[發明專利]基于CCSA與Sigmoid激活函數復用的電路結構

有效

• 申請號: 202010758947.4
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111969993B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 藺智挺;蒯鵬;吳秀龍;盧文娟;彭春雨;趙強;陳軍寧
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;G06N3/04;G06N3/063
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;韓珂

1.一種基于CCSA與Sigmoid激活函數復用的電路結構，其特征在于，包括：外圍電路和復用電路；所述外圍電路設置于所述復用電路的外部，所述復用電路包括：CCSA模式電路和Sigmoid激活函數模式電路；

其中，CCSA模式電路包括：PMOS晶體管P1和P2、NMOS晶體管M1、M2和M3；所述Sigmoid激活函數模式電路在CCSA模式電路的基礎上增加了三個PMOS晶體管N0，N1和N2；

所述PMOS晶體管P1和P2的源極均與VDD相連，PMOS晶體管P1與NMOS晶體管M2的漏極連接在一起，PMOS晶體管P2與NMOS晶體管M3的漏極連接在一起；NMOS晶體管M2和M3的柵極都與外圍電路相連；

所述NMOS晶體管M1的源極與VSS相連，漏極與NMOS晶體管M2和M3的源極相連，柵極與使能信號Saen相連；

PMOS晶體管N0的源極與PMOS晶體管P2的柵極相連，漏極與PMOS晶體管P1的柵極相連，柵極與控制信號SW1相連；

PMOS晶體管N1的源極與PMOS晶體管P2的柵極相連，漏極與輸出節點QB相連，柵極與VSS相連；

PMOS晶體管N2的源極與PMOS晶體管P1的柵極相連，漏極與輸出節點Q相連，柵極與控制信號SW2相連。

2.根據權利要求1所述的一種基于CCSA與Sigmoid激活函數復用的電路結構，其特征在于，所述外圍電路包括：預充電路、反相器以及傳輸管；所述預充電路包括四個PMOS晶體管，分別記為P3、P4、P7與P8；NMOS晶體管M4與PMOS晶體管P5以及NMOS晶體管M5與PMOS晶體管P6構成了兩個對稱的反相器；PMOS晶體管P9和P10構成兩個傳輸管；其中：

PMOS晶體管P3的源極與VDD相連，漏極與輸出節點QB相連，柵極與預充信號Preck相連；

PMOS晶體管P4的源極與VDD相連，漏極與輸出節點Q相連，柵極與預充信號Preck相連；

PMOS晶體管P7的源極與VDD相連，漏極與NMOS晶體管M2的柵極相連，柵極與預充信號Preck相連；

PMOS晶體管P8的源極與電源VDD相連，漏極與NMOS晶體管M3的柵極相連，柵極與預充信號Preck相連；

NMOS晶體管M4和PMOS晶體管P5構成的反相器的輸入端與交叉耦合電路的輸出節點QB相連，輸出端連接OUTA；

NMOS晶體管M5和PMOS晶體管P6構成的反相器的輸入端與輸出節點Q相連，輸出端連接OUTB；

傳輸管P9的源極與第一輸入信號及第一輸入電壓相連，漏極與NMOS晶體管M2的柵極相連，柵極與控制信號SW0相連；

傳輸管P10的源極與第二輸入信號及第二輸入電壓相連，漏極與NMOS晶體管M3的柵極相連，柵極與控制信號SW0相連。

3.根據權利要求2所述的一種基于CCSA與Sigmoid激活函數復用的電路結構，其特征在于，所述CCSA模式電路的工作過程如下：

當控制信號SW1為高電平，SW2為低電平時，PMOS晶體管N0斷開，PMOS晶體管N1和N2導通，PMOS晶體管P1、P2、N0、N1與N2、以及NMOS晶體管M2和M3構成交叉耦合結構，復合電路為CCSA模式電路；

當使能信號Saen和預充信號Preck為低電平，控制信號SW0為高電平時，NMOS晶體管M1斷開，CCSA不工作，預充電路給輸出節點Q、QB以及NMOS晶體管M2和M3的柵極預充到電源電壓VDD，傳輸管P9和P10斷開；當兩第一與第二輸入信號之間的電壓差達到CCSA的開啟電壓時，使能信號Saen和預充信號Preck都變為高電平，CCSA開始工作；當第一輸入信號電位比第二輸入信號高時，通過NMOS晶體管M2的電流大于流過NMOS晶體管M3的電流，則輸出節點QB的點位下降速度快于輸出節點Q，當輸出節點QB下降到PMOS管閾值電壓值后，PMOS晶體管P2導通，VDD通過PMOS晶體管P2對輸出節點Q充電，當充電速度大于放電速度時，輸出節點Q的點位上升，則輸出節點QB的電位下降，從而形成正反饋，輸出節點QB電位越來越低，輸出節點Q電位越來越高，最終分別達到0和1，實現放大功能。

4.根據權利要求2所述的一種基于CCSA與Sigmoid激活函數復用的電路結構，其特征在于，Sigmoid激活函數模式電路的工作過程如下：

當控制信號SW1為低電平，SW2為高電平時，PMOS晶體管N2斷開，PMOS晶體管N0和N1導通，電路的交叉耦合結構被打破，復合電路為Sigmoid激活函數模式電路；

當使能信號Saen和預充信號Preck為高電平，控制信號SW0為低電平，NMOS晶體管M1工作在飽和區，為整個電路提供穩定的電流源；NMOS晶體管M2與M3為差分輸入對管，NMOS晶體管M2的柵極接第一輸入電壓，NMOS晶體管M3的柵極接第二輸入電壓；PMOS晶體管P1、P2、N0、N1與N2構成有源負載的電流鏡；

當NMOS晶體管M2與M3的柵源和漏源相等時，則流過NMOS晶體管M2與M3的溝道電流相等，PMOS晶體管P1與P2構成的電流鏡將流過NMOS晶體管M2的電流鏡像到NMOS晶體管M3，與流過NMOS晶體管M3的電流進行比較，從而得到輸出結果，并通過輸出節點Q輸出；在電路中，能夠通過調整第二輸入電壓得到所需的輸入電壓范圍。