超高速模拟减法器

边传感边计算

在模拟域直接完成视觉传感与边缘特征提取，省去传统数字转换能耗，专为永远在线的视觉计算系统设计。

Bo, Liu · Xiangjun, Wang · Nazhamaiti, Maimaiti · Zheng, Ciyan · Fei, Xiang · 魏琦 · Yang, Xinghua · Qiao F.

Dianzi Yu Xinxi Xuebao/Journal of Electronics and Information Technology 2024

参数信息

单次并行处理周期

20 ns

计算范围

−900 ~ 900 mV

相对误差

<1.65 %

最低相对误差

≈0.1 %

能耗

25 ~ 27.8 pJ

技术优势

边传感边计算

采样电路在采样保持的同时进行减法运算，视觉感知与边缘特征提取无需等待模数转换，省去了数字处理链路的功耗。

计算快两个数量级

单次并行处理周期仅20 ns，远低于10⁻⁷ s的瓶颈值，且一次可完成三次减法运算，吞吐量高。

误差低至千分之一

在−900～900 mV 的宽范围内相对误差小于1.65%，最低仅约0.1%，可满足高精度图像特征提取。

应用场景

• 具身智能视觉处理：在传感器端直接提取边缘特征，省去数据转换和传输，降低视觉处理延迟和功耗。
• 脑机接口信号前端：对多通道神经信号进行高速模拟域差分运算，实时提取特征，降低后端数字处理负担。
• 物联网边缘感知：用极低功耗在本地完成信号减法与特征提取，减少无线传输数据量，延长节点续航。
• 工业机器视觉：在图像采集的同时完成差分运算，实现高速边缘检测，适用于产线实时质量监控。
• 柔性传感器信号处理：对柔性传感器阵列的输出进行并行模拟减法，实现局部对比度增强，简化读出电路。