[发明专利]一种基于忆阻器的神经元电路

摘要

本发明公开了一种基于忆阻器的神经元电路，包括突触电路，神经元激活函数电路和突触权重控制电路；突触电路中，一个忆阻器在四个MOS管的控制下，改变忆阻值来模拟突触权重在生物神经网络中的变化。所设计的神经元突触电路能够与数字逻辑电平直接相连，简便的实时的对突触权重进行调节。利用运算放大器的输出电压受到电源电压限制这一特点，实现了神经元电路激活函数为饱和线性函数。神经元的突触权重改变电路可以使用现有的CMOS微控制器，同时，可以在微控制器中加载神经网络算法改变突触权重，实现相应的功能。本发明专利可以将多个神经元电路连接成大型的神经网络，实现复杂的功能。如模式识别，信号处理，联想记忆，非线型映射等。

主权项

1.一种基于忆阻器的神经元电路，其特征在于，包括：n个突触电路，神经元激活函数电路和突触权重控制电路，每个突触电路具有一个输入端、一个反馈端和一个输出端，突触电路的输入端用于接收输入电压，突触电路的反馈端连接至所述突触权重控制电路的输出端；所述神经元激活函数电路具有n个输入端和一个输出端，分别与所述突触电路的输出端一一对应连接，所述神经元激活函数电路的输出端作为神经元电路的输出端，所述突触权重控制电路的输入端连接至所述神经元激活函数电路的输出端；所述突触电路用于将输入信号和突触权重做乘积后输出，所述神经元激活函数电路用于将n个乘积信号相加后再根据激活函数的关系得到神经元输出；所述突触权重控制电路用于根据神经元的输出反馈产生控制信号，并调整所述突触权重；n个突触电路的结构相同，每个所述突触电路包括：第一MOS管T1、第二MOS管T2、第三MOS管T3、第四MOS管T4、反相器M1、电阻R1、运算放大器A1和忆阻器Rm1；所述反相器M1的输入端用于接收控制信号VC1，所述第一MOS管T1的控制端连接至所述反相器M1的输出端，所述第一MOS管T1的一端用于接收输入电压，所述第一MOS管T1的另一端连接至所述忆阻器Rm1的正极；所述第二MOS管T2的一端连接至所述第一MOS管T1的一端，所述第二MOS管T2的另一端连接至所述忆阻器Rm1的负极，所述第二MOS管T2的控制端连接至所述反相器M1的输入端；所述第三MOS管T3的控制端连接至所述反相器M1的输入端，所述第三MOS管T3的一端连接至所述忆阻器Rm1的负极，所述第三MOS管T3的另一端连接至所述运算放大器A1的同相输入端；所述第四MOS管T4的一端连接至所述忆阻器Rm1的正极，所述第四MOS管T4的另一端连接至所述运算放大器A1的同相输入端，所述第四MOS管T4的控制端连接至所述反相器M1的输出端；所述电阻R1的一端连接至所述运算放大器A1的同相输入端，所述电阻R1的另一端接地；所述运算放大器A1的反相输入端连接至其输出端，所述运算放大器A1的输出端作为所述突触电路的输出端。