[实用新型]一种超低功耗类神经电路

说明书

本实用新型公开了一种超低功耗类神经电路，属于神经电路技术领域。包括：光电接收器、放大器、镜像电流源的比较器；所述光电接收器、放大器、镜像电流源的比较器级联，放大器、镜像电流源的比较器具有公共部分；放大器将光电接收器的输入信号进行放大，光电接收器用于产生类神经信号，放大器用于将输入的类神经信号放大。本实用新型的电路由两个反相器组成的放大器与五个晶体管组成的比较器相结合，在维持原有功能的同时，有效地减少了电路中的支路数量，进而降低类神经模块的功耗。

技术领域

本实用新型涉及神经电路技术领域，具体涉及一种超低功耗类神经电路。

背景技术

视觉系统是一个复杂的装置，它能够处理眼睛收集到的复杂光信号，处理这些信号的时空模式，并提供关于一个快速变化的世界的信息。这对生物体的生存至关重要。视觉回路为适应环境不断进化形成的，并在发展过程中以一种依赖经验的方式加以完善。因此，该系统的功能与自然环境中常见的视觉刺激特性密切相关。人们对视觉处理的了解大多来自使用“人工”刺激的研究，包括简单刺激的参数集(如光点或正弦光栅)和简单统计的刺激总体(例如，白噪声)。

如图1所示，光信号透过晶状体将投影投射到视网膜表面。视网膜表面的节细胞和视锥细胞等受到光的刺激而产生神经信号的触发。视觉神经信号通过视神经传递到下丘脑和大脑皮层的视觉感受区域，从而实现了视觉的感知。近几十年来，人们对视觉皮层细胞的定向和方向选择性机制进行了深入的研究。为了更好的测试视觉神经细胞的机制，设计良好的简单刺激是解释感觉处理的神经基础的关键。在视觉系统中，简单的光斑或光柱等刺激揭示了视网膜和丘脑神经元的感受野(RF)结构和皮层神经元的定向选择性。这些刺激的一个主要优点是易于参数化。因此，这种刺激有助于确定神经元响应对特定刺激参数的依赖关系。

视觉皮层的主要感觉输入来自外侧膝状体核。这里的细胞对视觉刺激的方向或运动方向没有选择性，或仅有偏倚。然而，皮层细胞的输出对这两个参数都有很强的选择性。为了验证方向对于视觉细胞的影响，猫视觉皮层(第17区)的神经元被用于进行细胞内记录，以比较细胞输出信号与细胞接收信号的定向和方向选择性。猫的视觉受到光点移动方向的视觉刺激，会引起视觉细胞中突触后电位(PSPs)的响应。同时根据响应期间峰值产生的数量以及形态，运动方向与视觉神经之间的联系可以被推测出。方向和方向选择是由移动杆引起的响应来确定的。通过刺激，动作电位的数量及形态变化可以观察到。

现有技术采用的是Axon-Hillock类神经电路，如图2(a)所示。该电路没有比较器，输入的类神经光电信号转换为电压信号后，直接通过inv1和inv2两个反相器输出。整个电路为闭环电路，功耗较大，不适于大规模集成电路使用。

实用新型内容

[技术问题]

现有技术的类神经电路没有比较器，输入的类神经光电信号转换为电压信号后，直接通过两个反相器输出，整个电路为闭环电路，功耗较大，不适于大规模集成电路使用。

[技术方案]

本实用新型提供一种超低功耗类神经电路，包括：光电接收器、放大器、镜像电流源的比较器；所述光电接收器、放大器、镜像电流源的比较器级联，放大器、镜像电流源的比较器具有公共部分；放大器将光电接收器的输入信号进行放大，光电接收器用于产生类神经信号，放大器用于将输入的类神经信号放大；镜像电流源的比较器为双端输入单端输出结构；当膜电压V_mem高于阈值电压V_thr时，镜像电流源的比较器输出端电压Vc为低电平，反之，为高电平。