[发明专利]数模混合神经元电路

摘要

本发明公开了一种数模混合神经元电路，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，用于在所述数字电路模块的控制下调整容值，进而实现不同的神经元放电行为；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；所述神经元电路可以通过微控制实现在线精确控制可重构电容阵列，使所述神经元电路产生不同的放电形式，而且可以实现软件定义的神经元内部可塑性规则，为实现类脑神经网络提供基础单元。

主权项

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。