[发明专利]数模混合神经元电路

权利要求书

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_mem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R_L并联，所述钠通道模块和所述钾通道模块与所述泄放电阻R_L并联；

可重构电容阵列接收外部输入电流信号I_ext，首先对所述可重构电容阵列进行充电，当所述可重构电容阵列的电压大于所述钠通道模块中三极管Q1的开启电压时，所述钠通道模块对可重构电容阵列以及所述钾通道模块进行充电，用于模拟生物神经元钠离子通道开启，当所述钾通道模块中电容C1的电压大于三极管Q3的开启电压时，所述可重构电容阵列再通过所述钾通道模块进行放电，模拟生物神经元钾离子通道开启，继而钠通道模块产生的钠通道电流停止对可重构电容阵列充电，模拟神经元细胞膜上钠离子通道关闭；最后，可重构电容阵列也停止通过所述钾通道模块放电，外部输入电流信号I_ext继续对可重构电容阵列充电，使可重构电容阵列两端的电压恢复到静息电位，完成一个动作脉冲的产生过程。

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V_Na，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V_Na的正极连接，所述电压源V_Na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。