Circuits et systemes de modelisation analogique de neurones ...

Chapitre II : circuits analogiques élémentairesSigmoïde : les formes asymptotiques des variables d'états, activation et inactivation, ontune dépendance sigmoïdale à la tension membranaire qu'il nous faudra synthétiser.Intégrateur : les équations différentielles du premier ordre sont résolues en utilisant unbloc intégrateur.Les différentes implémentations des opérateurs ayant des entrées/sorties en courant ou entension, il nous faudra aussi concevoir des étages d'interface, c'est-à-dire des convertisseurstension/courant et courant/tension.D'autre part, nous souhaitons obtenir des circuits reconfigurables, où l'utilisateur pourraprogrammer les paramètres des modèles de neurones et la topologie du réseau qu'ilsconstituent. Pour ce faire il nous faut choisir un dispositif de mémorisation analogique etconcevoir un système de multiplexage programmable assurant les connexions entreconductances ioniques.Pour chaque opérateur il existe une grande variété de schémas plus ou moins classiques,chaque concepteur revendiquant à chaque fois l'amélioration de telle ou telle caractéristique.Pour nos travaux, la simplicité, au sens du nombre de transistors, sera le maître mot. Il est eneffet nécessaire d'assurer une surface minimale au calculateur pour permettre l'intégration d'ungrand nombre de neurones.Les premiers circuits réalisés par notre groupe utilisaient une technologie qui autorisait unealimentation sous 10V. Cette tension étant supérieure à la limite maximale de 7 V de latechnologie BiCMOS 0,8 m, nous utilisons maintenant une tension de 5V.Enfin, biologiquement, les tensions de membrane évoluent entre environ -70 mV et +100 mV,cependant afin d'optimiser le rapport signal sur bruit nous utilisons un rapport 10 sur cestensions pour nos circuits électroniques. L'excursion de 1 Vqui en résulte est assezimportante par rapport à la tension d'alimentation de 5 V, il faut tenir compte de cettecontrainte lors de la conception de nos opérateurs.Nous choisissons une approche modulaire, chaque opérateur est conçu de façon indépendanteen respectant les critères précédents et ils constituent ainsi une bibliothèque réutilisable. Lesconductances ioniques sont ensuite composées d'un assemblage de ces briques élémentairesque nous allons maintenant détailler.50