JPH0636577A - 多段階可変コンダクタンス回路およびそれを用いたニューロチップ - Google Patents

多段階可変コンダクタンス回路およびそれを用いたニューロチップ

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JPH0636577A
JPH0636577A JP19386092A JP19386092A JPH0636577A JP H0636577 A JPH0636577 A JP H0636577A JP 19386092 A JP19386092 A JP 19386092A JP 19386092 A JP19386092 A JP 19386092A JP H0636577 A JPH0636577 A JP H0636577A
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JP
Japan
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variable conductance
circuit
negative resistance
fet
stable
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Application number
JP19386092A
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English (en)
Inventor
Yoji Kanie
洋二 蟹江
Shinji Toyoyama
愼治 豊山
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C2211/00Indexing scheme relating to digital stores characterized by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C2211/56Indexing scheme relating to G11C11/56 and sub-groups for features not covered by these groups
    • G11C2211/561Multilevel memory cell aspects
    • G11C2211/5614Multilevel memory cell comprising negative resistance, quantum tunneling or resonance tunneling elements

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多段階可変コンダクタンス回路の多重微分負
性抵抗素子の負性抵抗特性の段数を増やすことなく安定
動作点の数を増加する。 【構成】 2段の負性抵抗特性を有する多重微分負性抵
抗素子1とノーマリオン型の負荷FET5とを直列に接
続し、接続点に可変コンダクタンス素子としのFET3
のゲート電極を接続する。また、2段の負性抵抗特性を
有する多重微分負性抵抗素子2とノーマリオン型の負荷
FET6とを直列に接続し、接続点に可変コンダクタン
ス素子としのFET4のゲート電極を接続する。そし
て、両FET3,4を並列接続する。このように、多段
階可変コンダクタンス回路を2セット用いることによっ
て可変コンダクタンスの動作点を増加し、延いては安定
動作点の数を増加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、多段階可変コンダク
タンス回路の改良とその改良された多段階可変コンダク
タンスをシナプスとして用いたニューロチップに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、ニューラルネットワークを形成
する各ニューロンのシナプスを半導体デバイスによって
構成する方法として、可変コンダクタンスによって構成
する方法がある。その際に、可変コンダクタンスの動作
を制御する具体的な方法の一つとして特開平2−113
494号公報に示されている方法がある。
【0003】この制御方法は、電流−電圧特性に2箇所
以上の負性抵抗特性を有する多重微分負性抵抗素子と負
荷素子とを直列に接続し、その接続点に可変コンダクタ
ンス素子を接続して成る多段階可変コンダクタンス回路
による方法である。
