CN113805843A - 最大值求解电路及最大值求解方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种最大值求解电路及最大值求解方法。该最大值求解电路包括N个第一放大电路、运算放大电路、对数放大电路和模数转换电路。每个第一放大电路用于接收一个数字信号，将数字信号转换为第一模拟电压，以及根据指数函数对第一模拟电压进行处理后得到第二模拟电压，对第二模拟电压进行电流转换后输出第一模拟电流；运算放大电路用于将M个第一模拟电流的电流和转换为第三模拟电压；对数放大电路用于根据对数函数对第三模拟电压进行运算，得到M个第一模拟电压中的最大模拟电压；模数转换电路用于将最大模拟电压转换为目标数字信号后输出。本申请可以解决传统模拟电路工作效率低的问题。

Description

最大值求解电路及最大值求解方法

技术领域

本申请涉及电变量处理技术，尤其涉及一种最大值求解电路及最大值求解方法。

背景技术

在神经网络中经常利用最大池化操作(最大池化层)从输入的多个值中确定出最大的值。例如一张100像素*100像素的图像，一共具有1万个像素点，每个像素点都具有像素值。将该图像输入至神经网络后可以利用最大池化操作确定出该1万个像素点对应的1万个像素值中最大的像素值。

在最大池化操作中需要使用到模拟电路来输出多个输入值中的最大值。具体的，多个输入值(数字信号)被转换为多个模拟信号，再由模拟电路中的比较电路进行两两比较后输出两个模拟信号中的较大值对应的模拟信号，直到得到最大值对应的模拟信号。最大值对应的模拟信号再被转换为数字信号后就可以得到该多个输入值中的最大值。

利用传统的模拟电路输出多个输入值中的最大值时，如果输入至模拟电路的数字信号有n个，则模拟电路至少需要比较lb(n)次才可以确定出该多个输入至中的最大值对应的模拟信号。传统模拟电路比较次数太多，导致模拟电路工作效率低，从而影响神经网络模拟计算的速度。

发明内容

本申请提供一种最大值求解电路及最大值求解方法，用以解决传统模拟电路工作效率低的问题。

一方面，本申请提供一种最大值求解电路，包括：

N个第一放大电路，N个所述第一放大电路用于接收M个数字信号，将M个所述数字信号转换为M个第一模拟电压，以及对所述第一模拟电压进行指数放大处理后得到第二模拟电压，对所述第二模拟电压进行电流转换后输出第一模拟电流，N和M均为大于零的整数，且M小于或等于N；

运算放大电路，所述运算放大电路的输入端与N个所述第一放大电路的输出端连接，所述运算放大电路的输入为M个所述第一模拟电流的电流和，所述运算放大电路用于将M个所述第一模拟电流的电流和转换为第三模拟电压；

对数放大电路，所述对数放大电路的输入端与所述运算放大电路的输出端连接，所述对数放大电路用于对所述第三模拟电压进行对数放大处理，得到所述M个第一模拟电压中的最大模拟电压；

模数转换电路，用于将所述最大模拟电压转换为目标数字信号后输出，所述目标数字信号为所述M个数字信号中具有最大值的数字信号。

其中一个实施例中，所述第一放大电路包括：

数模转换器，用于将所述数字信号转换为第一模拟电压；

指数放大器，与所述数模转换器的输出端连接，用于对所述第一模拟电压进行指数放大处理后得到所述第二模拟电压；

电流转换电阻，一端与所述指数放大器的输出端连接，另一端与所述运算放大电路的输入端连接；所述电流转换电阻用于对所述第二模拟电压进行电流转换后输出第一模拟电流。

其中一个实施例中，所述指数放大器包括：

第一二极管，所述第一二极管的正极与所述数模转换器的输出端连接；

第一放大器，所述第一放大器的反向输入端与所述第一二极管的负极连接；

第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一放大器的反向输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第一放大器的输出端。

其中一个实施例中，所述运算放大电路包括：

第二放大器，所述第二放大器的反向输入端与所述电流转换电阻的另一端连接，所述第二放大器的输出端与所述对数放大电路的输入端连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第二放大器的反向输入端，所述第二电阻的另一端与所述第二放大器的输出端连接。

其中一个实施例中，所述对数放大电路包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二放大器的输出端连接；

