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가설 설정
- 5(b)) 어느 임계 값 이상에서 진동성 출력으로 발화됨을 알 수 있다.
제안 방법
- 그■림 5(a)에서 2개의 트랜스 콘덕터는 다이오드 연결 단순 OTA를 사용하였고 신경진동자의 빠른 수렴을 위하여 또 다른 부궤환 더미 트랜스콘덕터를 추가하였다. 제안하는 회로는 입력단의 Isum 에 연결되는 외부 신호 또는 시냅스를 통해 나타나는 다른 신경진동자의 조건 여부에 따라 출력의 진동발화 여부가 결정된다.
- 본 논문의 회로는。5倒1 2중 폴리 2중 메탈 CMOS 공정을 사용하여 40 pin DIP 패키지 형태로 제작되었고 전체 칩 크기는 1500伽 X 1500例로, 신경진동자의 블록괴-, 二림 7에 제안한 신경회로를 삽입하였다. 제작된 신경회로는 2 pF 용량의 커패시터를 사용하는 4개의 신경진동자와, 3개의 흥분성 시냅스, 1개의 억제성 시냅스로 이루어진다.
- 있다. 먼저 본 논문에 적합한 시냅스를 설계하였는데, 광역 트랜스콘덕터에[11] 전류 source 또는 전류 sink를 연결하여 각각 진동자의 발화를 유도하는 흥분성 시냅스와 발화된 진동자 기능을 억제하는 억제성 시냅스를 구성하였다. 이러한 시냅스는 진동자의 출력으로 나오는 전압파형을 정류된 전류 파형으로 변환시켜 그림 5(a)의 회로도에 표시된 입력단의 전류 총합을 나타내는 Isum에 연결되며 임계 값 여부에 따라 진동성 출력의 발화 여부가 결정된다.
- 본 논문에서 4개의 신경진동자와 3개의 흥분성 시냅스, 1 개의 억제성 시냅스로 이루어지는 진동성 신경회로를 설계하여 연산 기능을 분석하였다. 제안한 회로는 범프 회로의 출력을 제어 전류원으로 하는 새로운 형태의 가변 부성저항으로 동작하는 선경진동자로 이루어지며 그 특성을 0.
- 본 논문에서 제안한 신경진동자가 신경회로 내에서 정상적인 동작을 하는-지, 즉 각 입력단의 취합 기능과 임계 값 이상에서의 진동자 발화 기능, 또 흥분성 및 억제성 시냅스 기능 확인을 위하여 흥분성 및 억제성 시냅스로 연결되는 네트워크 회로를 그림 7과 같이 구성하였다. Voutl 및 Vout2는 각각 진동자 1 및 2의 출력전압이고, Vout3 및 Vout4는 진동자 1 및 2의 상호 시냅스 연결된 진동자 3, 4의 출력 전압을 나타내며, 어느 경우는 임계 입력 값 이상에서는 진동 성으로 발화하게 된다.
- 외부 입력의 취합 기능을 가져야 한다[4, 11]. 본 논문의 신경회로에 사용되는 신경진동자 구현을 위하여 이상적인 결합 진동자(coupled oscillator) [9]를 기본 개념으로 설정하였다. 그림 1은 2개의 커패시터와 OTA(트랜스콘덕터)로 이루어지는 이상적인 결합진동자이다.
- 二러나 아직까지는 초보적 차원으로 간단 한신 경진 동자 (neural oscillator) 구현 정도에 머무르고 있는 것이 사실이어서 시스템 차원의 진동성 신경망 구현에는 여전히 많은 연구와 심도있는 모색이 있어야 할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 가변 부성 저항 (negative resistor^으로 동작하는 진동자를[8] 이용하여 연산기능을 갖는 간단한 신경회로를 설계하고 이를 집적회로 하드웨어로 구현하여 그 특성을 분석한다. 먼저, 2장에서는 입력단 신호의 취합 기능을 지닌 부성저항으로 동작하는 진동자의 설계 및 이의 SPICE 모의실험결과를 살펴본다.
- 5 丿加 2중 폴리 2중 CMOS SPICE 파라메타를 사용하여 분석하였으며, 진동성 신경회로에서 요구하는 특정 임계치 이상의 입력 값에서만 발화 즉, 진동하는 특성을 보였다. 시냅스의『 억제성 또는 흥분성 여하에 따른 상호영향을 분석하였다. 한편 제작된 진동성 신경회로는 ±2.
