一种对检测到的信号进行处理的方法及电路技术

本发明专利技术涉及一种对检测到的信号进行处理的方法及电路，该电路包括：阻变存储器、负载电阻、电容器、外加电源，阻变存储器与电容器并联，阻变存储器与负载电阻串联，该外加电源施加外加电压于阻变存储器和负载电阻串联形成的电路两端，将检测到的信号作为外加电压，经过该电路的处理后，输出振荡信号，在该外加电压超出第一阈值电压时，该阻变存储器从高阻态转变为低阻态，且电容器开始放电；外加电压降至第二阈值电压以下时，阻态存储器从低阻态转变为高阻态，且该电容器开始放电；基于该电容器的充电时长、放电时长、以及经过充电和放电得到的振荡频率，获得振荡信号的波形，进而用于模拟神经元系统中对采集到的信号进行处理的过程。

【技术实现步骤摘要】
一种对检测到的信号进行处理的方法及电路
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种对检测到的信号进行处理的方法及电路。
技术介绍
阻变存储器(RRAM)是一种使用薄膜绝缘体电阻变化来存储信息的器件，具有三层结构，该RRAM在低阻态(LRS)和高阻态(HRS)之间转换，该RRAM中电阻变化的操作有两种模式：单极型和双极型，其中，单极型时开关方向与电压极性无关，而双极型的SET电压和RESET电压以相反的极性偏置发生。对于上述单极型和双极型两种类型的电阻转变模式，单极型器件使用电压幅度来执行开关变化，通常需要精确控制事假在器件上的电压，双极型器件由于SET和RESET操作时电压极性分开，因此具有更好的电压裕度。但是，如何利用该阻变存储器实现神经元信号的模拟过程是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的对检测到的信号进行处理的方法及电路。一方面，本专利技术提供了一种对检测到的信号进行处理的电路，包括：阻变存储器、负载电阻、电容器、外加电源；所述阻变存储器与所述电容器并联，所述阻变存储器与所述负载电阻串联，所述外加电源施加外加电压于所述阻变存储器和所述负载电阻串联形成的电路两端；将检测到的信号作为外加电压，经过所述对检测到的信号进行处理的电路的处理后，输出振荡信号；其中，在所述外加电压超过第一阈值电压时，所述阻变存储器从高阻态转变为低阻态，且所述电容器开始放电；在所述外加电压降至第二阈值电压以下时，所述阻变存储器从低阻态转变为高阻态，且所述电容器开始充电；基于所述电容器的充电时长、放电时长、以及经过所述充电和所述放电得到的振荡频率，获得所述振荡信号的波形。进一步地，所述负载电阻的阻值介于所述阻变存储器处于开状态的第一阻值与处于关状态的第二阻值之间。进一步地，所述阻变存储器具体为双极型的阻变存储器。进一步地，所述阻变存储器，包括：上电极层、下电极层以及所述上电极层与所述下电极层之间的阻变层。进一步地，所述阻变层为如下任意一种：NbOx层、HfOx层和TiOx层。进一步地，所述上电极层为Pt，下电极层为Ta。进一步地，在所述电容器开始充电时，所述充电时长按照如下公式得到：其中，trise表示所述充电时长，Rr表示电容器开始充电状态时，所述阻变存储器的电阻，Vth表示所述第一阈值电压，Vhold表示所述第二阈值电压，VDD表示所述阻变存储器的工作电压，C表示所述电容器的电容，RL表示所述负载电阻；Rr＝RL//Roff，其中，Roff为所述阻变存储器处于关状态的第二阻值；进一步地，在所述电容器开始放电时，所述放电时长按照如下公式得到：其中，tfall表示所述放电时长，Rf表示电容器处于放电状态时，所述阻变存储器的电阻；Rf＝RL//Ron，其中，Ron为所述阻变存储器处于开状态的第一阻值。进一步地，所述振荡信号的振荡频率基于所述阻变存储器的第一阈值电压和第二阈值电压、所述负载电阻、电容器以及所述外加电压所确定，具体按照如下公式确定：其中，f为所述振荡频率，α为缩小因子，Vin为所述外加电源的外加电压，Vth表示所述第一阈值电压，Vhold表示所述第二阈值电压，RL表示所述负载电阻。另一方面，本专利技术提供了一种对检测到的信号进行处理的方法，应用于上述的电路中，包括：获得检测到的信号，将所述检测到的信号作为外加电源的外加电压；在所述外加电压超过第一阈值电压时，阻变存储器从高阻态转变为低阻态，且电容器开始放电；在所述外加电压降至第二阈值电压以下时，所述阻变存储器从低阻态转变为高阻态，且所述电容器开始充电；基于所述电容器的放电时长、充电时长以及经过所述充电和所述放电得到的振荡频率，获得振荡信号的波形。本专利技术实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本专利技术提供的一种对检测到的信号进行处理的电路，包括阻变存储器、负载电阻、电容器、外加电源，其中，阻变存储器与电容器并联，所述阻变存储器与负载电阻串联，该外加电源施加外加电压于阻变存储器和负载电阻串联形成的电路两端，将检测到的信号作为外加电压，经过该电路的处理后，输出振荡信号，其中，在该外加电压超出第一阈值电压时，该阻变存储器从高阻态转变为低阻态，且电容器开始放电；外加电压降至第二阈值电压以下时，阻态存储器从低阻态转变为高阻态，且该电容器开始放电；基于电容器的充电时长、放电时长、以及经过该充电和放电得到的振荡频率，获得振荡信号的波形，进而将检测到的信号作为该电路的外加电压信号，经过该电路进行处理之后，输出振荡信号，用于模拟神经元系统中对采集到的信号进行处理的过程，为后续开发出具有人工视觉感知功能的系统提供指导。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考图形表示相同的部件。在附图中：图1示出了本专利技术实施例一中对检测到的信号进行处理的电路的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例一中阻变存储器的结构示意图；图3示出了本专利技术实施例二中对检测到的信号进行处理的方法的步骤流程示意图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一本专利技术实施例一提供了一种对检测到的信号进行处理的电路，如图1所示，包括：阻变存储器101、负载电路102、电容器103、外加电源104。其中，该阻变存储器101与电容器103并联，阻变存储器101与负载电阻102串联，外加电源104施加外加电压于阻变存储器101和负载电阻102串联形成的电路两端。将检测到的信号作为外加电压，经过该对检测到的信号进行处理的电路的处理后，输出振荡信号。其中，该外加电压超过第一阈值电压时，该阻变存储器101从高阻态转变为低阻态，且电容器103开始放电，在外加电压降至第二阈值电压以下时，阻态存储器101从低阻态转变为高阻态，且电容器103开始充电。基于该电容器的充电时长、放电时长、以及经过充电和放电得到的振荡频率，获得振荡信号的波形。采用上述的电路，实现了阻变存储器101的信号随时间变化的振荡输出，进而使得该电路能够模拟神经元系统中对采集到的信号进行处理的过程。在一种可选的实施方式中，该负载电阻的阻值介于该阻变存储器在处于开(ON)状态的第一阻值与处于关(OFF)状态的第二阻值之间。若所选择的负载电阻的阻值不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对检测到的信号进行处理的电路，其特征在于，包括：/n阻变存储器、负载电阻、电容器、外加电源；/n所述阻变存储器与所述电容器并联，所述阻变存储器与所述负载电阻串联，所述外加电源施加外加电压于所述阻变存储器和所述负载电阻串联形成的电路两端；/n将检测到的信号作为所述外加电压，经过所述对检测到的信号进行处理的电路的处理后，输出振荡信号；/n其中，在所述外加电压超过第一阈值电压时，所述阻变存储器从高阻态转变为低阻态，且所述电容器开始放电；在所述外加电压降至第二阈值电压以下时，所述阻变存储器从低阻态转变为高阻态，且所述电容器开始充电；/n基于所述电容器的充电时长、放电时长、以及经过所述充电和所述放电得到的振荡频率，获得所述振荡信号的波形。/n