第三放大器，所述第三放大器的反向输入端与所述第三电阻的另一端连接，所述第三放大器的输出端与所述模数转换电路的输入端连接；

第二二极管，所述第二二极管的正极与所述第三放大器的反向输入端连接，所述第二二极管的负极与所述第三放大器的输出端连接。

其中一个实施例中，所述第一放大电路对所述第一模拟电压进行指数放大处理时的指数函数为y＝a*exp(kx+g)+c，其中，x为所述第一模拟电压，y为所述第二模拟电压，a、k、g、c均属于调节参数；

所述对数放大电路对所述第三模拟电压进行对数放大处理时的对数函数为Y＝m*ln(X)+f，其中，X为所述第三模拟电压，Y为所述最大模拟电压，m和f均属于调节参数。

其中一个实施例中，所述最大值求解电路的约束函数为：

其中，x_i代表任意一个所述第一模拟电压，y_i＝a*exp(kx_i+g)+c，y_i代表任意一个所述第二模拟电压；x_max即Y，代表所述最大模拟电压；b代表所述最大值求解电路的量化误差；M代表所述数字信号的个数；a、k、g、c、m和f均属于所述调节参数。

另一方面，本申请提供一种最大值求解方法，应用于如第一方面所述的最大值求解电路，包括：

基于N个第一放大电路接收M个数字信号，并基于N个所述第一放大电路将所述M个数字信号转换为M个第一模拟电压，对所述M个所述第一模拟电压进行指数放大处理后得到M个第二模拟电压，对M个所述第二模拟电压进行电流转换后输出M个第一模拟电流，N和M均为大于零的整数，且M小于或等于N；

基于运算放大电路将M个所述第一模拟电流的电流和转换为第三模拟电压；

基于对数放大电路，对所述第三模拟电压进行对数放大处理，得到所述M个第一模拟电压中的最大模拟电压；

基于模数转换电路将所述最大模拟电压转换为目标数字信号后输出，所述目标数字信号为所述M个数字信号中具有最大值的数字信号。

其中一个实施例中，所述指数放大处理时使用的指数函数为y＝a*exp(kx+g)+c，其中，x为所述第一模拟电压，y为所述第二模拟电压，a、k、g、c均属于调节参数；

所述对数放大处理时使用的对数函数为Y＝m*ln(X)+f，其中，X为所述第三模拟电压，Y为所述最大模拟电压，m和f均属于调节参数。

其中一个实施例中，所述最大值求解电路的约束函数为：

其中，x_i代表任意一个所述第一模拟电压，y_i＝a*exp(kx_i+g)+c，y_i代表任意一个所述第二模拟电压；x_max即Y，代表所述最大模拟电压；b代表所述最大值求解电路的量化误差；M代表所述数字信号的个数；a、k、g、c、m和f均属于所述调节参数。

另一方面，本申请提供一种神经网络，包括如第一方面所述的最大值求解电路。

综上，本实施例提供的最大值求解电路将接收到的M个数字信号转换为M个模拟电压，再对M个该模拟电压都进行指数放大处理、电流转换处理后得到电流和。再将电流和输入至运算放大电路，由该运算放大电路将电流和转换为第三模拟电压。再由对数放大电路对第三模拟电压进行对数放大处理，得到M个该模拟电压中的最大模拟电压。该模数转换电路将该最大模拟电压转换为数字信号后就可以得到该M个数字信号中具有最大值的数字信号。由此，不需要对M个数字信号进行两两比较，可以将M个数字信号进行作和处理得到的值进行处理，从而得到M个数字信号中具有最大值的数字信号。所以本申请提供的最大值求解电路可以解决传统模拟电路工作效率低的问题，提升应用该最大值求解电路的神经网络模拟计算的速度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本申请实施例一提供的最大值求解电路的示意图。

图2为本申请实施例二提供的最大值求解电路的示意图。

图3为本申请实施例三提供的最大求解方法的流程示意图。

附图标记说明：

最大值求解电路 10

第一放大电路 100

数模转换器 110

指数放大器 120

第一二极管 121

第一放大器 122

第一电阻 123

电流转换电阻 130

运算放大电路 200

第二放大器 210

第二电阻 220

对数放大电路 300

第三电阻 310

第三放大器 320

第二二极管 330

模数转换电路 400

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在神经网络中经常利用最大池化操作(最大池化层)从输入的多个值中确定出最大的值。例如一张100像素*100像素的图像，一共具有1万个像素点，每个像素点都具有像素值。将该图像输入至神经网络后可以利用最大池化操作确定出该1万个像素点对应的1万个像素值中最大的像素值。再例如将多个图像的最大像素值输入至神经网络后利用最大池化操作确定出多个图像中哪个图像的最大像素值是最大的。

