一种仿脑的数模混合神经元电路及方法技术

本发明专利技术公开了一种仿脑的数模混合神经元电路及方法，包括：神经元内核电路，所述神经元内核电路包括依次连接的输入路由模块、输入脉冲电压积分模块、积分后电压与阈值电压比较锁存模块、输出信号与输出延迟信号异或运算模块以及输出脉冲信号路由模块。本发明专利技术有益效果：时序元件“锁存器”得到的逻辑信号，可以进行本地记忆存储；实现了对于输入信号的神经元内部的临时记忆存储功能。输入输出神经信号可以经过路由配置，可连接到上层，水平层或下层网络的神经元。

【技术实现步骤摘要】
一种仿脑的数模混合神经元电路及方法
本专利技术属于仿脑工作机制
，尤其涉及一种仿脑的数模混合神经元电路及方法。
技术介绍
针对目前的仿脑科学发展，一种新的脉冲神经网络芯片与系统得到发展与应用。但是，专利技术人发现，目前专利技术的仿脑神经元电路均不能满足脉冲神经网络的需求，需要设计一种新的仿脑数模混合神经元电路。现有技术公开了用于集成人工神经元器件的不应电路系统，其在不应时间内禁止积分输入信号，无法随时对输入信号进行积分。现有技术公开了基于MOS场效应晶体管的模拟脉冲神经元的硬件电路，其利用MOS管模拟神经脉冲，控制过程复杂，故障率高。因此，专利技术人认为，现有技术均没有给出针对脉冲神经网络的仿脑数模混合神经元电路，以及对应仿脑数模混合神经元电路的内部结构。
技术实现思路
本专利技术提出了一种仿脑的数模混合神经元电路及方法，能够随时对输入信号进行不断的积分，也可以不对输入信号进行积分，将输入信号直接与阈值电压进行比较。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：在一个或多个实施方式中公开的一种仿脑的数模混合神经元电路，包括：神经元内核电路，所述神经元内核电路包括依次连接的输入路由模块、输入脉冲电压积分模块、积分后电压与阈值电压比较锁存模块、输出信号与输出延迟信号异或运算模块以及输出脉冲信号路由模块。进一步地，还包括：在所述输入路由模块与输出脉冲信号路由模块之间设置控制开关旁路，所述控制开关旁路接通时，输入信号直接通过控制开关旁路进入输出脉冲信号路由模块。进一步地，输入信号经过输入路由模块进入神经元内核电路；或者，输入信号经过输入路由模块和控制开关旁路直接输出。进一步地，所述输入脉冲电压积分模块为开关电容积分器，用于实现对输入脉冲电压信号的积累。进一步地，采用动态比较锁存器对输入脉冲电压信号积累后的电压与阈值电压进行比较，如果累积后电压大于阈值电压，则神经元被激活，比较结果进行锁存。否则，不输出脉冲信号。进一步地，所述积分后电压与阈值电压比较锁存模块的输出信号分为两路，其中一路直接馈送到异或门电路，另外一路经过延迟单元馈送到异或门电路；所述异或门电路输出一段高电平脉冲。在一个或多个实施方式中公开的一种仿脑的数模混合神经元电路的实现方法，包括：脉冲电压信号通过开关-电容积分器进行累积，累积后的电压与设定的阈值电压进行比较，如果累积后的电压大于设定的阈值电压，则输出高电平信号，否则，输出低电平信号；输出的信号与经过设定时间延迟后的输出信号进行异或计算，输出一段时间为T的高电平脉冲信号。进一步地，脉冲电压信号如果不进行积分，则输入信号直接输出。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：时序元件“锁存器”得到的逻辑信号，可以进行本地记忆存储；实现了对于输入信号的神经元内部的临时记忆存储功能。输入输出神经信号可以经过路由配置，可连接到上层，水平层或下层网络的神经元。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为仿脑数模混合神经元电路的结构示意图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。实施例一正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中没有关于仿脑数模混合神经元的电路架构，以及对应电路的内部结构。在一个或多个实施方式中，公开了一种新颖的，如图1所示，神经元内核电路，神经元内核电路包括：依次串联连接的输入spike脉冲信号路由器、输入Spike脉冲电压积分电路、与阈值进行比较的动态锁存比较器、输出脉冲产生器以及输出信号路由器。