[發明專利]一種基于LIF模型的脈沖神經網絡神經元電路

有效

• 申請號: 202011351754.3
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112465134B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 王巍;張珊;趙汝法;張定冬;張濤洪;劉博文;袁軍
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;G06N3/04
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 陳棟梁

1.一種基于LIF模型的脈沖神經網絡神經元電路，其特征在于，包括：包括膜電壓積累電路、泄露電路、脈沖產生電路、不應期電路及復位電路，所述膜電壓積累電路與泄露電路相連，膜電壓積累電路的輸出端連接到脈沖產生電路的一個輸入端，脈沖產生電路與不應期電路相連，不應期電路的輸出端連接到復位電路的輸入端，復位電路的輸出端連接到膜電壓積累電路的輸入端，所述膜電壓積累電路通過一個電容C_mem實現，利用電容C_mem對輸入信號進行累積，將膜電壓V_mem積累至閾值電壓用于產生脈沖信號；

所述泄露電路采用一個NMOS管M3與電容C_mem并聯，沒有信號輸入時，膜電壓將會泄露至靜息電位或到下一次信號的到來；

所述脈沖產生電路由一個比較器Comp與一個buffer構成，將膜電壓與閾值電壓進行比較，一旦膜電壓超過閾值電壓則發射一個脈沖信號；

所述不應期電路由一個電容C1、一個PMOS管M4與一個由不應期電壓V_ref控制的NMOS管M5并聯構成，不應期電壓V_ref用于調節不應期時間，一旦脈沖產生電路產生一個脈沖信號，不應期電路則產生一個復位信號傳輸給復位電路；

所述復位電路由一個NMOS管M2和PMOS管M1串聯構成，用于接收不應期電路產生的復位信號V_rst，快速將膜電壓放電至靜息電位，并且斷開與輸入信號的連接，在一段時間內不接受任何輸入信號。

2.根據權利要求1所述的一種基于LIF模型的脈沖神經網絡神經元電路，其特征在于，所述膜電壓積累電路包括電容C_mem，所述電容C_mem一端連接膜電壓V_mem，一端接地；所述泄露電路包括NMOS管M3，其中NMOS管M3的柵極連接泄露電壓V_leak，所述NMOS管M3的漏極與電容C_mem連接膜電壓V_mem的一端相連，所述NMOS管M3的源極接地；所述脈沖產生電路包括：比較器Comp、反相器inv1、反相器inv2，其中比較器Comp的正向輸入端與電容C_mem連接膜電壓V_mem的一端相連，比較器Comp的負向輸入端與閾值電壓V_th相連，比較器的輸出端與反相器inv1的輸入端相連，其中反相器inv1的輸出端與反相器inv2的輸入端相連，其中反相器inv2的輸出端輸出信號V_out，輸出信號V_out代表整個神經元電路的輸出信號；所述不應期電路包括：PMOS管M4、NMOS管M5、電容C1，其中PMOS管M4的柵極連接反相器inv1的輸出端，PMOS管的源極連接電源電壓VDD，PMOS管的漏極連接NMOS管M5的漏極并輸出復位信號V_rst，其中NMOS管M5的柵極連接不應期電壓V_ref，NMOS管M5的源極接地，其中電容C1的一端與PMOS管M4的漏極和NMOS管M5的漏極相連，電容C1的另一端與外部地線GND相連；所述復位電路包括：PMOS管M1和NMOS管M2，其中PMOS管M1的源極與外部輸入電流I_in相連，PMOS管M1的柵極和NMOS管M2的柵極相連并連接到復位信號V_rst，PMOS管M1的漏極與NMOS管M2的漏極相連并連接到電容C_mem與膜電壓V_mem相連的一端，NMOS管M2的源極與外部地線GND相連。