【技术特征摘要】
1.一种对检测到的信号进行处理的电路，其特征在于，包括：
阻变存储器、负载电阻、电容器、外加电源；
所述阻变存储器与所述电容器并联，所述阻变存储器与所述负载电阻串联，所述外加电源施加外加电压于所述阻变存储器和所述负载电阻串联形成的电路两端；
将检测到的信号作为所述外加电压，经过所述对检测到的信号进行处理的电路的处理后，输出振荡信号；
其中，在所述外加电压超过第一阈值电压时，所述阻变存储器从高阻态转变为低阻态，且所述电容器开始放电；在所述外加电压降至第二阈值电压以下时，所述阻变存储器从低阻态转变为高阻态，且所述电容器开始充电；
基于所述电容器的充电时长、放电时长、以及经过所述充电和所述放电得到的振荡频率，获得所述振荡信号的波形。


2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述负载电阻的阻值介于所述阻变存储器处于开状态的第一阻值与处于关状态的第二阻值之间。


3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述阻变存储器具体为双极型的阻变存储器。


4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述阻变存储器，包括：
上电极层、下电极层以及所述上电极层与所述下电极层之间的阻变层。


5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述阻变层为如下任意一种：
NbOx层、HfOx层和TiOx层。


6.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述上电极层为Pt，下电极层为Ta。


7.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述充电时长按照如下公式得到：

【专利技术属性】
技术研发人员：卢年端，李泠，吴全潭，王嘉玮，耿玓，刘明，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11