采用脉冲宽度调制(PWM)技术实现人工神经网络.pdfVIP

第九届全国多值逻辑与模糊逻辑学术会议 采用脉冲宽度调制(嗍)技术实现人工神经网络1 陈琼 郜启伦凌卫新 (华南理工大学电子信息学院计算机系广州5106II) 摘 要 奉文提mr 种采用脉冲宽度调制(P憎)技术实现的人l神经网络(^N翔)． 神经网络的权值果用数字存储器存储．突触电路由开关组成．1U容捌分电路丰¨电漉采样 保持电路完成精入信号和权值信号的乘加运算．糖出来月；|取屯涟镜．本电路结构简单t 易于集成．可用丁构成前馈同络，如实现。异或”运算的人工神绎网络． 关键词脉冲宽度调潮(P■M)神经网绵 投值：究触 中圈号丁P18 l引 言 人下神经网络技术已广泛腑用于许多领域，如数据处理，模式识别，过程控制等 许多领域。神经刚络的应用大多足用软件来模拟实现神经州络，这种方法小能体现神 经网络广泛并行处理信息的基本特性．且在速度上远远1i能满足研究和心用帕要求r 特别是实时应用的要求。田此．巾外许多学者致力于人1二神经列络的硬件实现的研究 ””，探求用硬件手段肖接实现的人T神经网络系统，从而在真正意义上体写ll神经刚络 的并行处理信息的能力。 神经网络的电子学实现方法包括模拟实现、数宁实现、混合数／模实现和脉冲技 术实现等…。近年来．种经网络的脉冲实现技术目l起人们的广泛关注。用脉冲技术实 现人工神经网络，可融合模拟实现和数字实现两者的优点，足 种较好的种经网络实 现方法。本文采用电流型脉冲宽度调制技术(册M)将数字存储的权值信号转化为脉冲 宽度调制信号，从而使突触电路的输入信号和权值信号的乘加运算易于实现．神经元 电路结构简单，井为咀较简单的电路实现权值的修改和存取提供可能性。 2采用PwM技术实现的突触神经元 人T神经刚络实现的关键技术是神经元输入信号和权值信号的乘加运算纳实现和 权值的存取。减小乘加运算电路的规模及解决权值的存取对于神经网络的VLsI实现意 义重大。 图1 数字权值转化为PWM信号 项目 墙 l ， l L 采用PWM技术实现的神经元首先是将存储在存储嚣巾的数宁权值转化为脉冲串信 号．然启经臆冲宽度谓制嚣产生。个酵冲鸯渡和权佳威正比的脉冲宣度调制信号，如 田’所示，控翻硼2所示电路的开关S，S2，…Sn． 图2所示构P、^『M突触和神经元电路由突■电路、电流积分器、采样保持电路和双 向电流墅CMoS电藏镜m组成．突触电菇主要是开关S1．S2．…Sn．电藏积分嚣 由电容C和晶体臂M1，M2组成，电容C的放电开关SF由放电猿冲信号中r控翻．如 目3(a)所示．开关Sh、电容Cp和晶体臂M3组赢采样保持电路，采样开关Sh由采样 脉冲信号中h控制．见圈3(b)．圈2电路的输出彝分采用双向电流镜．因而输入电流 信号可以是取向舶，即可以是正电流也可以是负电藏． 一个工柞厨期由放电脉冲中r的上升沿起到采样睬州一事h的下降沿lh．在每个下作 周期里臆冲信号产生电路将数字权值转化为棘冲串信号．即输出等频脉冲串信号，如 圈3(d)所示，其脉冲个敷和权值成正比，然后经辣冲宽度调制器产生宽度和投值成 正比的艨冲信号。如图3(e)所示，用于控制圈2所示电路的开关S1．S2．···， Sn．脉冲竟度调镥器输出的脉冲信号sl(n)一V讥(n)，即 Sl(n)=K-W-tn) (” 其