【0004】図4は、上記特開平2−113494号公
報に開示されているシナプスを形成する多段階可変コン
ダクタンス回路の回路図である。図4において、20は
多重微分負性抵抗素子、21はFET(電界効果トラン
ジスタ)、22はノーマリオン型の負荷FET、23は
電源端子、24は制御電圧入力端子である。尚、FET
21は可変コンダクタンス素子として動作する。
【0005】ここで、上記多重微分負性抵抗素子20に
流れる電流をIとし、電源端子23に印加される電圧を
0とし、制御電圧入力端子24の電圧をVとすると、
図5において曲線25で示すような電流−電圧特性を示
す。一方、負荷FET22に掛かる電圧は(V0−V)で
あり、負荷FET22を流れる電流もIであるから、図
5において曲線26で示すような電流−電圧特性を示
す。
【0006】したがって、上記曲線25と曲線26との
交点がこの多段階可変コンダクタンス回路の動作点とな
る。そして、そのうち安定であるのは点27,点28お
よび点29の3点であり、FET21のゲート電位Vは
上記安定点27,28,29の電位のいずれかの電位(安
定電位)になる。これらの安定電位の切り替えは、制御
電圧入力端子24を適当な抵抗を介して接地するするこ
とによって可能である。こうして、上記3つの安定点2
7,28,29の電圧のいずれかをFET21のゲート電
極に切り替え印加することによって、FET21のコン
ダクタンスを3段階に制御できるのである。
【0007】尚、図5に示す曲線25における負性抵抗
特性は2段であるが、3段またはそれ以上の負性抵抗特
性であっても動作点の数が変わるだけで動作原理は変わ
らない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ニューロチッ
プの処理機能を高めるには、ニューロン回路の上記シナ
プスにおける結合強度の階調数を高める必要がある。
【0009】従来、上述のような多段階可変コンダクタ
ンス回路によって形成された上記シナプスでは、FET
21を結合強度を与えるための結合素子とし、このFE
T21のコンダクタンスを多段階に変化させることによ
って結合強度の階調を変化させる。したがって、上記シ
ナプスの結合強度の階調数は、図4に示す多段階可変コ
ンダクタンス回路における上記安定点27,28,29の
数である。そして、この安定点の数は多重微分負性抵抗
素子20の負性抵抗特性の段数によって制御できる。
【0010】しかしながら、上記多重微分負性抵抗素子
20の負性抵抗特性の段数を増やすには多重微分負性抵
抗素子20の構造が複雑化する。したがって、多重微分
負性抵抗素子20の負性抵抗特性の段数を増やすには限
界があり、シナプスの結合強度の階調数にもおのずと限
界があるという問題がある。
【0011】そこで、この発明の目的は、多重微分負性
抵抗素子の負性抵抗特性の段数を増やすことなく安定動
作点数を増加できる多段階可変コンダクタンス回路、及
び、多重微分負性抵抗素子の負性抵抗特性の段数を増や
すことなく容易にシナプスの結合強度の階調数を増加で
きる多段階可変コンダクタンス回路を用いたニューロチ
ップを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明の多段階可変コンダクタンス回路は、互
いに接続された複数の可変コンダクタンス素子と、上記
複数の可変コンダクタンス素子夫々の制御端子に接続さ
れて上記可変コンダクタンス素子を多段階に制御する複
数の多値安定回路を備えて、上記複数の多値安定回路の
夫々は互いに安定点が異なることを特徴としている。
【0013】又、第2の発明の多段階可変コンダクタン
ス回路は、第1の発明の多段階可変コンダクタンス回路
において、上記可変コンダクタンス素子は電界効果トラ
ンジスタで形成され、上記多値安定回路は電流−電圧特
性に2箇所以上の負性抵抗特性を有する多重微分負性抵
抗素子と負荷素子を直列に接続して形成されて、上記多
重微分負性抵抗素子と負荷素子の接続点が上記電界効果
トランジスタのゲート端子に接続されて成ることを特徴
としている。
【0014】又、第3の発明の多段階可変コンダクタン
ス回路を用いたニューロチップは、ニューロ演算を行う
ニューロン回路のシナプス部を第1あるいは第2の発明
の多段階可変コンダクタンス回路で形成したことを特徴
としている。
【0015】
【作用】第1の発明では、複数の多値安定回路の夫々に
おける安定点から得られた信号が、互いに接続されてい
る複数の可変コンダクタンス素子のいずれか一つの制御