在最大池化操作中需要使用到模拟电路来输出多个输入值中的最大值。具体的，多个输入值(数字信号)被转换为多个模拟信号，再由模拟电路中的比较电路进行两两比较后输出两个模拟信号中的较大值对应的模拟信号，直到得到最大值对应的模拟信号。最大值对应的模拟信号再被转换为数字信号后就可以得到该多个输入值中的最大值。

利用传统的模拟电路输出多个输入值中的最大值时，如果输入至模拟电路的数字信号有n个，则模拟电路至少需要比较lb(n)次才可以确定出该多个输入至中的最大值对应的模拟信号。这种传统的模拟电路比较次数太多，导致模拟电路工作效率低，从而影响神经网络的应用效果，如果模拟电路中比较电路的数量有限，则更会增加比较次数，导致模拟电路工作效率低。

基于此，本申请提供一种最大值求解电路及最大值求解方法，该最大值求解电路不需要对接收到的M个数字信号进行两两比较，而是将M个数字信号进行作和处理得到的值进行逆运算处理，从而得到M个数字信号中具有最大值的数字信号。由此，在求取最大值的过程中，本申请提供的最大值求解电路可以极大程度上减少比较次数，从而提升模拟电路工作效率和对应的神经网络应用效果。

请参见图1，本申请的实施例一提供一种最大值求解电路10，包括N个第一放大电路100、运算放大电路200、对数放大电路300和模数转换电路400。

如图1所示，N个该第一放大电路100用于接收M个数字信号，将M个该数字信号转换为M个第一模拟电压，以及对该第一模拟电压进行指数放大处理后得到第二模拟电压，对该第二模拟电压进行电流转换后输出第一模拟电流，N和M均为大于零的整数，且M小于或等于N。

M的最大取值由该最大值求解电路10的硬件结构决定，具体的，由该第一放大电路100的数量决定。例如，该最大值求解电路10中包含10个该第一放大电路100，则M的最大取值即为10，即该最大值求解电路10就只能处理M的取值小于或等于10的数字信号，无法处理M的取值大于10的数字信号。若一次性在该最大值求解电路10输入8个数字信号，则投入使用的该第一放大电路100的数量就为8。优选的，也可以在输入8个数字信号时，将没有数字信号输入的2个该第一放大电路100的输出定义为0。将没有数字信号输入的该第一放大电路100的输出定义为0并不影响后续的处理。

可选的，该第一放大电路100可以包括数模转换器110、指数放大器120和电流转换电阻130。

该数模转换器110用于将该数字信号转换为第一模拟电压。该数模转换器110也可以替换为数模转换器，或者是其他可以将数字信号转换为模拟信号的器件，本申请不做限定。例如在电路运行中，以2bit(比特)数字信号为该最大值求解电路10的输入为例，该2bit数字信号可能是00、01、10、11中的一个。数字信号经过该数模转换器100转换为第一模拟电压，可以假设该2bit数字信号是00时该第一模拟电压为0.3V，该2bit数字信号是01时该第一模拟电压为1.4V，该2bit数字信号是10时该第一模拟电压为2.5V，该2bit数字信号是11时该第一模拟电压为3.6V。该第一模拟电压是人为设定的，该第一模拟电压决定了以下描述的b的取值(b代表该最大值求解电路10的量化误差)。当如以上描述，4个该第一模拟电压假设分别为0.3V，1.4V，2.5V和3.6V时，

该指数放大器120与该数模转换器110的输出端连接，用于对该第一模拟电压进行指数放大处理后得到该第二模拟电压。在计算机基于该指数放大器120对该第一模拟电压进行处理时，会根据指数函数对该第一模拟电压进行处理。即，该第一模拟电压是该指数函数的输入，该第二模拟电压是该指数函数的输出。该指数函数例如为y＝a*exp(kx+g)+c，其中，x为该第一模拟电压，y为该第二模拟电压，a、k、g、c均属于调节参数。该调节参数指的是可以由测试人员自定义输入的参数，即a、k、g、c可以由测试人员输入。

