一种简单的RC型神经元簇放电电路制造技术

本发明专利技术涉及神经元电路技术领域，尤其涉及一种简单的RC型神经元簇放电电路，包括偏置可控的分段线性函数电路和神经元簇放电电路，偏置可控的分段线性函数电路与神经元簇放电电路电性连接。本发明专利技术解决现有技术中通过结构复杂的模拟和数字电路实现RC神经元簇放电问题。杂的模拟和数字电路实现RC神经元簇放电问题。杂的模拟和数字电路实现RC神经元簇放电问题。

【技术实现步骤摘要】
一种简单的RC型神经元簇放电电路


[0001]本专利技术涉及神经元电路
，尤其涉及一种简单的RC型神经元簇放电电路。

技术介绍

[0002]近年来，生物神经网络的学习与探索是发展人工神经网络的基础，而其内部的生物神经元则是研究的重要对象。神经元簇放电作为一种生物神经元放电现象，常常见于大部分神经元模型，例如3
‑
D Hindmarsh
‑
Rose神经元，Morris
‑
lecar神经元，Hodgkin
‑
Huxley神经元。研究者们搭建了许多模拟和数字电路来实现这类神经元模型，然而电路元器件种类多，电路结构复杂，实现难度较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题：本专利技术解决现有技术中通过结构复杂的模拟和数字电路实现RC神经元簇放电问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案：一种简单的RC型神经元簇放电电路，包括偏置可控的分段线性函数电路和神经元簇放电电路，可偏置可控的分段线性函数电路与神经元簇放电电路电性连接。
[0005]进一步的，偏置可控的分段线性函数电路包括：直流电压源
–
E，运算放大器U1、U2和U3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9，R1的左端和R5的左端连接直流电压源
–
E，R1的右端分别与R3的左端、R2的右端、U1的反相端连接，R3的右端分别与U1的输出端、R4的左端连接，R4的右端分别与R5的右端、R6的右端、R7的左端和U2的反相端连接，R2的左端分别与R6的左端和输入信号v
x
连接，R7的右端分别与R8的左端和U2的输出端连接，U2的输出端为偏置可控的分段线性函数电路的正极性输出端，R8的右端分别与R9的左端和U3的反相端连接，R9的右端与U3的输出端连接，U3的输出端为偏置可控的分段线性函数电路的负极性输出端。
[0006]进一步的，神经元簇放电电路包括：运算放大器U
a
，U
b
和U
c
，电容C
x
和C
y
，电阻R
a
、R
b
、R
c
、R
d
、R
e
、R
f
和R
g
，电阻R
a
的右端分别与R
b
的右端、R
c
的右端、C
x
的左端和运算放大器U
a
的反相端连接，电阻R
a
的左端与U3的输出端连接，电阻R
b
的左端与U
c
的输出端连接，电阻R
c
的左端与外加激励
–
v
I
连接，C
x
的右端分别与运算放大器U
a
的输出端和R
d
的左端连接，R
d
的右端分别与R
e
的左端和运算放大器U
b
的反相端连接，R
e
的右端分别与运算放大器U
b
的输出端和R
f
的左端连接，R
f
的右端分别与R
g
的左端、C
y
的左端和运算放大器U
c
的反相端连接，R
g
的右端和C
y
的右端都与运算放大器U
c
的输出端连接。
[0007]本专利技术的有益效果是：
[0008]1、仅使用电阻、电容和运算放大器，实现偏置可控的分段线性函数以及簇放电行为，电路结构简单，实现难度小。
附图说明
[0009]图1为本专利技术的偏置可控的分段线性函数电路图；
[0010]图2为本专利技术的偏置可控的分段线性函数电路在Multisim中的仿真结果。
[0011]图3为本专利技术的神经元簇放电电路；
[0012]图4为本专利技术的神经元簇放电电路在Multisim中的仿真结果。
具体实施方式
[0013]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0014]如图1、3所示，一种简单的RC型神经元簇放电电路，包括：偏置可控的分段线性函数电路和神经元簇放电电路，可偏置可控的分段线性函数电路与神经元簇放电电路电性连接。
[0015]偏置可控的分段线性函数电路，包括：
[0016]直流电压源
–
E，运算放大器U1、U2和U3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9；电阻R1的右端与运算放大器U1的反相端连接，记为a端，同时，R2的右端、R3的左端与a端连接，U1的同相端接地，电阻R1和R5的左端与直流电压源
–
E连接，电阻R2和R6的左端与输入信号v
x
连接，电阻R3的右端与运算放大器U1的输出端连接，记为b端，同时电阻R4的左端与b端连接，R4的右端与运算放大器U2的反相端连接，记为c端，同时电阻R5的右端、R6的右端和R7的左端与c端连接，U2的同相端接地，R7的右端与运算放大器U2的输出端连接，记为d端，同时定义d端为f(v
x
)信号端，电阻R8的左端连接d端，R8的右端与运算放大器U3的反相端连接，记为e端，同时，电阻R9的左端连接e端，R9的右端与运算放大器U3的输出端连接，记为f端，并定义f端为
–
f(v
x
)信号端，U3的同相端接地。
[0017]给定输入信号v
x
，电路存在如下关系：
[0018][0019]E
sat
为饱和电压，当电源为15V时，运算放大器的E
sat
为13.5V，因此，若要实现如下的分段函数f(x)：
[0020][0021]令R1＝1kΩ，R2＝0.025kΩ，R3＝1.35kΩ，R4＝270.27kΩ，R5＝400kΩ，R6＝R7＝R8＝R9＝10kΩ。
[0022]图2为偏置可控的分段线性函数电路的仿真结果，电压输入信号v
x
＝3sin(100πt)，可以看出电路能很好的输出分段函数f(x)图像，说明本专利技术分段函数电路的合理性，需要注意的是分段函数电路的偏移范围要不能超过运算放大器的饱和电压，否则，电路达到饱和，满足不了所需要求。
[0023]本专利技术用偏置可控的分段线性函数电路搭建了神经元簇放电电路，电路状态方程为：
[0024][0025]其中，v
x
和v
y
为状态方程电压变量，v
I
为外加刺激，R为状态方程电阻，电阻R
a
＝R
b
＝R
c
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种简单的RC型神经元簇放电电路，其特征在于：包括偏置可控的分段线性函数电路和神经元簇放电电路，偏置可控的分段线性函数电路与神经元簇放电电路电性连接。2.根据权利要求1所述的简单的RC型神经元簇放电电路，其特征在于，所述偏置可控的分段线性函数电路包括：直流电压源
–
E，运算放大器U1、U2和U3，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9，R1的左端和R5的左端连接直流电压源
–
E，R1的右端分别与R3的左端、R2的右端、U1的反相端连接，R3的右端分别与U1的输出端、R4的左端连接，R4的右端分别与R5的右端、R6的右端、R7的左端和U2的反相端连接，R2的左端分别与R6的左端和输入信号v
x
连接，R7的右端分别与R8的左端和U2的输出端连接，R8的右端分别与R9的左端和U3的反相端连接，R9的右端与U3的输出端连接。3.根据权利要求2所述的简单的RC型神经元簇放电电路，其特征在于：所述神经元簇放电电路包括：运算放大器U
a
，U
b
和U
c
，电容C
x
和C
y
，电阻R
a
、R
b
、R
c
、R
d
、R
e
、R
f
和R
g
，R
a
的右端分别与R
b
的右端、R
c
的右端、C<...

【专利技术属性】
技术研发人员：包涵，蔡建明，包伯成，徐权，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：