端子に入力され、上記各可変コンダクタンス素子が多段
階に制御される。その際に、上記複数の多値安定回路は
互いに安定点が異なるために、上記互いに接続された複
数の可変コンダクタンス素子の合成コンダクタンスは上
記可変コンダクタンス素子と多値安定回路の組が一組の
場合よりも多段階に制御される。
【0016】また、第2の発明では、電流−電圧特性に
2箇所以上の負性抵抗特性を有する多重微分負性抵抗素
子と負荷素子を直列に接続して成る複数の多値安定回路
に電源電圧を印加し、上記多重微分負性抵抗素子と負荷
素子との接続点の電位を制御する。そうすると、上記各
多値安定回路毎に異なる複数の安定点が得られる。そし
て、各多値安定回路における上記多重微分負性抵抗素子
と負荷素子の接続点における各安定点の電圧が対応する
可変コンダクタンスである電界効果トランジスタのゲー
ト端子に印加され、上記各電界効果トランジスタのコン
ダクタンスが多段階に設定される。こうして、複数の多
値安定回路によって、互いに接続された複数の電界効果
トランジスタの合成コンダクタンスが上記多値安定回路
と可変コンダクタンス素子との組が一組の場合よりも多
段階に制御される。
【0017】また、第3の発明では、ニューロ演算を行
うニューロン回路のシナプス部を形成する多段階可変コ
ンダクタンス回路における可変コンダクタンス素子が、
可変コンダクタンス素子と多値安定回路の組が一組であ
る場合よりも多段階に制御される。こうして、上記可変
コンダクタンス素子と多値安定回路の組が一組である場
合よりも多段階に上記シナプス部における結合強度が制
御される。
【0018】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。尚、この発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。図1および図2は本実施例のニューロチッ
プにおけるシナプスを構成する多段階可変コンダクタン
ス回路の回路図である。
【0019】図1および図2において、1,2は多重微
分負性抵抗素子、3,4はFET、5,6はノーマリオン
型の負荷FET、7,8は電源端子、9,10は制御電圧
入力端子である。ここで、図1に示す多段階可変コンダ
クタンス回路は、図4に示すような多重微分負性抵抗素
子1,FET3,ノーマリオン型の負荷FET5,電源端
子7および制御電圧入力端子9から成る多段階可変コン
ダクタンス回路と多重微分負性抵抗素子2,FET4,ノ
ーマリオン型の負荷FET6,電源端子8および制御電
圧入力端子10から成る多段階可変コンダクタンス回路
とにおけるFET3およびFET4を並列に接続したも
のである。これに対して、図2に示す多段階可変コンダ
クタンス回路は、上記2つの多段階可変コンダクタンス
回路におけるFET3およびFET4を直列に接続した
ものである。尚、上記FET3,4は可変コンダクタン
スとして動作する。
【0020】上記構成の多段階可変コンダクタンス回路
において、上記二つの多重微分負性抵抗素子1,2の負
性抵抗特性は等しく設定され、二つのFET3,4の電
流−電圧特性も等しく設定されている。一方、二つのノ
ーマリオン型の負荷FET5,6は、負荷FET5より
負荷FET6の電流が大きくなるように両負荷FETの
ゲート幅が設定されている。
【0021】ここで、図1および図2において、上記多
重微分負性抵抗素子1に流れる電流をI1とし、電源端
子7に印加される電圧をV0とし、制御電圧入力端子9
の電圧をV1とすると、図3において曲線11で示すよ
うな電流−電圧特性になる。一方、負荷FET5に掛か
る電圧は(V0−V1)であり、負荷FET5を流れる電流
もI1であるから、図3において曲線12で示すような
電流−電圧特性になる。
【0022】したがって、上記曲線11と曲線12との
交点がこの多段階可変コンダクタンス回路の動作点とな
る。そして、そのうち安定であるのは点13,点14お
よび点15の3点であり、FET3のゲート電位V1
上記安定点13,14,15の電位のいずれかの電位にな
る。これらの安定電位の切り替えは、制御電圧入力端子
9を適当な抵抗を介して接地するすることによって可能
となる。こうして、上記3つの安定点13,14,15の
電圧のいずれかをFET3のゲート電極に切り替え印加
することによって、FET3のコンダクタンスを3段階
に制御することができるのである。
【0023】同様に、上記多重微分負性抵抗素子2に流
れる電流をI2とし、電源端子8に印加される電圧をV0
