[实用新型]基于Hodgkin-Huxley模型的脉冲神经元电路

说明书

本实用新型公开一种基于Hodgkin‑Huxley模型的脉冲神经元电路，包括模块化电路U1、自输入侧至输出侧依次布置的电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3，电压源V1负极与电阻R1串接、电压源V2正极与电阻R2串接及电压源V3负极与电阻R3串接后分别与电容C1并联；电容C1一端接电流信号输入、另一端接地；模块化电路U1有一个时钟信号输入端、一个复位信号输入端、两个输出端、一个参考电压信号输入端；参考电压信号输入端通过电压比较器接在接电容C1与电阻R1间；两个输出端各自与一场效应管栅极连接，两个场效应管各自通过漏极及源极与电阻R2、R3并联。本实用新型采用更少的器件，电路简单，可靠性更高。

技术领域

本实用新型涉及神经元电路模拟技术领域，特别是涉及一种基于Hodgkin-Huxley模型的脉冲神经元电路。

背景技术

神经系统的基本单位是神经元。神经元可以发放电信号，并且借助电信号在神经元间的传递，传递大脑发送的信号指令，使本体感受外界环境变化，实现与外界环境的交互。针对生理上神经元脉冲的主要特征，人们提出了许多不同的模型来进行拟合，如IF模型、Izhikevich模型和H-H模型等等。相对于软件实现，硬件实现方式能充分发挥神经网络并行处理的特点。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供基于Hodgkin-Huxley模型的脉冲神经元电路。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种基于Hodgkin-Huxley模型的脉冲神经元电路，包括：

模块化电路U1、自输入侧至输出侧依次布置的电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3以及电压源V1、电压源V2、电压源V3，电压源V1的负极与电阻R1一端相接后与电容C1并联，电压源V2正极与电阻R2的一端相接后与电容C1并联，电压源V3负极与电阻R3的一端相接后与电容C1并联；电容C1一端接电流信号输入端而另一端接地，电压源V1、电压源V3的正极接地而电压源V2的负极接地；

该模块化电路U1具有接收输入时钟信号CP的时钟信号输入端、一个复位信号输入端、两个输出端以及一个参考电压信号输入端；参考电压信号输入端连接一个电压比较器的输出端，所述电压比较器的输入端接在接电容C1与电阻R1之间；

第一输出端与场效应管MOS2的栅极连接，场效应管MOS2通过其漏极及源极与电阻R2并联后与电压源V2的正极相接，第二输出端与场效应管MOS3的栅极连接，场效应管MOS3通过其漏极及源极与电阻R3并联后与电压源V3的负极相接；

场效应管MOS2的漏极与电压输出侧的正极相接，电压源V3的正极与电压输出侧的负极相接。

其中，场效应管MOS2、MOS3采用N沟道增强型场效应管。

所述基于Hodgkin-Huxley模型的脉冲神经元电路，包括VCCS电压控制电流源模块，该VCCS电压控制电流源模块与脉冲神经元电路的电压输出端连接，用于调节控制脉冲神经元电路的输出电流大小。

本实用新型具有以下有益效果：

1.相较于其他基于HH模型的脉冲神经元电路，采用了更少的器件，电路更为简单，定性实现了简化的HH模型，电路可靠性更高。

2.采用了HH模型，相比于IF神经元模型更全面地描述了神经元的特性。

3.采用了时钟信号，增加了电路输出脉冲的稳定性，并可自由改变脉冲宽度；并为将神经元电路应用于网络中设定了统一的时钟基准。

附图说明

图1是基于Hodgkin-Huxley模型的脉冲神经元电路的电路示意图；

图2是模块化电路U1的电路图；

图3是LUT模块电路示意图；