该电流转换电阻130一端与该指数放大器120的输出端连接，另一端与该运算放大电路200的输入端连接。该电流转换电阻130用于对该第二模拟电压进行电流转换后输出第一模拟电流。该电流转换电阻130的阻值可以根据实际需要选择，本申请不做限定。

该运算放大电路200的输入端与N个该第一放大电路100的输出端连接，该运算放大电路200只具有一个输入端，即N个该第一放大电路100处于并联状态。每个该第一放大电路100都会输出一个该第一模拟电流，所以该运算放大电路200的输入为M个该第一模拟电流的电流和。该电流和的意思是M个该第一模拟电流的加和。例如3个该第一模拟电流分别为3A(安培)、4A、6A，则电流和为(3+4+6)A＝13A。

该运算放大电路200用于将M个该第一模拟电流的电流和转换为第三模拟电压。该对数放大电路300的输入端与该运算放大电路200的输出端连接，该对数放大电路300用于对该第三模拟电压进行对数放大处理，得到该M个第一模拟电压中的最大模拟电压。在计算机基于该对数放大电路300对该第三模拟电压进行处理时，会根据对数函数对该第三模拟电压进行处理。即，该第三模拟电压是该对数函数的输入，该最大模拟电压是该对数函数的输出。该对数函数例如为Y＝m*ln(X)+f，其中，X为该第三模拟电压，Y为该最大模拟电压，m和f均属于该调节参数。

该对数函数和该指数函数互为反函数，该对数放大电路300对该第三模拟电压进行逆运算可以得到该最大模拟电压。也可以理解为，该对数放大电路300可以将该第三模拟电压中的最大模拟电压进行剥离，以输出该最大模拟电压。

可选的，该最大值求解电路10的约束函数为

其中，x_i代表任意一个该第一模拟电压，y_i＝a*exp(kx_i+g)+c，y_i代表任意一个该第二模拟电压；x_max即Y，代表该最大模拟电压；b代表该最大值求解电路10的量化误差；M代表该数字信号的个数；a、k、g、c、m和f均属于该调节参数。

在确定a、k、g、c、m和f时，测试人员可以先确定a、k、g、c、m和f中的一些值，再进行数值推算确定a、k、g、c、m和f中的另一些值。

以该最大值求解电路10用于为2bit(比特)数字信号的最大值求解电路10为例来进行a值大于0时a值的推算。

假设该数模转换器110的输出电平与该模数转换电路400的输入电平一致，即模拟电压、模拟电流这些模拟信号在传输过程中没有损耗，则该最大模拟电压是属于N个该第一模拟电压的。在这种情况下再假设g、c、f均等于0，m＝1/k＝1，M＝3，量化误差b＝0.55V，其中M的最大值由该第一放大电路100的数量决定，b由该第一模拟电压的值决定。

显然

当M个该数字信号都相等时等号成立。除此之外，

仅当M组输入的数字信号包括两个00，和一个比00更大的数字信号时(数字信号00对应的该第一模拟电压为0.3V，数字信号01对应的该第一模拟电压为1.4V，数字信号10对应的该第一模拟电压为2.5V，数字信号11对应的该第一模拟电压为3.6V)等号成立。本段中的两个公式在组合改写后可以得到1/k*ln(a*M*exp(k*x_max)＜x_max+b，1/k*ln(a*(exp(k*x_max))＞x_max-b，化简得到1/k*ln(a*M)＜b，1/k*ln(a)＞-b，由于b＝0.55V，k＝1，M＝3，求得exp(-0.55)＜a＜exp(0.55)-3，此时就获知a的取值范围。在a的取值范围内，可以取a＝0.577。

该模数转换电路400的输入端与该对数放大电路300的输出端连接，该模数转换电路400用于将该最大模拟电压转换为目标数字信号后输出。该目标数字信号为该M个数字信号中具有最大值的数字信号。该模数转换电路400也可以替换为模数转换器，或者是其他可以将模拟信号转换为数字信号的器件或装置，本申请不做限定。