とし、制御電圧入力端子10の電圧をV2とすると、図
3において曲線11で示すような電流−電圧特性にな
る。一方、負荷FET6に掛かる電圧は(V0−V2)であ
り、負荷FET6を流れる電流もI2であるから、図3
において曲線16で示すような電流−電圧特性になる。
【0024】したがって、上記曲線11と曲線16との
交点がこの多段階可変コンダクタンス回路の動作点とな
る。そして、そのうち安定であるのは点17,点18お
よび点19の3点であり、FET4のゲート電位V2
上記安定点17,18,19の電位のいずれかの電位にな
る。これらの安定電位の切り替えは、制御電圧入力端子
10を適当な抵抗を介して接地するすることによって可
能となる。こうして、上記3つの安定点17,18,19
の電圧のいずれかをFET4のゲート電極に切り替え印
加することによって、FET4のコンダクタンスを3段
階に制御することができるのである。
【0025】ここで、上記FET3のゲート電位V1
FET4のゲート電位V2の各安定点の電位の高さは、
点13<点17<点14<点18<点15<点19の順
に高くなっている。また、上述のように、制御電圧入力
端子9,10を夫々適当な抵抗を介して接地して各安定
点を切り替えることができるのであるが、接地の際に制
御電圧入力端子9,10の電圧が等しくなるように接地
抵抗を選ぶと、FET3,4のゲート電位の組み合わせ
(V1,V2)は、(点13,点17),(点14,点17),(点
14,点18),(点15,点18),(点15,点19)の5
通りとなる。
【0026】図1に示す様な並列配置においては、上記
FET3,4の抵抗値を夫々“R1",“R2"とすると、F
ET3,4によって形成される合成コンダクタンスは(R
1+R2)/R1・R2である。ここで、上記抵抗値R1,R
2は、FET3,4のゲート電位V1,V2(すなわち、上記
5通りの安定点の組)の値によって制御可能である。し
たがって、図1における多段階可変コンダクタンス回路
は、二つのFET3,4による合成コンダクタンスを5
段階に制御できるのである。
【0027】また、図2に示す様な直列配置において
は、FET3,4によって形成される合成コンダクタン
スは1/(R1+R2)である。ここで、抵抗値R1,R2はF
ET3,4のゲート電位V1,V2(すなわち、上記5通り
の安定点の組)の値によって制御可能である。したがっ
て、図2における多段階可変コンダクタンス回路の場合
にも、FET3,4による合成コンダクタンスを5段階
に制御できるのである。
【0028】上述のように、本実施例の多段階可変コン
ダクタンス回路によれば、負性抵抗特性が2段の多重微
分負性抵抗素子1,2を用いて、安定となる動作点の組
を5組設定できる。したがって、多重微分負性抵抗素子
の負性抵抗特性の段数を増やすことなく可変コンダクタ
ンスの可変段数を5段に増やすことができ、シナプスに
おける結合強度の階調数を増やすことができる。
【0029】上記実施例においては各制御電圧入力端子
9,10の電圧が等しくなるように接地抵抗の値を設定
したが、個々に適当な抵抗を介して接地することによっ
て、FET3,4のゲート電圧の安定点の組み合わせ数
を更に増やすことも可能である。
【0030】また、上記実施例においては二つの多段階
可変コンダクタンス回路を組み合わせて安定点数を増加
させているが、3以上の多数の多段階可変コンダクタン
ス回路を組み合わせることによってよりシナプスにおけ
る結合強度の階調数をより多く設定できる。また、上記
実施例においては二つのFET3,4の電流−電圧特性
を同じにしているが、異なる電流−電圧特性を有するF
ETを用いても何等差し支えない。
【0031】
【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
多段階可変コンダクタンス回路は、互いに接続された複
数の可変コンダクタンス素子と、上記複数の可変コンダ
クタンス素子夫々の制御端子に接続されて上記可変コン
ダクタンス素子を多段階に制御する複数の多値安定回路
を備えて、上記複数の多値安定回路の夫々は互いに安定
点が異なるようにしたので、互いに接続された複数の可
変コンダクタンス素子の合成コンダクタンスを上記可変
コンダクタンス素子と多値安定回路の組が一組の場合よ
りも多段階に制御できる。
【0032】したがって、この発明によれば、個々の上
記多値安定回路における安定点の数を増やすことなく安
定動作点を増加できる多段階可変コンダクタンス回路を
提供できる。
【0033】また、第2の発明の多段階可変コンダクタ
