一种基于电阻连接的S型忆阻神经元耦合硬件电路

    技术2025-05-29  39


    本发明属于忆阻神经元耦合电路领域,特别涉及一种基于电阻连接的电流控制型(s型)忆阻神经元耦合硬件电路。


    背景技术:

    1、自然界中存在着很多耦合振荡系统,神经元之间通常通过耦合的方式构成神经网络处理来自外界的信息。由局部有源忆阻器(lam)构成的忆阻神经元可以模拟生物神经元的各种神经形态行为,产生尖峰簇发、周期振荡和混沌等多种复杂行为,可应用至神经形态计算等领域。

    2、两个神经元耦合连接可构成最简神经网络,神经元耦合方式主要有电容耦合和电阻耦合两种,在耦合神经网络的动态行为中有着重要的作用。两个相同静息态的神经元通过耦合被激活产生振荡行为的现象被称为动态斯梅尔悖论。

    3、现有技术中尚未存在通过电阻耦合连接两个处于相同静息态的s型lam神经元硬件电路,耦合后神经元电路被唤醒至振荡状态。


    技术实现思路

    1、本发明是针对现有技术存在的问题,提出一种基于电阻连接的s型忆阻神经元电阻耦合硬件电路。

    2、本发明提出的硬件电路由两个s型局部有源忆阻器、两个直流电流源、两个电容和一个耦合电阻rc组成。s型局部有源忆阻器m1与电容c01并联,m1的负极与地相连,直流电流源id1连接m1的正极提供偏置电流构成忆阻神经元1。s型局部有源忆阻器m2与电容c02并联,m2的负极与地相连,直流电流源id2连接m2的正极提供偏置电流构成忆阻神经元2。m1的正极与m2的正极通过耦合电阻rc连接。

    3、所述s型局部有源忆阻器m1和s型局部有源忆阻器m2均为电流控制型,其直流电压-电流(dc v-i)曲线存在负斜率区域,实际物理器件是由于忆阻器材料的mott效应形成,选用一个简化的数学模型并搭建硬件电路进行电路设计。

    4、有益效果:本发明提出了一种基于电阻连接的s型忆阻神经元耦合硬件电路,s型局部有源忆阻器和电容并联后施加直流偏置电流构成忆阻神经元。通过合适的参数设计和器件选取,耦合前两个忆阻神经元工作在混沌边缘域且处于静息状态,通过电阻连接后构成忆阻神经元耦合硬件电路,神经元被唤醒产生振荡行为。



    技术特征:

    1.一种基于电阻连接的s型忆阻神经元耦合硬件电路,其特征在于,包括两个s型局部有源忆阻器、两个直流电流源、两个电容和一个耦合电阻rc;

    2.根据权利要求1所述的基于电阻连接的s型忆阻神经元耦合硬件电路,其特征在于,所述s型局部有源忆阻器m1和s型局部有源忆阻器m2均为电流控制型,其直流电压-电流dcv-i曲线存在负斜率区域。

    3.根据权利要求1或2所述的基于电阻连接的s型忆阻神经元耦合硬件电路,其特征在于,所述s型局部有源忆阻器的多项式s型局部有源忆阻器模型如下:


    技术总结
    本发明公开了一种基于电阻连接的S型忆阻神经元耦合硬件电路,包括两个S型局部有源忆阻器、两个直流电流源、两个电容和一个耦合电阻。S型局部有源忆阻器M<subgt;1</subgt;与电容C<subgt;01</subgt;并联,M<subgt;1</subgt;的负极与地相连,直流电流源I<subgt;D1</subgt;连接M<subgt;1</subgt;的正极提供偏置电流构成忆阻神经元1;S型局部有源忆阻器M<subgt;2</subgt;与电容C<subgt;02</subgt;并联,M<subgt;2</subgt;的负极与地相连,直流电流源I<subgt;D2</subgt;连接M<subgt;2</subgt;的正极提供偏置电流构成忆阻神经元2;M<subgt;1</subgt;的正极与M<subgt;2</subgt;的正极通过耦合电阻连接。本发明耦合前的两个忆阻神经元工作在混沌边缘域且处于静息状态,通过电阻连接后构成忆阻神经元耦合电路,忆阻神经元被唤醒产生振荡行为。

    技术研发人员:卢振洲,项晨阳,杨宇新,刘奎星,梁燕
    受保护的技术使用者:杭州电子科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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