Ein Beitrag zur Implementierung von biologisch-orientierten Architekturen für die akustische Signalverarbeitung in CMOS-Technologie:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
|---|---|
| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Košice
<<R.>> Ižák
2004
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| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | 215 S. graph. Darst. 21 cm |
| ISBN: | 8088997216 |
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EIN BEITRAG ZUR IMPLEMENTIERUNG VON BIOLOGISCH-ORIENTIERTEN
ARCHITEKTUREN FUER DIE AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG IN CMOS-TECHNOLOGIE
DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES DOKTOR-INGENIEUR
(DR.-ING.) VORGELEGT DER FAKULTAET FUER ELEKTROTECHNIK UND
INFORMATIONSTECHNIK DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET ILMENAU VON DIPL.-ING.
RICHARD IZAEK GEBOREN AM 09.JANUAR 1972 IN KOSICE/CASSOVIA
(CZECHOSLOVAKIA) GUTACHTER: PROF. DR. HABIL. GERD SCARBATA (TU ILMENAU)
PROF. DR. HABIL. DIETMAR MUELLER (TU CHEMNITZ) DR. PHILIPP HAEFLIGER
(UNIVERSITY OSLO, NORWEGEN) EINGEREICHT AM: 19.DEZEMBER 2003
WISSENSCHAFTLICHE AUSSPRACHE AM: L.JULI 2004 VERFAHRENS-NR.: EI-143
RICHARD IZAEK DISSERTATION INHALTSVERZEICHNIS KURZFASSUNG 3 ABSTRACT 5
DANKSAGUNG 7 ABKUERZUNGEN UND SYMBOLE 13 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 17
TABELLENVERZEICHNIS 25 1 EINFUEHRUNG 27 1.1 INHALT UND GLIEDERUNG DER
ARBEIT 29 2 NEUROPHYSIOLOGISCHE GRUNDLAGEN 33 2.1 ZELLENAUFBAU,
IONENKANAELE 33 2.2 DAS MEMBRANPOTENTIAL 34 2.3 AENDERUNGEN DES
MEMBRANPOTENTIALS 37 2.3.1 AUSLOESEN DES AKTIONSPOTENTIALS 37 2.3.2
SYNAPTISCHER EINGANG 40 2.3.3 DENDRITISCHE INTEGRATION SYNAPTISCHER
SIGNALE 46 2.4 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG 52 3 NEURONENMODELLE UND
DEREN VLSI-IMPLEMENTIERUNGEN 55 3.1 EINFUEHRUNG IN DIE PROBLEMATIK
NEURONALER MODELLIERUNG 55 3.2 SPIKENDE NEURONENMODELLE 57 3.2.1
RELEVANZ POSTSYNAPTISCHER SIGNALE IM BEZUG AUF RECHENLEISTUNG SPIKENDER
NEURONEN 58 3.2.2 SPIKE-RESPONSE-MODELL 61 3.2.3 INTEGRATE-AND-FIRE
MODELLE 63 3.3 HARDWARE-REALISIERUNG SPIKENDER NEURONEN 65 3.3.1
VERGLEICH VERSCHIEDENER ANALOGER VLSI-ANSAETZE 66 3.3.2 I&F NEURON IN
SPANNUNGSTECHNIK 71 3.3.3 DISKUSSION DER NACHTEILE DER REALISIERUNGSART,
ANFORDERUNGSANA- LYSE UND VERBESSERUNGSVORSCHLAEGE 81 9 RICHARD IZAEK
DISSERTATION 3.3.4 ADVANCED I&F NEURON IN STROMTECHNIK . . . 86 3.3.5
/3-PSP-SYNAPSENBLOCK 91 3.3.6 A-PSP-SYNAPSENBLOCK 96 3.3.7 DIGITALE
REALISIERUNGEN SPIKENDER NEURONEN 98 3.4 ZUSAMMENFASSUNG UND
ERWEITERUNGSANSAETZE 100 4 LERNENDE VLSI-SYNAPSEN 103 4.1 SYNAPSE 1 104
4.1.1 SIMULATIONSERGEBNISSE 108 4.1.2 MESSERGEBNISSE 109 4.2 SYNAPSE 2
