一种神经元电路、应用方法、神经元芯片和电子设备技术

本申请实施例提供了一种神经元电路、应用方法、神经元芯片和电子设备，该神经元电路可模拟神经元的整合特性、漏电特性、阈值发放特性、延迟复位特性和自适应特性等多种特性。该神经元电路将数字信号的权重系数在时间维度上转换为神经元的模拟信号。对于神经元的参数的配置依靠修改权重系数即可完成，在大大减小了计算开销的同时，没有采用传统的数模转换器等复杂器件，也避免了采用大面积的电容等元器件，大大节约了面积上的开销。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及脉冲神经网络计算，尤其涉及一种神经元电路、应用方法、神经元芯片和电子设备。

技术介绍

1、脉冲神经网络(spikingneural network，snn)是模仿大脑连接和编码方式的一种神经网络，具有低功耗、低延时和包含时空特性的特点。在脉冲神经网络中包括许多神经元，这些神经元不是在每一次迭代传播中都被激活，而是在它的膜电位达到某一个特定值才被激活。当一个神经元被激活，它会产生一个信号传递给其他神经元，以提高或降低其他神经元的膜电位。与传统的人工神经网络不同的是，脉冲神经网络使用脉冲对信息进行编码，其与生物神经系统更类似。因此，脉冲神经网络中的神经元需要包含生物神经元的一种或多种特性，例如整合(integrate)特性、漏电(leak)特性、阈值发放(fire)特性和自适应特性等，具体包含哪些特性需由实际的使用场景和应用算法决定。

2、一种神经元的实现方式为，以电容值大小分别与单位电容成倍数关系的多个电容，构成神经元电路。该神经元电路通过多个电容将为数字信号的权重转换为模拟电压信号，并通过加法电路将模拟电压信号累加至膜电位上，从而模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种神经元电路，其特征在于，包括脉宽转换电路、第一电容和阈值比较器；所述脉宽转换电路的输出端耦合至所述第一电容以及所述阈值比较器的第一输入端；所述阈值比较器的第二输入端用于输入阈值电压；所述第一电容的电压用于指示所述神经元电路的膜电位；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉宽转换电路包括第一控制器和第一开关阵列；所述第一开关阵列包括多个第一开关；每个所述第一开关的第一端用于输入所述权重系数的一个比特位，每个所述第一开关的第二端耦合至所述第一电容以及所述阈值比较器的第一输入端；所述第一控制器用于：

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述权...

【技术特征摘要】

1.一种神经元电路，其特征在于，包括脉宽转换电路、第一电容和阈值比较器；所述脉宽转换电路的输出端耦合至所述第一电容以及所述阈值比较器的第一输入端；所述阈值比较器的第二输入端用于输入阈值电压；所述第一电容的电压用于指示所述神经元电路的膜电位；

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述脉宽转换电路包括第一控制器和第一开关阵列；所述第一开关阵列包括多个第一开关；每个所述第一开关的第一端用于输入所述权重系数的一个比特位，每个所述第一开关的第二端耦合至所述第一电容以及所述阈值比较器的第一输入端；所述第一控制器用于：

3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述权重系数中高比特位对应的电平的持续时间大于所述权重系数中低比特位对应的电平的持续时间。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述神经元电路还包括频率转换电路和等效电阻电路；所述等效电阻电路的第一端耦合至所述频率转换电路的输出端，所述等效电阻电路的第二端耦合至所述第一电容以及所述阈值比较器的第一输入端；所述频率转换电路用于：

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述频率转换电路包括第二控制器、第二开关阵列、与门；所述第二开关阵列包括多个第二开关；每个所述第二开关的第一端用于输入所述漏电速度常数的一个比特位，每个所述第二开关的第二端耦合至所述与门的第一输入端；所述与门的第二输入端用于输入时钟信号；所述与门的输出端作为所述频率转换电路的输出端与所述等效电阻电路的第一端耦合；所述第二控制器用于：

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述漏电速度常数中高比特位对应的所述脉冲控制信号的个数大于所述漏电速度常数中低比特位对应的所述脉冲控制信号的个数。

7.根据权利要求5或6所述的电路，其特征在于，所述第二控制器还用于：

8.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述等效电阻电路包括第二电容、第三开关、第四开关；所述第三开关的第一端作为所述等效电阻电路的第一端耦合至所述阈值比较器的第一输入端、所述第一电容以及所述脉宽转换电路的耦合点处；所述第三开关的第二端与所述第二电容的第一端耦合；所述第二电容的第二端接地；所述第四开关的第一端耦合至所述第三开关的第二端与所述第二电容的第一端之间的耦合点处；所述第四开关的第二端接地；

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述等效电阻电路还包括第五开关和第六开关；所述第五开关的第一端耦合至所述第二电容的第二端；所述第五开关的第二端接地；所述第六开关的第一端耦合至所述第二电容的第二端与所述第五开关的第一端之间的耦合点处；所述第六开关的第二端接地；

10.根据权利要求1-9任一项所述的电路，其特征在于，所述神经元电路还包括延迟复位模块；所述延迟复位模块包括延迟单元、第七开关、复位电压单元；

11.一种神经元电路的应用方法，其特征在于，基于如权利要求1-10任一项所述的神经元电路，所述神经元电路包括脉宽转换电路和第一电容；所述第一电容的电压用于指示所述神经元电路的膜电位；所述脉宽转换电路包括第一开关阵列；所述第一开关阵列包括多个第一开关；每个所述第一开关的第一端用于输入所述权重系数的一个比特位，每个所述第一开关的第二端耦合至所述第一电容以及所述阈值比较器的第一输入端；所述方法包括：

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述第一导通时间由计...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹤鸣，王侃文，廖健行，张子阳，王耀园，吴威，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：