[发明专利]用于确定参考点和数据点间距离的电子电路

说明书

本发明涉及一种电子电路。更确切地说，尽管不是唯一地，涉及一种用于确定参考点和数据点之间距离的电子电路。

在现有技术领域中用于确定欧几里德距离的电子电路是公知的。这种电路具有的存储量与一个参考点相对应，并且接收代表一数据点的信号作为输入。它产生代表输入信号和存储的量之间的距离的一个测量值。这种电路常应用于计算欧几里德距离要占用极为大量的计算容量的场合。在视觉的和语音的识别中，连同其它形式的图形识别，需要确定在大量的输入数据点与参考点的大容量数据库之中的每一点之间的欧几里德距离。

在Churcher等人于1993年9月在电子通讯29(18)的1663-1665页上所著的“用于辐射或基本函数(Radial Basis Function)网络的可编程模拟VLSI”中，介绍了一种跨导放大器，能产生一输出电流，其与输入电压和电容维持的存储电压之间的差值(距离)的平方成比例。这种放大器产生近似于输入和存储电压之间的欧几里德距离的平方的一个近似值。但它不适合于例如需要大量的距离测量电路的图形识别应用。它包含4个晶体管；其中两个晶体管明显宽于另外两个，并且它们在构成大的阵列方面以及当在饱和区运行时的高的功率消耗都会遇到难题。

在’Neural Networks第2卷395-403页(1989)上由Hartstein和Koch所著“能够通过举例形成组合的中间网络”公开了一种双晶体管电路，用在中间网络中，反映电压输入与存储的数据或学习的数值之间的差。该电路包含两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，一个n沟道MOSFET和一个P沟道MOSFET。各MOSFET按照对称的配置并联，以便得到对于中间网络的对称的输出函数。Hartstein和Koch并没有涉及欧几里德距离的确定，而是涉及输出函数的对称性。这种对称性需要P沟道和n沟道器件特性的严密匹配，但由于载流子迁移率和其它物理特性的不同，做到这点是极为困难的。如果不能实现匹配，电路的输出是不对称的，不适用于欧几里德距离确定。

Castro和Park已经设计了一种双晶体管元件(US4999525)。它采用两个浮动栅极晶体管来实现在两种数字模式之间的“亦或”运算。两个元件级联在一起，以便计算输入失量和存储的参考矢量之间的汉明距离。该元件需要一个单独的高增益反相器，以与输入矢量互补，限制该元件进行数字运算。

在Anderson等人在Morgan Kaufmann 1993的神经信息处理系统的进展5中的建议“用于放射式基本函数(Radial Basis Function)的模拟VLSP芯片”的论文中，公开了一种具有可调阈值的反相器的距离确定芯片。利用例如由SMSze在“半导体器件物理”第496页上(Wiley第二版1981)上介绍的浮动栅极器件来设定该阈值。这种器件采用非雪崩注入和隧道效应的组合来编程。

Anderson等人的电路存在的一个主要缺点是：它的输出并不与真正的欧几里德距离或欧几里德距离的平方相对应，而是仅在峰值电流区域中，输出电流接近一个二次函数。在Anderson等人的的实施方案中，仅在小于0.35V的很窄的输入电压的范围内这种近似才是有效的。

每一种上述现有技术存在如下缺点中的至少一个缺点，这些缺点是：需要大的芯片面积，高的功率损耗，限定窄的输入电压范围或者仅按数字方式实施。因此，需要电路结构小型化、该电路在常用的输入电压范围内可运行，以及适合按模拟方式实施。

本发明的一个目的是提供另外一种结构的电子电路，它适合于进行距离确定，例如欧几里德范数。  

本发明提供的电子电路包含：

(i)第一和第二阈值电压可编程晶体管，每个晶体管的漏极连接到公共输出端；

(ii)输入装置，用于将模拟输入电压提供到第一阈值可编程晶体管的控制栅极，该模拟电压对应于各参考点和数据点的位置，

其特征在于，该电路还包含：

(i)一模拟互补电压施加装置，用于当将模拟输入电压施加到第一阈值可编程晶体管上时，向第二阈值可编程晶体管提供一个互补的模拟电压，该互补的电压实际上是施加到第一阈值可编程晶体管上的模拟输入电压的互补量；

(ii)可编程装置，用于向第一和第二阈值电压可编程晶体管上提供预定的可编程电压，

这样，结合提供可编程电压提供代表参考点的模拟输入电压，以及连续提供代表数据点的模拟输入电压，使得在公共输出端上输出一作为参考点和数据点之间距离的函数的电流。

按照晶体管在阈值之上还是在阈值之下，由晶体管输出的电流是输入电压和参考电压之间差值的平方或是指数函数。