综上，本实施例提供的最大值求解电路10将接收到的M个数字信号转换为M个模拟电压，再对M个该模拟电压都进行指数放大处理、电流转换处理后得到电流和。再将电流和输入至运算放大电路200，由该运算放大电路200将电流和转换为第三模拟电压。再由对数放大电路300对第三模拟电压进行对数放大处理，得到M个该模拟电压中的最大模拟电压。该模数转换电路400将该最大模拟电压转换为数字信号后就可以得到该M个数字信号中具有最大值的数字信号。由此，不需要对M个数字信号进行两两比较，可以将M个数字信号作和处理得到的值进行处理，从而得到M个数字信号中具有最大值的数字信号。所以本实施例提供的最大值求解电路10可以解决传统模拟电路工作效率低的问题，提升应用该最大值求解电路10的神经网络的应用效果。

请参见图2，本申请的实施例二在实施例一的基础上提供一种最大值求解电路10。

该指数放大器120包括第一二极管121、第一放大器122和第一电阻123，每个该第一放大电路100都具有一个该指数放大器130，即每个该第一放大电路100都具有一个该第一二极管121、该第一放大器122和该第一电阻123。该第一二极管121的正极与该数模转换器110的输出端连接。该第一放大器122的反向输入端与该第一二极管121的负极连接。该第一电阻123的一端连接该第一放大器122的反向输入端，该第一电阻123的另一端连接该第一放大器123的输出端。

该第一模拟电压需要大于或大于该第一二极管121的导通电压。该第一二极管121、该第一放大器122和该第一电阻123的规格、型号等均可以根据实际需要设置，本申请不做限定。

该运算放大电路200包括第二放大器210和第二电阻220，该第二放大器210的反向输入端与该电流转换电阻130的另一端连接，该第二放大器210的输出端与该对数放大电路300的输入端连接。该第二电阻的一端连接该第二放大器210的反向输入端，该第二电阻220的另一端与该第二放大器210的输出端连接。

该对数放大电路300包括第三电阻310、第三放大器320和第二二极管330。该第三电阻310的一端与该第二放大器210的输出端连接。该第三放大器320的反向输入端与该第三电阻310的另一端连接，该第三放大器320的输出端与该模数转换电路400的输入端连接。该第二二极管330的正极与该第三放大器320的反向输入端连接，该第二二极管330的负极与该第三放大器320的输出端连接。该第三模拟电压需要大于或等于该第二二极管330的导通电压。该第三电阻310、第三放大器320和第二二极管330的规格、型号等均可以根据实际需要设置，本申请不做限定。

以下以该数字信号为2bit(比特)数字信号为例对该最大值求解电路10的运行进行详细解释，该最大值求解电路10运行时该量化误差b＝0.55V。

该指数放大器120对该第一模拟电压进行指数放大后得到该第二模拟电压。该计算机还可以根据公式V_0E＝-R_E*I_S*exp(V_I/V_T)确定该第二模拟电压，其中，V_T为该指数放大器120的阈值电压，V_I为该第一模拟电压，V_0E为该第二模拟电压，I_S为该指数放大器120中的反向饱电流和，R_E为该第一电阻的阻值。

在该运算放大电路200将该电流和转换为该第三模拟电压后，计算机可以根据公式

确定该第三模拟电压，其中，V₀₀为该第三模拟电压，a属于该可调参数，例如为0.577，V_I为该第一模拟电压。可选的，可以通过调整所有该第一电阻123、所有该第二电阻220和该电流转换电阻130的阻值调整a的取值。

在该对数放大电路300对该第三模拟电压进行处理后，该计算机可以根据公式V_0L＝V_T*ln(V₀₀/(I_s*R_L))确定该最大模拟电压，其中，V_0L为该最大模拟电压，R_L为该第三电阻310的阻值。公式V_0L＝V_T*ln(V₀₀/(I_s*R_L))也可以表达为V_0L＝m*ln(V₀₀)+f，此处当不存在其他影响因素(例如电路温度升高、降低)时，m＝1/k。

可选的，在该模数转换电路400将该最大模拟电压转换为数字信号后，还需要对转换的数字信号进行进一步判断后才可以确定是否为该目标数字信号。

具体的，只有当M个输入的数字信号中所有不具有最大值的数字信号所在支路计算得到的叠加误差小于该量化误差b时，才确定不具有最大值的数字信号所在支路计算得到的叠加误差不影响输出结果。例如当输入的数字信号为3个时，即M＝3时，设v_I，max为多路V_I中的最大值，0.3V为多路V_I中的最小值，a＝0.577，b＝0.55。则V_0L≥ln(0.577*(exp(V_I，max)+2*exp(0.3))＞ln(0.577*(exp(V_I，max))＝V_I，max-0.55，同时V_0L≤ln(3*0.577*exp(V_I，max))＝0.549，即|V_0L-V_I，max|＜0.55。则该数模转换器110的输入信号与期望通过该最大值求解电路10得到的目标数字信号之间的量化电平误差小于该量化误差b，则可以确定由该模数转换电路400转换得到的数字信号为该目标数字信号。

