Cellular Neural Network implementation based on continuously programmable gain CMOS current amplifierRealizacja sieci neuronowych komórkowych z wykorzystaniem wzmacniaczy prądowych CMOS z programowalnym wzmocnieniem

W artykule przedstawiono koncepcję obwodową i realizację w technologii CMOS VLSI sieci neuronowych komórkowych, opartą na wykorzystaniu wzmacniaczy prądowych o zmiennym wzmocnieniu. Wzmacniacz prądowy jest głównym blokiem komórki i składa się ze zwierciadeł prądowych NMOS i PMOS, których współczynniki odbicia zależą od rozmiarów tranzystorów wejściowych i wyjściowych oraz są sterowane zewnętrznym napięciem, przy uzyskaniu liniowej zależności prądowej zwierciadeł. W artykule przedstawiono przykład implementacji wzmacniacza w technologii CMOS MIETEC 2.4 žm. Przedstawiono również wyniki symulacji komputerowej SPICE prostej sieci niestacjonarnej zastosowanej do optymalizacji globalnej w czasie rzeczywistym funkcji celu o dwóch zmiennych. Proponowane rozwiązanie może być wykorzystane do projektowania i wykonania w postaci układu scalonego sieci neuronowych komórkowych o znacznie większych rozmiarach, w szczególności do zastosowań w przetwarzaniu sygnałów i obrazów w czasie rzeczywistym.

A new architecture of current - mode Cellular Neural Networl (CNN) based on application of novel concept of CMOS current amplifier with continuously programmable gain is presented. The amplifier constitutes a main block of the cell and is composed of NMOS and PMOS current mirrors of which mirrored factors depend on the size of input and output transistors and are controlled by means of one external voltage while the output current depends linearly on the input current. In the paper an example of current amplifier implemented in CMOS MIETEC 2.4 žm n-well technology was manufactured and tested. The new CNN architecture designated for optimization task using time - varying cells was simulated using SPICE software. The proposed approach enables designing and building powerfull high speed programmable analog Cellular Neural Networks for real - time signal and image processing using standard CMOS technologies.