110 4.3 ZUSAMMENFASSUNG 112 5 IMEURORNORPHES AUDITORISCHES SYSTEM 115
5.1 NEUROBIOLOGISCHE GRUNDLAGEN DER AUDITORISCHEN WAHRNEHMUNG 115 5.2
NEUROMORPHE AVLSI-LOKALISATIONSSYTEME 119 5.3 UMSETZUNG DES NEUROMORPHEN
AUDITOIISCHEN SYSTEMS AUF VLSI-HARDWARE 119 5.3.1 COHLEARE FILTERBANK
120 5.3.2 IMPLEMENTIERUNGSRELEVANTE ENTSCHEIDUNGEN: ANALOG ODER DIGITAL
. 120 5.3.3 ANALOGE VLSI-UMSETZUNG DER NCURONENSCHICHTEN ZUR KOINZIDENZ-
DETEKTION UND WTA-SELEKTION 121 5.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 124 6
SCHALTUNGSBLOECKE 127 6.1 SPANNUNGS-STROM-WANDLER FUER RAIL-TO-RAIL-BETNEB
127 6.1.1 SCHALTUNGSBESCHREIBUNG UND -ANALYSE 128 6.1.2
ENTWURFSRESTRIKTIONEN 137 6.1.3 IMPLEMENTIERUNG UND MESSERGEBNISSE 140
6.1.4 WEITERE SCHALTUNGSVARIANTEN DES U-I-WANDLERS 141 6.1.5
LINEARISIERUNG DES U-I-WANDLERS 143 6.1.6 VERGLEICH MIT ANDEREN
U-I-WANDLERPRINZIPIEN, DISKUSSION UND VER- BESSERUNGSVORSCHLAEGE 145 6.2
LOW-POWER SPANNUNGSFOLGER (EINSVERSTAERKER) 148 6.3 RAIL-TO-RAIL
OPERATIONSVERSTAERKER 155 6.4 ANALOG/DIGITAL-WANDLER 158 6.4.1 AUSWAHL
EINER GEEIGNETEN A/D-WANDLERARCHITEKTUR 158 6.4.2
IMPLEMENTIERUNGSRELEVANTE ENTSCHEIDUNGEN 163 6.4.3 ANALOGE
SCHALTUNGSKOMPONENTEN FUER DEN ZYKLISCHEN ADU 168 6.4.4 MESSERGEBNISSE
UND VERGLEICH, VERBESSERUNGSVORSCHLAEGE 178 6.5 PULS-STRECKUNGSGLIED
PJOIN 182 6.6 ZUSAMMENFASSUNG 185 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 187 10
RICHARD IZAK DISSERTATION LITERATURVERZEICHNIS 191 ANHANG 205 A
KLEINSIGNALPARAMETER DES MOS-TRANSISTORS FUER DIE WICHTIGSTEN ARBEITSBE-
REICHE 205 A.L SCHWACHE INVERSION DES MOS-TRANSISTORS 205 A.2 STARKE
INVERSION DES MOS-TRANSISTORS 205 B FUER DEN SCHALTUNGSENTWURF RELEVANTE
PARAMETER VON TRANSISTOREN UND VERSTAERKERSTUFEN 206 B.L
EIGENVERSTAERKUNGSFORMEL EINES MOS-TRANSISTORS BZW. EINES MOS- INVERTERS
IN SEINEM SAETTIGUNGSARBEITSBEREICH 206 B.2 AUSGANGSKREIS BESTEHEND AUS
PARALLELSCHALTUNG DER TRANSKONDUK- TANZ UND IMPEDANZ EINES EINZELNEN
MOS-TRANSISTORS 206 C HERLEITUNG DER SCHALTUNGSPARAMETER EINER
KASKODE-TRANSISTORSTUFE . 207 C.L KLEINSIGNAL-AUSGANGSWIDERSTAND 207
D BESTIMMUNG DER A-PARAMETER FUER CMOS-TECHNOLOGIE 209 E
FEUERCHARAKTERISTIKEN SYNCHRONER /IS-I&F-NEURONEN 211 F
FEUERCHARAKTERISTIKEN ASYNCHRONER /XS-I&F-NEURONEN 213 G
FEUERCHARAKTERISTIKEN ASYNCHRONER I&F-NEURONEN MIT RC- UND LINEAR-
INTEGRATOR ZEITGLIEDERN (MS-BASIS) 215 11 |
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EIN BEITRAG ZUR IMPLEMENTIERUNG VON BIOLOGISCH-ORIENTIERTEN
ARCHITEKTUREN FUER DIE AKUSTISCHE SIGNALVERARBEITUNG IN CMOS-TECHNOLOGIE
DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES DOKTOR-INGENIEUR
(DR.-ING.) VORGELEGT DER FAKULTAET FUER ELEKTROTECHNIK UND
INFORMATIONSTECHNIK DER TECHNISCHEN UNIVERSITAET ILMENAU VON DIPL.-ING.