本实施例提供的该最大值求解电路10细化了该最大值求解电路10包括的电路中具体的元器件，并且示出了根据这些元器件来计算模拟电压的另一种方式，则计算机在利用该最大值求解电路10时更加方便。除此之外，本实施例还对该目标数字信号的确定条件进行了进一步的限制，使得该最大值求解电路10的输出结果更加准确。

请参见图3，本申请实施例三提供一种最大值求解方法，该最大值求解方法应用于如以上任一个实施例描述的最大值求解电路10，该最大值求解方法包括：

S310，基于N个第一放大电路接收M个数字信号，并基于M个该第一放大电路将该M个数字信号转换为M个第一模拟电压，对该M个该第一模拟电压进行指数放大处理后得到M个第二模拟电压，对M个该第二模拟电压进行电流转换后输出M个第一模拟电流，N和M均为大于零的整数，且M小于或等于N。

M的最大取值由该最大值求解电路10的硬件结构决定，具体的，由该第一放大电路100的数量决定。例如，该最大值求解电路10中包含10个该第一放大电路100，则N的最大取值即为10，即该最大值求解电路10就只能处理M的取值小于或等于10的数字信号，无法处理M的取值大于10的数字信号。若一次性在该最大值求解电路10输入8个数字信号，则投入使用的该第一放大电路100的数量就为8。优选的，也可以在输入8个数字信号时，将没有数字信号输入的2个该第一放大电路100的输出定义为0。将没有数字信号输入的该第一放大电路100的输出定义为0并不影响后续的处理。

基于N个该第一放大电路100将该M个数字信号转换为M个该第一模拟电压，例如为，以2bit(比特)数字信号为该最大值求解电路10的输入为例，该2bit数字信号可能是00、01、10、11中的一个。数字信号经过该数模转换器100转换为第一模拟电压，可以假设该2bit数字信号是00时该第一模拟电压为0.3V，该2bit数字信号是01时该第一模拟电压为1.4V，该2bit数字信号是10时该第一模拟电压为2.5V，该2bit数字信号是11时该第一模拟电压为3.6V。该第一模拟电压是人为设定的，该第一模拟电压决定了以下描述的b的取值(b代表该最大值求解电路10的量化误差)。当如以上描述，4个该第一模拟电压假设分别为0.3V，1.4V，2.5V和3.6V时，

在对该第一模拟电压进行处理时，会根据指数函数对该第一模拟电压进行处理。即，该第一模拟电压是该指数函数的输入，该第二模拟电压是该指数函数的输出。该指数函数例如为y＝a*exp(kx+g)+c，其中，x为该第一模拟电压，y为该第二模拟电压，a、k、g、c均属于调节参数。该调节参数指的是可以由测试人员自定义输入的参数，即a、k、g、c可以由测试人员输入。

S320，基于运算放大电路将M个该第一模拟电流的电流和转换为第三模拟电压。

该电流和的意思是M个该第一模拟电流的加和。例如3个该第一模拟电流分别为3mA(毫安)、4mA、6mA，则电流和为(3+4+6)mA＝13mA。

S330，基于对数放大电路，对该第三模拟电压进行对数放大处理，得到该M个第一模拟电压中的最大模拟电压。

在计算机基于该对数放大电路300对该第三模拟电压进行处理时，会根据对数函数对该第三模拟电压进行处理。即，该第三模拟电压是该对数函数的输入，该最大模拟电压是该对数函数的输出。该对数函数例如为Y＝m*ln(X)+f，其中，X为该第三模拟电压，Y为该最大模拟电压，m和f均属于该调节参数。

该对数函数和该指数函数互为反函数，基于该对数放大电路300对该第三模拟电压进行逆运算可以得到该最大模拟电压。也可以理解为，基于该对数放大电路300可以将该第三模拟电压中的最大模拟电压进行剥离，以输出该最大模拟电压。

