[發(fā)明專利]基于局部有源憶阻器的HR神經元電路模型

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• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN112906879A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 韓寧娜;王光義;董玉姣
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06N3/063
• 分類號: G06N3/063;H03K19/20
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

1.基于局部有源憶阻器的HR神經元電路模型，包括集成運算放大器U1、U4、U5和乘法器U2、U3、U6、U7、U8、U9以及少量電阻、電容，其特征在于，該電路模型基于以下數(shù)學模型：

x是憶阻器的內部狀態(tài)變量，y是快速恢復變量，z表示神經元的膜電壓；

其中局部有源憶阻器等效電路包括集成運算放大器U1和乘法器U2、U3，其數(shù)學模型為：

其中，i、u、x分別為憶阻器的電流、電壓和內部狀態(tài)變量；

集成運算放大器U1用于實現(xiàn)積分運算、加法運算和反相放大運算，產生的內部狀態(tài)變量作為局部有源憶阻器等效電路的憶導控制輸入信號輸入乘法器U2，乘法器U2輸出的控制信號通過乘法器U3與輸入的電壓信號相乘，得到局部有源憶阻器的電流；

集成運算放大器U4、U5用于實現(xiàn)積分運算、加法運算和反相放大運算，得到y(tǒng)、-y、z、-z³；乘法器U6、U7、U8、U9用于實現(xiàn)乘法運算，得到需要的控制信號z²、z³、-5z²、3z²。

2.根據權利要求1所述的基于局部有源憶阻器的HR神經元電路模型，其特征在于：

所述局部有源憶阻器等效電路的輸入電壓信號為神經元的膜電壓。

3.根據權利要求1所述的基于局部有源憶阻器的HR神經元電路模型，其特征在于：

所述的集成運算放大器U1、集成運算放大器U4、集成運算放大器U5采用LM324，乘法器U2、U3、U6、U7、U8、U9采用AD633；集成運算放大器U1的第13引腳輸入神經元的膜電壓，乘法器U3的第7引腳輸出憶阻器電流。

4.根據權利要求1所述的基于局部有源憶阻器的HR神經元電路模型，其特征在于：

集成運算放大器U1的第1引腳通過電阻R5連接第2引腳；第2引腳通過電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4分別連接集成運算放大器U1的第14引腳、電壓-6V、U2的第7引腳、U1的第8引腳；第3引腳接地；第4引腳接電源VCC；第5引腳接地；第6引腳通過電阻R6與第1引腳連接；第7引腳通過電容C1與第6引腳連接；第8引腳通過電阻R10連接第9引腳；第9引腳通過電阻R9連接x；第10引腳接地；第11引腳接VEE；第12引腳接地；第13引腳過電阻R7連接z；第14引腳通過電阻R8連接第13引腳。

5.根據權利要求1所述的基于局部有源憶阻器的HR神經元電路模型，其特征在于：

所述乘法器U2第1、第3引腳連接x；第2、第4引腳接地；第5引腳接電源-V_S；第6引腳連接電阻R11、R12的一端，電阻R12的另一端接地，電阻R11的另一端與第7引腳、乘法器U3第1引腳連接；第8引腳接電源+V_S；第7引腳輸出為x²；乘法器U3第3引腳接z；第2、第4、第6引腳接地；引腳5接電源-V_S；引腳8接電源+V_S；引腳7為輸出電流i。

6.根據權利要求1所述的基于局部有源憶阻器的HR神經元電路模型，其特征在于：

集成運算放大器U4的第1引腳通過電阻R16連接第2引腳；第2引腳通過電阻R13、電阻R14、電阻R15分別連接信號1V、-5z²、-y；第4引腳接電源VCC；第6引腳通過電阻R17與第1引腳連接，第7引腳通過電容C2與第6引腳連接，第8引腳通過電阻R19連接第9引腳；第9引腳通過電阻R18連接y；第3、第5引腳10接地；引腳11接VEE；引腳7輸出為y；引腳8輸出為-y。

7.根據權利要求1所述的基于局部有源憶阻器的HR神經元電路模型，其特征在于：

集成運算放大器U5的第1引腳通過電阻R24連接第2引腳；第2引腳通過電阻R20、電阻R21、電阻R22、電阻R23分別連接信號i、-z³、3z²、y；第4引腳接電源VCC；第6引腳通過電阻R25與第1引腳連接；第7引腳通過電容C3與第6引腳連接；第8引腳通過電阻R27連接第9引腳；第9引腳通過電阻R26連接z³；第3、第5、第10引腳接地；第11引腳接VEE；引腳7輸出為z；引腳8輸出為-z³。