ンス回路は、上記可変コンダクタンス素子を電界効果ト
ランジスタで形成し、上記多値安定回路を電流−電圧特
性に2箇所以上の負性抵抗特性を有する多重微分負性抵
抗素子と負荷素子を直列に接続して形成すると共に、上
記多重微分負性抵抗素子と負荷素子の接続点を上記電界
効果トランジスタのゲート端子に接続したので、個々の
上記多値安定回路における安定点の数を増やすことなく
安定動作点を増加できる多段階可変コンダクタンス回路
を容易に提供できる。
【0034】また、第3の発明における多段階可変コン
ダクタンス回路を用いたニューロチップは、ニューロ演
算を行うニューロン回路のシナプス部を第1あるいは第
2の発明の多段階可変コンダクタンス回路で形成したの
で、個々の上記多値安定回路における安定点の数を増や
すことなく容易にシナプスの結合強度の階調数を増加で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の多段階可変コンダクタンス回路の一
例を示す回路図である。
【図2】図1とは異なる多段階可変コンダクタンス回路
の回路図である。
【図3】図1および図2に示す多段階可変コンダクタン
ス回路の動作説明図である。
【図4】従来のニューロチップに用いられた多段階可変
コンダクタンス回路の回路図である。
【図5】図4に示す多段階可変コンダクタンス回路の動
作説明図である。
【符号の説明】
1,2…多重微分負性抵抗素子、 3,4…FET、
5,6…負荷FET、 7,8…電源端
子、9,10…制御電圧入力端子、11…多重微分負性
抵抗素子の電流−電圧特性曲線、12,16…負荷FE
Tの電流−電圧特性曲線、13,14,15,17,18,
19…安定点。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに接続された複数の可変コンダクタ
    ンス素子と、 上記複数の可変コンダクタンス素子夫々の制御端子に接
    続されて、上記可変コンダクタンス素子を多段階に制御
    する複数の多値安定回路を備えて、 上記複数の多値安定回路の夫々は互いに安定点が異なる
    ことを特徴とする多段階可変コンダクタンス回路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の多段階可変コンダクタ
    ンス回路において、 上記可変コンダクタンス素子は電界効果トランジスタで
    形成され、 上記多値安定回路は、電流−電圧特性に2箇所以上の負
    性抵抗特性を有する多重微分負性抵抗素子と負荷素子を
    直列に接続して形成されて、 上記多重微分負性抵抗素子と負荷素子の接続点が上記電
    界効果トランジスタのゲート端子に接続されて成ること
    を特徴とする多段階可変コンダクタンス回路。
  3. 【請求項3】 ニューロ演算を行うニューロン回路のシ
    ナプス部を請求項1あるいは請求項2に記載の多段階可
    変コンダクタンス回路で形成したことを特徴とする多段
    階可変コンダクタンス回路を用いたニューロチップ。
JP19386092A 1992-07-21 1992-07-21 多段階可変コンダクタンス回路およびそれを用いたニューロチップ Pending JPH0636577A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6112412A (en) * 1999-04-21 2000-09-05 Warner-Lambert Company Razor assembly and cartridge having improved wash-through
US6138361A (en) * 1999-04-21 2000-10-31 Warner-Lambert Company Pivotable razor assembly and cartridge
US6182366B1 (en) 1999-04-21 2001-02-06 Warner-Lambert Company Flexible razor assembly and cartridge
US6772523B1 (en) 1999-04-21 2004-08-10 Eveready Battery Company, Inc. Pivotable and flexible razor assembly and cartridge

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