可选的，该最大值求解电路10的约束函数为：

其中，x_i代表任意一个该第一模拟电压，y_i＝a*exp(kx_i+g)+c，y_i代表任意一个该第二模拟电压；x_max即Y，代表该最大模拟电压；b代表该最大值求解电路10的量化误差；M代表该数字信号的个数；a、k、g、c、m和f均属于该调节参数。

在确定a、k、g、c、m和f时，测试人员可以先确定a、k、g、c、m和f中的一些值，再进行数值推算确定a、k、g、c、m和f中的另一些值。

以该最大值求解电路10用于为2比特(bit)数字信号的最大值求解电路10为例来进行a值大于0时a值的推算。

假设该数模转换器110的输出电平与该模数转换电路400的输入电平一致，即模拟电压、模拟电流这些模拟信号在传输过程中没有损耗，则该最大模拟电压是属于M个该第一模拟电压的。在这种情况下再假设g、c、f均等于0，m＝1/k＝1，M＝3，量化误差b＝0.55V。

显然

当M个该数字信号都相等时等号成立。除此之外，

仅当M组输入的数字信号包括两个00，和一个比00更大的数字信号时(数字信号00对应的该第一模拟电压为0.3V，数字信号01对应的该第一模拟电压为1.4V，数字信号10对应的该第一模拟电压为2.5V，数字信号11对应的该第一模拟电压为3.6V)等号成立。本段中的两个公式在组合改写后可以得到1/k*ln(a*M*exp(k*x_max)＜x_max+b，1/k*ln(a*(exp(k*x_max))＞x_max-b，化简得到1/k*ln(a*M)＜b，1/k*ln(a)＞-b，由于b＝0.55V，k＝1，M＝3，求得exp(-0.55)＜a＜exp(0.55)-3，此时就获知a的取值范围。在a的取值范围内，可以取a＝0.577。

S340，基于模数转换电路将该最大模拟电压转换为目标数字信号后输出，该目标数字信号为该M个数字信号中具有最大值的数字信号。

可选的，在该模数转换电路400将该最大模拟电压转换为数字信号后，还需要对转换的数字信号进行进一步判断后才可以确定是否为该目标数字信号。

具体的，只有当M个输入的数字信号中所有不具有最大值的数字信号所在支路计算得到的叠加误差小于该量化误差b时，才确定不具有最大值的数字信号所在支路计算得到的叠加误差不影响输出结果。例如当输入的数字信号为3个时，即M＝3时，设V_I，max为多路V_I中的最大值，0.3V为多路V_I中的最小值，a＝0.577，b＝0.55。则V_0L≥ln(0.577*(exp(V_I，max)+2*exp(0.3))＞ln(0.577*(exp(V_I，max))＝V_I，max-0.55，同时V_0L≤ln(3*0.577*exp(V_I，max))＝0.549，即|V_0L-V_I，max|＜0.55。则该数模转换器110的输入信号与期望通过该最大值求解电路10得到的目标数字信号之间的量化电平误差小于该量化误差b，则可以确定由该模数转换电路400转换得到的数字信号为该目标数字信号。

本实施例提供的最大值求解方法可以基于该最大值求解电路10将接收到的M个数字信号转换为M个模拟电压，再对M个该模拟电压都进行指数放大处理、电流转换处理后得到电流和。再将电流和输入至运算放大电路200，由该运算放大电路200将电流和转换为第三模拟电压。再由对数放大电路300对第三模拟电压进行对数放大处理，得到M个该模拟电压中的最大模拟电压。该模数转换电路400将该最大模拟电压转换为数字信号后就可以得到该M个数字信号中具有最大值的数字信号。由此，不需要对M个数字信号进行两两比较，可以将M个数字信号作和处理得到的值进行处理，从而得到M个数字信号中具有最大值的数字信号。所以本实施例提供的最大值求解方法可以解决传统模拟电路工作效率低的问题，提升应用该最大值求解电路10的神经网络的应用效果。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种最大值求解电路，其特征在于，包括：

N个第一放大电路，N个所述第一放大电路用于接收M个数字信号，将M个所述数字信号转换为M个第一模拟电压，以及对所述第一模拟电压进行指数放大处理后得到第二模拟电压，对所述第二模拟电压进行电流转换后输出第一模拟电流，N和M均为大于零的整数，且M小于或等于N；

运算放大电路，所述运算放大电路的输入端与N个所述第一放大电路的输出端连接，所述运算放大电路的输入为M个所述第一模拟电流的电流和，所述运算放大电路用于将M个所述第一模拟电流的电流和转换为第三模拟电压；

