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专利号: 2025109129158
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2026-10-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多神经形态行为的神经元电路,包括膜电压电路(1)、慢变量电路(2)和恢复变量电路(4);所述的膜电压电路(1)用于接收输入信号(3)并积累膜电压;所述的慢变量电路(2)用于根据膜电压积累慢变量,并在慢变量大于预设阈值后使神经元电路进入超极化阶段;恢复变量电路(4)用于根据膜电压延迟输出恢复变量,并通过恢复变量使膜电压复位至静息电位;

其特征在于:所述的膜电压电路包括膜电容器Cm和正反馈电路;所述的正反馈电路包括三个场效应管M1、M2和M3;场效应管M1的栅极连接场效应管M2的栅极、场效应管M1的漏极、场效应管M3的漏极;膜电容器Cm的一端与场效应管M2的漏极、场效应管M3的栅极、输入信号连接;膜电容器Cm的另一端接地;场效应管M1和M2的源极连接电源电压;场效应管M3的源极接地;

所述的慢变量电路包括积分电容器Cu、泄露电阻 R以及两个场效应管M4、M5;场效应管M5的栅极与场效应管M1的栅极连接;场效应管M5的漏极与场效应管M4的栅极、积分电容器Cu的一端、泄露电阻 R的一端连接;场效应管M4的源极、积分电容器Cu的另一端、泄露电阻R的另一端均接地;场效应管M4的漏极与输入信号连接;场效应管M5的源极连接电源电压;

所述的恢复变量电路包括电容器Ck和级联推挽反馈电路;级联推挽反馈电路包括五个场效应管M6、M7、M8、M9和M10;场效应管M6的漏极与场效应管M3、场效应管M7、场效应管M8的栅极连接;场效应管M6的栅极与场效应管M9的漏极、场效应管M10的漏极、电容器Ck的一端连接;电容器Ck的另一端接地;场效应管M7、M8的漏极均与场效应管M9、M10的栅极连接;场效应管M6、M8、M10的源极均接地;场效应管M7、M9的源极均连接电源电压。

2.根据权利要求1所述的一种基于多神经形态行为的神经元电路,其特征在于:该神经元电路的工作过程如下:

膜电压电路在输入电流输入时激活正反馈电路,积累膜电压;恢复变量电路在膜电压增加时,基于膜电压延迟输出恢复变量,并通过恢复变量控制场效应管M6的漏极电流,使膜电压复位至静息电位;慢变量电路通过电流镜在膜电压释放时将动作电位脉冲积累慢变量,直至神经元电路进入超极化阶段,膜电压处于静息电位,通过泄露电阻R释放慢变量至积累初期值,进行下一轮循环。

3.根据权利要求2所述的一种基于多神经形态行为的神经元电路,其特征在于:判断神经元电路进入超极化阶段的条件为:场效应管M4的栅极电压大于场效应管M4的阈值电压。

4.根据权利要求1所述的一种基于多神经形态行为的神经元电路,其特征在于:所述的场效应管M5与场效应管M1的宽长比相匹配,组成电流镜。

5.根据权利要求4所述的一种基于多神经形态行为的神经元电路,其特征在于:通过调节电流镜比例以及积分电容器Cu和泄露电阻 R的参数控制静息态持续时间和超极化周期。

6.根据权利要求1所述的一种基于多神经形态行为的神经元电路,其特征在于:场效应管M1、M2、M5、M7和M9采用P型金属-氧化物半导体场效应晶体管;场效应管M3、M4、M6、M8和M10采用N型金属-氧化物半导体场效应晶体管。

7.根据权利要求1所述的一种基于多神经形态行为的神经元电路,其特征在于:该神经元电路构成的神经元模型如下:

;

其中,为膜电压电路中的膜电容;为神经元的膜电压;为输入电流;为场效应管M2的漏极电流;为场效应管M6的漏极电流;为场效应管M4的漏极电流;和分别为场效应管M9和场效应管M10的漏极电流;为恢复变量;为慢变量;和分别为恢复变量和慢变量的储能电容;为电流镜比例值;为电阻R的导数。

8.一种类脑计算系统,其特征在于,包括多个如权利要求1-7任一项所述的多神经形态行为的神经元电路;该类脑计算系统通过调节各神经元电路的输入电流和泄露电阻 R实现多种神经形态行为的脉冲序列输出。