- 부궤환 더미 트랜스콘덕터를 추가하였다. 제안하는 회로는 입력단의 Isum 에 연결되는 외부 신호 또는 시냅스를 통해 나타나는 다른 신경진동자의 조건 여부에 따라 출력의 진동발화 여부가 결정된다. 결국 입력단에 나타나는 신호의 총합이 어떤 임계값 이상의 경우에만 펄스열이 생성된다.
- 연산 기능을 분석하였다. 제안한 회로는 범프 회로의 출력을 제어 전류원으로 하는 새로운 형태의 가변 부성저항으로 동작하는 선경진동자로 이루어지며 그 특성을 0.5 丿加 2중 폴리 2중 CMOS SPICE 파라메타를 사용하여 분석하였으며, 진동성 신경회로에서 요구하는 특정 임계치 이상의 입력 값에서만 발화 즉, 진동하는 특성을 보였다. 시냅스의『 억제성 또는 흥분성 여하에 따른 상호영향을 분석하였다.
- 측정 및 분석은 40 pin DIP 소켓과 브레드 보드를 사용하여 오실로스코프 및 반도체 소자 분석기 등을 이용하여 실시하였다. 그림 10 (a)는 신경회로에 사용된 진동자의 측정 결과로 외부 입력 Vb를 선형 sweep 전압을 인가했을 때의 출력 파형으로서 SPICE 모의실험에서 확인한대로 (그림 5(b)) 어느 임계 값 이상에서 진동성 출력으로 발화됨을 알 수 있다.
- 한편, 제작된 신경회로의 특싱을 확인하기 위하여 입력 Vinl 및 Vin2의 전압 펄스에 따른 출력 outl, out2, out3, out4가 어떻게 나타나는지를 측정하였다. 그림 11(a)는 입력에 DC 전압을 0으로 했을 경우로 출력이 모두 0으로 나오며, (b)는 입 력 Vinl 및 Vin2을 각각 0 및 1로 한 경우, (c) 는 입력 Vinl 및 Vin2을 각각 1 및 0으로 한 경우이며, (d) 는 입력 Vnl 및 Vin2을 각각 1 및 1로 한 경우로 그림 8에 있는 SPICE 모의실험에서의 출력 결과와 동일한 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.
대상 데이터
- 신경회로를 삽입하였다. 제작된 신경회로는 2 pF 용량의 커패시터를 사용하는 4개의 신경진동자와, 3개의 흥분성 시냅스, 1개의 억제성 시냅스로 이루어진다.
데이터처리
- 시냅스의『 억제성 또는 흥분성 여하에 따른 상호영향을 분석하였다. 한편 제작된 진동성 신경회로는 ±2.5V 전원으로 구동시켜 입력 조건에 따라 출력이 어떻게 변하는지 등을 측정하여 모의실험 결과와 버】교, 분석하였다. 본 논문에서 제안하는 회皇는 향후 진동 성 신경회로에 유용하게 활용될 수 있을 것으깉 사료된다.
후속연구
- 또한 본 논문에서는 진동을 일으키는 전하공급 소자 기능뿐 아니라 시냅스를 통하여 다른 신경진동자들과 연결되는 입력단 역할을 수행할 수 있는 조건이 요구된다. 이러한 기능을 갖는 새로운 부성저항을 그림 3(a)에 나타내었다 [8], 이 회로는 하나의 트랜스콘덕터를 정궤환 형태로 연결하며 범프 (bump) 회로[1 이 에서 나오는 제어전류 lb에 의해 저항 값이가변되도록 한다.
- 5V 전원으로 구동시켜 입력 조건에 따라 출력이 어떻게 변하는지 등을 측정하여 모의실험 결과와 버】교, 분석하였다. 본 논문에서 제안하는 회皇는 향후 진동 성 신경회로에 유용하게 활용될 수 있을 것으깉 사료된다.
- 제안하는 신경진동자는 신경회로의 기본 요소로 사용될 수 있다. 먼저 본 논문에 적합한 시냅스를 설계하였는데, 광역 트랜스콘덕터에[11] 전류 source 또는 전류 sink를 연결하여 각각 진동자의 발화를 유도하는 흥분성 시냅스와 발화된 진동자 기능을 억제하는 억제성 시냅스를 구성하였다.
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