对数放大电路，所述对数放大电路的输入端与所述运算放大电路的输出端连接，所述对数放大电路用于对所述第三模拟电压进行对数放大处理，得到所述M个第一模拟电压中的最大模拟电压；

模数转换电路，用于将所述最大模拟电压转换为目标数字信号后输出，所述目标数字信号为所述M个数字信号中具有最大值的数字信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一放大电路包括：

数模转换器，用于将所述数字信号转换为第一模拟电压；

指数放大器，与所述数模转换器的输出端连接，用于对所述第一模拟电压进行指数放大处理后得到所述第二模拟电压；

电流转换电阻，一端与所述指数放大器的输出端连接，另一端与所述运算放大电路的输入端连接；所述电流转换电阻用于对所述第二模拟电压进行电流转换后输出第一模拟电流。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述指数放大器包括：

第一二极管，所述第一二极管的正极与所述数模转换器的输出端连接；

第一放大器，所述第一放大器的反向输入端与所述第一二极管的负极连接；

第一电阻，所述第一电阻的一端连接所述第一放大器的反向输入端，所述第一电阻的另一端连接所述第一放大器的输出端。

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述运算放大电路包括：

第二放大器，所述第二放大器的反向输入端与所述电流转换电阻的另一端连接，所述第二放大器的输出端与所述对数放大电路的输入端连接；

第二电阻，所述第二电阻的一端连接所述第二放大器的反向输入端，所述第二电阻的另一端与所述第二放大器的输出端连接。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述对数放大电路包括：

第三电阻，所述第三电阻的一端与所述第二放大器的输出端连接；

第三放大器，所述第三放大器的反向输入端与所述第三电阻的另一端连接，所述第三放大器的输出端与所述模数转换电路的输入端连接；

第二二极管，所述第二二极管的正极与所述第三放大器的反向输入端连接，所述第二二极管的负极与所述第三放大器的输出端连接。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一放大电路对所述第一模拟电压进行指数放大处理时的指数函数为y＝a*exp(kx+g)+c，其中，x为所述第一模拟电压，y为所述第二模拟电压，a、k、g、c均属于调节参数；

所述对数放大电路对所述第三模拟电压进行对数放大处理时的对数函数为Y＝m*ln(X)+f，其中，X为所述第三模拟电压，Y为所述最大模拟电压，m和f均属于调节参数。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述最大值求解电路的约束函数为：

其中，x_i代表任意一个所述第一模拟电压，y_i＝a*exp(kx_i+g)+c，y_i代表任意一个所述第二模拟电压；x_max即Y，代表所述最大模拟电压；b代表所述最大值求解电路的量化误差；M代表所述数字信号的个数；a、k、g、c、m和f均属于所述调节参数。

8.一种最大值求解方法，应用于如权利要求1至7任一项所述的最大值求解电路，其特征在于，包括：

基于N个第一放大电路接收M个数字信号，并基于N个所述第一放大电路将所述M个数字信号转换为M个第一模拟电压，对所述M个所述第一模拟电压进行指数放大处理后得到M个第二模拟电压，对M个所述第二模拟电压进行电流转换后输出M个第一模拟电流，N和M均为大于零的整数，且M小于或等于N；

基于运算放大电路将M个所述第一模拟电流的电流和转换为第三模拟电压；

基于对数放大电路，对所述第三模拟电压进行对数放大处理，得到所述M个第一模拟电压中的最大模拟电压；

基于模数转换电路将所述最大模拟电压转换为目标数字信号后输出，所述目标数字信号为所述M个数字信号中具有最大值的数字信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述指数放大处理时使用的指数函数为y＝a*exp(kx+g)+c，其中，x为所述第一模拟电压，y为所述第二模拟电压，a、k、g、c均属于调节参数；

所述对数放大处理时使用的对数函数为Y＝m*ln(X)+f，其中，X为所述第三模拟电压，Y为所述最大模拟电压，m和f均属于调节参数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述最大值求解电路的约束函数为：

其中，x_i代表任意一个所述第一模拟电压，y_i＝a*exp(kx_i+g)+c，y_i代表任意一个所述第二模拟电压；x_max即Y，代表所述最大模拟电压；b代表所述最大值求解电路的量化误差；M代表所述数字信号的个数；a、k、g、c、m和f均属于所述调节参数。

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