数模混合神经元电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种数模混合神经元电路，包括数字电路模块以及模拟电路模块，所述模拟电路模块包括可重构电容阵列、钠通道模块以及钾通道模块，所述可重构电容阵列的容值受控于所述数字电路模块；电源的输入端与所述可重构电容阵列的C+端连接，所述可重构电容阵列的C+端连接所述神经元电路的输出端，所述可重构电容阵列的C‑端接地；所述可重构电容阵列与泄放电阻R

Mixed digital analog neuron circuit

【技术实现步骤摘要】
数模混合神经元电路
本技术涉及模仿生物神经元网络实现人工智能的神经形态工程领域，尤其涉及一种数模混合神经元电路。
技术介绍
生物体的大脑是由大量的神经元和神经突触组成的复杂网络。随着各国脑计划的实施，类脑智能不断发展，研究人员使用大规模集成电路技术（神经形态工程）来模拟生物脑结构及信息处理功能，期待一方面通过模拟大脑的高度并行性、低功耗、高鲁棒性以及在线学习等特性，实现更强的人工智能；另一方面利用实现的神经形态系统进行超大规模（数千亿计），多物理尺度（从微观离子到介观回路到宏观脑区）的神经元网络仿真，探索生物大脑的工作机制，解开生物智能的奥秘。因此，用电路技术实现神经元网络成为研究热点，而实现神经元电路是实现类脑神经网络的基础。神经元本身是一个具有高度非线性特征的模拟信号单元，当外部环境发生变化时，自身能够通过控制其细胞膜上的离子通道调节其内部兴奋性，从而使神经元表现出不同的放电行为，放电频率保持一种动态平衡状态，对于神经网络功能的鲁棒性具有重要的作用。这种内部兴奋性的可塑性被称为内部可塑性（IntrinsicPlasticity），内部可塑性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数模混合神经元电路，其特征在于：包括数字电路模块以及模拟电路模块，所述模拟电路模块包括可重构电容阵列、钠通道模块以及钾通道模块，所述可重构电容阵列的容值受控于所述数字电路模块，数字电路模块用来运行内部可塑性规则，根据监控的膜电压V

【技术特征摘要】
1.一种数模混合神经元电路，其特征在于：包括数字电路模块以及模拟电路模块，所述模拟电路模块包括可重构电容阵列、钠通道模块以及钾通道模块，所述可重构电容阵列的容值受控于所述数字电路模块，数字电路模块用来运行内部可塑性规则，根据监控的膜电压Vmem值与可塑性规则，改变可重构电容阵列的容值大小，从而实现调节神经元电路的放电行为，模仿生物神经元兴奋性的调节；电源的输入端与所述可重构电容阵列的C+端连接，所述可重构电容阵列的C+端连接所述神经元电路的输出端，所述可重构电容阵列的C-端接地；所述可重构电容阵列与泄放电阻RL并联，所述钠通道模块和所述钾通道模块与所述泄放电阻RL并联。


2.如权利要求1所述的数模混合神经元电路，其特征在于：所述数字电路模块包括微控制器模块和移位寄存器模块，所述微控制器模块通过外部电源进行供电，所述微控制器模块的控制输出端与所述移位寄存器模块的输入端连接，所述移位寄存器模块的输出端与所述可重构电容阵列的控制端连接，通过微控制器模块经移位寄存器模块控制可重构电容阵列容值的调节。


3.如权利要求2所述的数模混合神经元电路，其特征在于：所述微控制器模块包括ARM或单片机，所述微控制器模块监测所述神经元电路的膜电压，根据微控制器中所定义的内部可塑规则，完成对可重构电容阵列容值的调整，模拟生物神经元的内部可塑性。


4.如权利要求2所述的数模混合神经元电路，其特征在于：所述数字电路模块还包括显示模块，所述显示模块与所述微控制器模块的信号输出端连接，用于显示当前数模混合神经元电路中可重构电容阵列的容值。


5.如权利要求1所述的数模混合神经元电路，其特征在于：所述钠通道模块包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R2、电阻R4以及电压源VNa，所述三极管Q1的基极分为两路，第一路与所述可重构电容阵列的C+端连接，第二路与三极管Q2集电极连接，所述三极管Q1的发射极经电阻R4接地，所述三极管Q1的集电极与所述三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极经电阻R2与所述电压源VNa的正极连接，所述电压源VNa的负极接地，所述三极管Q2的集电极为所述钠通道模块的一个接线端，该接线端与所述钾通道模块的一个接线端连接。


6.如权利要求4所述的数模混合神经元电路，其特征在于：所述钾通道模块包括三极管Q3、电阻Rr、电阻R3、电容C1以及电压源VK，所述电阻R3的一端分为三路，第一路与所述钠通道模块的一个接线端连接，第二路与电阻Rr的一端连接，第三路与所述神经元电路的输出端连接，所述电阻R3的另一端与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的发射极与所述电压源VK的负极连接，所述电压源VK的正极接地，所述三极管Q3的基极分为两路，第一路与电阻Rr的另一端连接，第二路经电容C1接地。


7.如权利要求2所述的数模混合神经元电路，其特征在于：所述微控制器模块包括ARM或单片机。


8.如权利要求4所述的数模混合神经元电路，其特征在于：所述显示模块为LCD显示模块。


9.如权利要求1所述的数模混合神经元电路，其特征在于：所述可重构电容阵列包括20个继电器以及20个电容，所述可重构电容阵列的C+端分为若干路，第1路经100pF电容与继电器K11中单刀双掷开关的公共接线端连接，继电器K11中单刀双掷开关的另外两个接线端分别与所述可重构电容阵列的C+端以及C-端连接；第2路经1nF电容与继电器K21...

【专利技术属性】
技术研发人员：满梦华，马贵蕾，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军工程大学，
类型：新型
国别省市：河北;13