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申请/专利权人：湖南师范大学

摘要：本发明公开了一种基于忆阻器阈值特性的神经元自学习电路，它由输入模块、比较模块与反馈模块联合构成。输入模块包含忆阻突触单元，输入模块的输出电压与比较模块的基准电压作比较，根据比较结果向反馈模块输入正电压或负电压来改变反馈模块输出的反馈调整电压。若输入模块的输出电压小于比较模块的基准电压，则反馈模块输出正脉冲电压使输入模块的忆阻突触权重增加，输入模块的输出电压也随之增加。若输入模块的输出电压大于比较模块的基准电压，则反馈模块输出负脉冲电压使输入模块的忆阻突触权重减小，输入模块的输出电压也随之减小。通过对输入模块的输出信号进行逐步调整，使其逐渐逼近比较模块的基准电压，最终完成神经元电路的自学习过程。

主权项：1.一种基于忆阻器阈值特性的神经元自学习电路，其特征在于，它由输入模块、比较模块和反馈模块联合构成；所述输入模块由MOS管M1-Mn，加法器SUM1-SUMn、忆阻器M11-Mn1和M12-Mn2、电阻R1-R6和运算放大器A1-A3构成；其中，输入电压信号Vin1-Vinn通过信号输入端分别与MOS管M1-Mn的源极相连，MOS管M1-Mn的栅极与控制电压信号Vctrl相连，MOS管M1-Mn的漏极分别连接到加法器SUM1-SUMn的一个输入端，加法器SUM1-SUMn的另一个输入端与反馈模块的反馈调整电压信号Vadj相连；忆阻器M11-Mn1的正极与忆阻器M12-Mn2的负极分别反向相连，构成一组忆阻突触单元；加法器SUM1-SUMn的输出端分别与两种忆阻器M11-Mn1和M12-Mn2中间的连接点相连；电阻R1与运算放大器A1构成放大电路1，运算放大器A1的同相输入端接地；电阻R1的一端与忆阻突触中M11-Mn1的负端相连于第一节点，第一节点同时连接至运算放大器A1的反相输入端；电阻R1的另一端与运算放大器A1的输出端相连于第三节点；电阻R2与运算放大器A2构成放大电路2；运算放大器A2的同相输入端接地；电阻R2的一端与忆阻突触中M12-Mn2的正端相连于第二节点，第二节点同时连接至运算放大器A2的反相输入端；电阻R2的另一端与运算放大器A2的输出端相连于第四节点；电阻R3-R6与运算放大器A3共同构成减法电路3，电阻R3的一端与运算放大器A1的输出端相连于第三节点；电阻R3的另一端与运算放大器A3的反相输入端相连于第五节点；电阻R4的一端与运算放大器A2的输出端相连于第四节点；电阻R4的另一端与运算放大器A3的同相输入端相连于第六节点；电阻R6的一端与第六节点相连，另一端接地；电阻R5的一端与第五节点相连，电阻R5的另一端与运算放大器A3输出端相连于第七节点，也即相连至输入模块的输出端口VO1；所述比较模块由直流电压源Va和Vb、基准电压源Vcp、时钟信号源CLOCK、电容C、采样保持器Q1、电阻R7-R10和运算放大器A4组成；采样保持器Q1的输入端与输入模块的输出端口VO1相连于第七节点；直流电压源Va和Vb与采样保持器Q1相连，分别作为采样保持器Q1的正负供电电源；电容C与采样保持器Q1相连，它保存采样保持器Q1采样的电压信号在电容C中；时钟信号源CLOCK与采样保持器Q1相连，它用于提供采样保持器Q1的采样时钟；采样保持器Q1的输出端通过第八节点与电阻R7的一端相连；由电阻R7至R10与运算放大器A4构成减法电路4；电阻R7的另一端与运算放大器A4的反相输入端相连于第九节点；电阻R8的一端与运算放大器A4的同相输入端相连于第十节点，电阻R8的另一端与基准电压源Vcp相连；电阻R10的一端与第十节点相连，电阻R10的另一端与地相连；电阻R9的一端与第九节点相连，电阻R9的另一端与运算放大器A4输出端相连于第十一节点，也即相连至比较模块的输出端口VO2；所述反馈模块由电阻R11-R13、运算放大器A5、双刀双掷开关S1-S2、脉冲电压源U1-U2和加法器SUMadj组成；U1为正脉冲电压源，设其脉冲电平为正0.25V，占空比为50%；U2为负脉冲电压源，设其脉冲电平为负0.25V，占空比为50%；上一级比较模块的输出端口VO2分为两条支路，一路直接通过第十一节点与双刀双掷开关S1的输入端连接；其中，双刀双掷开关S1与正脉冲电压源U1相连，若来自上一级比较模块的输出端口VO2为正电压，则双刀双掷开关S1打开，将正脉冲电压输入至加法器SUMadj中；开关S1的输出端与加法器SUMadj相连于第十五节点；若来自上一级比较模块的输出端口VO2为负电压，则双刀双掷开关S1闭合；输出端口VO2通过第十一节点与由电阻R11-R13和运算放大器A5组成的反相器连接于电阻R11的一端，R11的另一端与运算放大器A5的反相输入端相连于第十二节点；运算放大器A5的同相输入端接地；R12的一端与第十二节点相连，R12的另一端与运算放大器A5的输出端相连于第十三节点；R13的一端与第十三节点相连，R13的另一端与双刀双掷开关S2的输入端相连于第十四节点；双刀双掷开关S2与负脉冲电压源U2相连，双刀双掷开关S2的输出端与加法器SUMadj的另一输入端相连于第十六节点；加法器SUMadj的输出端与输入模块中加法器SUM1-SUMn的另一端通过第十七节点分别相连，其反馈调整电压信号Vadj作为忆阻突触的权重调整信号。

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