RICHARD IZAEK GEBOREN AM 09.JANUAR 1972 IN KOSICE/CASSOVIA
(CZECHOSLOVAKIA) GUTACHTER: PROF. DR. HABIL. GERD SCARBATA (TU ILMENAU)
PROF. DR. HABIL. DIETMAR MUELLER (TU CHEMNITZ) DR. PHILIPP HAEFLIGER
(UNIVERSITY OSLO, NORWEGEN) EINGEREICHT AM: 19.DEZEMBER 2003
WISSENSCHAFTLICHE AUSSPRACHE AM: L.JULI 2004 VERFAHRENS-NR.: EI-143
RICHARD IZAEK DISSERTATION INHALTSVERZEICHNIS KURZFASSUNG 3 ABSTRACT 5
DANKSAGUNG 7 ABKUERZUNGEN UND SYMBOLE 13 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 17
TABELLENVERZEICHNIS 25 1 EINFUEHRUNG 27 1.1 INHALT UND GLIEDERUNG DER
ARBEIT 29 2 NEUROPHYSIOLOGISCHE GRUNDLAGEN 33 2.1 ZELLENAUFBAU,
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MEMBRANPOTENTIALS 37 2.3.1 AUSLOESEN DES AKTIONSPOTENTIALS 37 2.3.2
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SIGNALE 46 2.4 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG 52 3 NEURONENMODELLE UND
DEREN VLSI-IMPLEMENTIERUNGEN 55 3.1 EINFUEHRUNG IN DIE PROBLEMATIK
NEURONALER MODELLIERUNG 55 3.2 SPIKENDE NEURONENMODELLE 57 3.2.1
RELEVANZ POSTSYNAPTISCHER SIGNALE IM BEZUG AUF RECHENLEISTUNG SPIKENDER
NEURONEN 58 3.2.2 SPIKE-RESPONSE-MODELL 61 3.2.3 INTEGRATE-AND-FIRE
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VERGLEICH VERSCHIEDENER ANALOGER VLSI-ANSAETZE 66 3.3.2 I&F NEURON IN
SPANNUNGSTECHNIK 71 3.3.3 DISKUSSION DER NACHTEILE DER REALISIERUNGSART,
ANFORDERUNGSANA- LYSE UND VERBESSERUNGSVORSCHLAEGE 81 9 RICHARD IZAEK
DISSERTATION 3.3.4 ADVANCED I&F NEURON IN STROMTECHNIK . . . 86 3.3.5
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REALISIERUNGEN SPIKENDER NEURONEN 98 3.4 ZUSAMMENFASSUNG UND
ERWEITERUNGSANSAETZE 100 4 LERNENDE VLSI-SYNAPSEN 103 4.1 SYNAPSE 1 104
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110 4.3 ZUSAMMENFASSUNG 112 5 IMEURORNORPHES AUDITORISCHES SYSTEM 115
5.1 NEUROBIOLOGISCHE GRUNDLAGEN DER AUDITORISCHEN WAHRNEHMUNG 115 5.2
NEUROMORPHE AVLSI-LOKALISATIONSSYTEME 119 5.3 UMSETZUNG DES NEUROMORPHEN
AUDITOIISCHEN SYSTEMS AUF VLSI-HARDWARE 119 5.3.1 COHLEARE FILTERBANK
120 5.3.2 IMPLEMENTIERUNGSRELEVANTE ENTSCHEIDUNGEN: ANALOG ODER DIGITAL
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DETEKTION UND WTA-SELEKTION 121 5.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 124 6
SCHALTUNGSBLOECKE 127 6.1 SPANNUNGS-STROM-WANDLER FUER RAIL-TO-RAIL-BETNEB
127 6.1.1 SCHALTUNGSBESCHREIBUNG UND -ANALYSE 128 6.1.2
ENTWURFSRESTRIKTIONEN 137 6.1.3 IMPLEMENTIERUNG UND MESSERGEBNISSE 140
6.1.4 WEITERE SCHALTUNGSVARIANTEN DES U-I-WANDLERS 141 6.1.5
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PJOIN 182 6.6 ZUSAMMENFASSUNG 185 7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 187 10
RICHARD IZAK DISSERTATION LITERATURVERZEICHNIS 191 ANHANG 205 A
KLEINSIGNALPARAMETER DES MOS-TRANSISTORS FUER DIE WICHTIGSTEN ARBEITSBE-
REICHE 205 A.L SCHWACHE INVERSION DES MOS-TRANSISTORS 205 A.2 STARKE
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