[发明专利]一种直接光电流计算单元电路

权利要求书

1.一种直接光电流计算单元电路，其特征在于，所述直接光电流计算单元电路用于实现目标卷积核内乘累加计算，所述直接光电流计算单元电路包括：权重寄存器、第一预充电开关、第二预充电开关、第一权重控制开关、第二权重控制开关、第三权重控制开关、第四权重控制开关、光电二极管、电容、比较器和输出电路，其中：

所述第一预充电开关的一端与电源端连接，所述第一预充电开关的另一端与所述光电二极管的负极连接，所述光电二极管的正极接地，所述第二预充电开关的一端与所述电源端连接，所述第二预充电开关的另一端与所述电容的一端连接，所述电容的另一端接地；

所述第一权重控制开关的一端与负计算节点连接，所述第一权重控制开关的另一端与所述光电二极管的负极连接，所述第二权重控制开关的一端与所述光电二极管的负极连接，所述第二权重控制开关的另一端与正计算节点连接，所述第三权重控制开关的一端与所述负计算节点连接，所述第三权重控制开关的另一端与所述电容的一端连接，所述第四权重控制开关的一端与所述电容的一端连接，所述第四权重控制开关的另一端与所述正计算节点连接，所述光电二极管的电容和所述电容的大小相等；

所述比较器的第一输入端与所述正计算节点连接，所述比较器的第二输入端与所述负计算节点连接，所述比较器的使能端由比较使能信号控制；

所述第一预充电开关和所述第二预充电开关均由预充电信号控制，所述第一权重控制开关和所述第四权重控制开关由所述权重寄存器的正输出端的输出信号控制，所述第二权重控制开关和所述第三权重控制开关由所述权重寄存器的负输出端的输出信号控制；

所述权重寄存器用于接收输入的目标权重，并根据所述目标权重输出相应的信号，以控制所述第一预充电开关、所述第二预充电开关、第三预充电开关和第四预充电开关的断开或闭合；

所述第一预充电开关和所述第二预充电开关通过所述预充电信号确定断开或闭合状态；

所述光电二极管将光电效应产生的电荷传输到所述正计算节点或所述负计算节点，以使得在所述正计算节点产生第一电压降和所述负计算节点产生第二电压降；

所述比较器根据电压差输出目标卷积核内乘累加的计算结果，所述电压差为所述第一电压降和所述第二电压降之间的差值；

所述输出电路的一端与所述负计算节点连接，用于输出所述目标卷积核内乘累加的计算结果。

2.根据权利要求1所述的直接光电流计算单元电路，其特征在于，所述预充电信号为周期性信号，所述周期性信号分为由第一阶段、第二阶段、第三阶段和第四阶段，所述预充电信号在所述第一阶段的取值为0，所述预充电信号在所述第二阶段、所述第三阶段和所述第四阶段的取值为1，所述第二阶段的时长为预设曝光时长。

3.根据权利要求2所述的直接光电流计算单元电路，其特征在于，所述比较使能信号为周期信号，且所述比较使能信号与所述预充电信号的周期相同，所述比较使能信号在所述第一阶段、所述第二阶段和所述第四阶段的取值为0，所述比较使能信号在所述第三阶段的取值为1。

4.根据权利要求2所述的直接光电流计算单元电路，其特征在于，所述第一电压降和所述第二电压降的计算公式如下：

其中，ΔV⁺表示所述第一电压降，ΔV^-表示所述第二电压降，T_exp表示所述预设曝光时长，Q_i表示第i个单元存储的权值，C_L表示所述正计算节点上电容的大小，I_ph,i表示第i个单元内光电二极管流过的电流值。

5.根据权利要求4所述的直接光电流计算单元电路，其特征在于，所述正计算节点和所述负计算节点上的电容相等，所述正计算节点上的电容计算公式如下：

C_L＝N×C_PD，

其中，N表示所述目标卷积核内直接光电流计算单元电路的个数，C_PD表示所述光电二极管电容的大小。