其中，spike是神经脉冲信号，属于神经传递的生理电脉冲信号。输入spike脉冲信号可以进入开关电容积分器，完成对输入脉冲spike电压的积累；输入spike脉冲电压积累后的电压与阈值电压进行比较，可以使用动态比较锁存器完成，如果累积后电压大于阈值电压，则神经元被激活，比较结果进行锁存，得到数字逻辑电平信号；如果累加后电压小于阈值电压，则锁存比较器不输出脉冲信号。动态锁存器输出信号分出两路信号，其中一路直接馈送到异或门电路，另外一路经过一系列延迟单元(通过偶数个级联的反相器实现)再馈送到异或门(XOR)，经过异或计算输出一段高电平脉冲，作为一个神经脉冲信号，输出出去。高电平脉冲经过输出路由模块，进行输出到后面网络的神经元。在另外一些实施方式中，在输入spike脉冲信号路由器之后、输出信号路由器之前的电路中并联控制开关旁路；即图1中旁路信号所在的支路，当该神经元电路发生故障时，旁路信号使能。或者，如果输入spike脉冲信号不需要进行积分，则控制旁路信号使能，输入信号可以直接通过控制开关旁路输出到后面网络的神经元，此时，神经元内核电路被旁路掉。实施例二在一个或多个实施方式中，公开了一种仿脑数模混合神经元电路结构的实现方法，微弱spike脉冲电压进入输入路由，spike脉冲电压信号可以进入该神经元内核电路，也可以直接进入上层神经元电路或者下层神经元电路。具体实现方法如下：输入spike电压通过开关-电容积分器进行累积；进入该神经元的spike电压可以选择(当旁路信号不使能时)累积在动态比较锁存器输入电容C2上；C2上累积后电压进入动态锁存比较器，Vo与Vth进行比较，如果Vo>Vth，动态比较锁存器输出Q＝1(同时，对Q取反：～Q＝0)，否则，动态比较锁存器输出Q＝0(同时，对Q取反：～Q＝1)；输出Q信号与延迟后(延迟时间为T)的Q信号进行异或(XOR门)，输出一段高电平时间为T的脉冲信号；输出脉冲信号经过输出路由器，以输出脉冲信号。如果输入spike电压，输入到输入路由器后，不需要进行积分，则旁路信号使能，输入信号可以直接输出。上述虽然结合附图对本专利技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本专利技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本专利技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本专利技术的保护范围以内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿脑的数模混合神经元电路，其特征在于，包括：神经元内核电路，所述神经元内核电路包括依次连接的输入路由模块、输入脉冲电压积分模块、积分后电压与阈值电压比较锁存模块、输出信号与输出延迟信号异或运算模块以及输出脉冲信号路由模块。

【技术特征摘要】
1.一种仿脑的数模混合神经元电路，其特征在于，包括：神经元内核电路，所述神经元内核电路包括依次连接的输入路由模块、输入脉冲电压积分模块、积分后电压与阈值电压比较锁存模块、输出信号与输出延迟信号异或运算模块以及输出脉冲信号路由模块。2.如权利要求1所述的一种仿脑的数模混合神经元电路，其特征在于，还包括：在所述输入路由模块与输出脉冲信号路由模块之间设置控制开关旁路，所述控制开关旁路接通时，输入信号直接通过控制开关旁路进入输出脉冲信号路由模块。3.如权利要求2所述的一种仿脑的数模混合神经元电路，其特征在于，输入信号经过输入路由模块进入神经元内核电路；或者，输入信号经过输入路由模块和控制开关旁路直接输出。4.如权利要求1所述的一种仿脑的数模混合神经元电路，其特征在于，所述输入脉冲电压积分模块为开关电容积分器，用于实现对输入脉冲电压信号的积累。5.如权利要求1所述的一种仿脑的数模混合神经元电路，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建辉，蔡阳健，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37