33、模拟视网膜形态电路：实现视网膜及类视网膜处理

模拟视网膜形态电路：实现视网膜及类视网膜处理

1. 比较器决策时间与功耗

比较器的决策时间取决于通过反相器的电流量。在超低电流水平下，仅允许皮安级电流通过反相器时，开关时间以毫秒为单位。当电流值增大时，开关时间会显著缩短，在 300 皮瓦时，决策时间约为 20 微秒。在超低功耗配置下，该比较器每次决策消耗的能量小于 10 皮焦耳，确保了其极低的功耗。

2. 可重构场

可重构场的处理原理图允许双向电流流动，它由三个部分组成：双向输入级、缩放电路和输出减法级。通过 2 位全局控制，该电路将四个独立的可重构图像处理内核硬连线到像素中，包括拉普拉斯算子、垂直和水平索贝尔滤波器以及平滑阵列。
- 电路组成与工作原理 ：器件 Q1 和 Q2 构成低阻抗连续时间光电流检测电路，该电路的输出被 Q6 和 Q7 反相，并由加权部分（器件 Q3 至 Q5 和 Q8 至 Q9）进行缩放。这些晶体管被硬连线成内核配置并输出到减法电路，从而创建一个可重构的双向电流图像单元，实现实时卷积。
- 电流范围与器件特性 ：光电二极管的电流输出在 100 飞安至 10 纳安之间变化。在这个范围内，所有模拟器件都处于弱反型（WI）区域，并呈现指数跨导特性。
- 限制因素 ：内核大小受 CMOS 工艺的金属互连电容限制，滤波器加权受电流镜缩放的限制。虽然实现大量可编程模拟计算较为困难，但可以实现一些有用的特定电路，如索贝尔和拉普拉斯滤波器。此时，可以使用全局控制的数字开关系统，如基本的 4 位数字开关。

3. 智能神经节细胞

为了