона складається тільки з одного конденсатора, а ваги представлені як частоти вхідних сигналів. Таке рішення спрощує загальний дизайн нейронної мережі, оскільки воно не включає жодних додаткових компонентів, таких як конденсатори чи резистори. У результаті аналізу існуючих рішень було вирішено вдосконалити схему нейрона LIF, оскільки вона має кращу енергетичну ефективність порівняно з адіабатичним нейроном і тому, що вона має простіший синаптичний вхід. Як удосконалення пропонується використовувати поточні дзеркала замість звичайного CMOS інвертора як вихідний буфер. Струмові дзеркала дозволять сумувати напруги на вхідному ємнісному синапсисі інших нейронів, що є критичним для правильної роботи всієї мережі.uk
dc.description.abstractotherModern solutions for designing an artificial neuron in integrated microcircuits are considered. The advantages and disadvantages of all considered circuit-technical solutions for the implementation of an artificial neuron are analyzed. An improved schematic solution for the scheme of an artificial neuron on current mirrors is proposed. This solution is possible to implement in the standard CMOS technology of manufacturing integrated semiconductor circuits. Two well known implementation of artificial neuron in IC were analyzed. One of them is Adiabatic neuron and its main feature is usage of AC voltage source to drive synapsis tree and output buffer which consist of comparator with latch, so less power will be consumed by circuit. Another feature of this neuron is usage of memcapacitors as weights for input signals. Memcapacitors form capacitive adder which sums all weighted signal into one. Second solution is LIF neuron that represents input and output signals as spikes of voltage. Such signal form for neurons benefits to energy efficiency of overall neuromorphic network due to smaller power consumption. Also synaptic input of such neuron consist only from one capacitor and weights are represented as frequencies of input signals. Such solution makes overall design of neural network easier since it does not involve any other additional components like capacitors or resistors. In the result of analysis of existing solutions it was decided to improve LIF neuron circuit because it has better power efficiency compared to adiabatic neuron and because it has simpler synaptic input. As an improvement it is proposed to use current mirrors instead of regular CMOS inverter as an output buffer. Current mirrors will enable summation of voltages on the input capacitive sinapsis of other neurons which is crucial for proper work of entire network.uk
dc.format.pagerangeС. 258-265uk
dc.identifier.citationМ’яновський, В. В. Схема імпульсного нейрона з вихідним буфером на дзеркалах струму / М’яновський В. В., Корнєв В. П. // Вчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. – 2023. – Том 34 (73). – № 2. – С. 258-265.uk
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.32782/2663-5941/2023.2.2/43
dc.identifier.issn2663-5941
dc.identifier.orcid0000-0001-7608-6726uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/62227
dc.language.isoukuk
dc.publisherТаврійський національний університет імені В.І. Вернадськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.relation.ispartofВчені записки Таврійського національного університету імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки, Том 34 (73) № 2uk
dc.subjectштучний нейронuk
dc.subjectінтегральні схеми (ІС)uk
dc.subjectКМОП технологіяuk
dc.subjectструмове дзеркалоuk
dc.subjectадіабатичний нейронuk
dc.subjectLIF нейронuk
dc.subjectаrtificial neuronuk
dc.subjectintegrated circuits (ICs)uk
dc.subjectCMOS technologyuk
dc.subjectcurrent mirroruk
dc.subjectadiabatic neuronuk
dc.subjectLIF neuronuk
dc.subject.udc621.384uk
dc.titleСхема імпульсного нейрона з вихідним буфером на дзеркалах струмуuk
dc.typeArticleuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Skhema_impulsnoho_neirona.pdf
Розмір:
759.52 KB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.1 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Статті (КЕОА)