一种基于神经元的模数转换器

本申请涉及模数转换，尤其涉及一种基于神经元的模数转换器。

背景技术：

1、忆阻器的阻值会随着通过忆阻器的总电荷量变化而发生变化。当通过忆阻器的总电荷量不变时，忆阻器将保持此时刻的阻值。近年来，业界广泛开展了关于忆阻器在实际电路中应用的研究，包括将忆阻器应用于逻辑电路、存储器电路、模拟信号电路等。但是，目前多数以忆阻器为基础的应用领域比较单一，应用范围不够广泛，传统的以忆阻器为基础的模数转换器无法实现动态调整参考电压，容易出现信号失真的问题。

技术实现思路

1、本申请提供了一种基于神经元的模数转换器，用于实现动态调整参考电压，防止信号失真。

2、有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于神经元的模数转换器，包括：前神经突触模块、神经元细胞模块和后神经突触模块；

3、所述前神经突触模块的输出端连接所述神经元细胞模块的输入端，所述神经元细胞模块的输出端连接所述后神经突触模块的输入端；

4、所述前神经突触模块用于识别输入的电压信号的大小，并且累积识别到的电压信号；

5、所述神经元细胞模块用于处理电压信号并输出控制信号；

6、所述后神经突触模块用于将所述控制信号作为参考电压，根据参考电压将输入的模拟信号转换为数字信号。

7、可选的，所述前神经突触模块包括第一忆阻器模型、第一总电压阈值开关、第二总电压阈值开关、第三总电压阈值开关、第一电压阈值开关、第二电压阈值开关、第三电压阈值开关、输入第一比较电压端和第一电阻；

8、第一忆阻器模型的负极分别与第一电压阈值开关的一端、第二电压阈值开关的一端以及第三电压阈值开关的一端相连，第一忆阻器模型的正极与第一总电压阈值开关、第二总电压阈值开关、第三总电压阈值开关相连；

9、第二电压阈值开关的另一端连接输入第一比较电压端，第一电压阈值开关的另一端接地；第三电压阈值开关的另一端与第一电阻的一端相连，第一电阻的另一端接地，其中，电阻不接地的一端用于积累识别到的电压信号。

10、可选的，所述神经元细胞模块包括：第一电压跟随器、第二电压跟随器、电压比较器、非门、sr寄存器、第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、第二电阻、由多个电阻串联构成的串联电阻模块、电压控制开关、输入第二比较电压端和刷新信号单元组成；

11、第一电压跟随器的同相输入端与所述前神经突触模块的第一电阻的一端相连，反相输入端与第一电压跟随器的输出端的一端相连，第一电压跟随器的输出端的另一端与电压比较器的同相输入端相连；

12、电压比较器的反相输入端连接输入第二比较电压端，电压比较器的正电源输入端与电源相连，负电源输入端接地；

13、第二电阻的一端与电压比较器的正电源输入端相连，另一端与电压比较器的输出端相连；

14、第一与门的输入端分别与电压比较器的输出端、非门的输出端相连，非门的输入端与电压比较器的输出端相连；第二与门的输入端与电压比较器的输出端相连；

15、sr寄存器的输入端口s与第一与门、第二与门的输出端相连，sr寄存器的输入端口r与刷新信号单元的一端相连，刷新信号单元的另一端接地；

16、第三与门的输入端分别与sr寄存器的输出端口q、非门的输出端相连，非门的输入端分别与sr寄存器的输出端q相连，第四与门的输入端口与sr寄存器的输出端口q相连；

17、电压控制开关的正极与第三与门的输出端相连，负极接地；电压控制开关的开关端的一端连接输出参考电压端、另一端与串联电阻模块的一端相连，串联电阻模块的另一端接地，串联电阻模块中的相邻两个电阻之间连接第二电压跟随器的正相输入端，第二电压跟随器的输出端与反相输入端相连。

18、可选的，所述后神经元突触模块包括第二忆阻器模型、第四电压阈值开关、第五电压阈值开关、第六电压阈值开关、第四总电压阈值开关、第五总电压阈值开关、第六总电压阈值开关和第三电阻；

19、第二忆阻器模型的负极分别与第四电压阈值开关的一端、第五电压阈值开关的一端和第六电压阈值开关的一端相连，第二忆阻器模型的正极与第四总电压阈值开关、第五总电压阈值开关和第六总电压阈值开关相连；

20、第五电压阈值开关的另外一端与神经元细胞模块中的第二电压跟随器的输出端相连；第四电压阈值开关的另一端接地；第六电压阈值开关的另一端与第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端接地，第三电阻不接地的一端用于输出数字信号。

21、可选的，所述第一忆阻器模型、所述第二忆阻器模型为阈值电压模型。

22、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

23、本申请提供了一种基于神经元的模数转换器，包括：前神经突触模块、神经元细胞模块和后神经突触模块；前神经突触模块的输出端连接神经元细胞模块的输入端，神经元细胞模块的输出端连接后神经突触模块的输入端；前神经突触模块用于识别输入的电压信号的大小，并且累积识别到的电压信号；神经元细胞模块用于处理电压信号并输出控制信号；后神经突触模块用于将控制信号作为参考电压，根据参考电压将输入的模拟信号转换为数字信号。

24、本申请中，将神经元模型和忆阻器结合在一起实现模数转换器的功能，并且可以根据加在忆阻器两端的输入信号与比较电压的大小，控制前神经突触模块的忆阻器阻值大小变化，将阻值变化转换为电压信号输入到神经元细胞模块。利用生物联想识别机制，将前神经突触模块的阻值变化转化为电压信号，其电压信号与电压比较器进行对比，将对比结果进行锁存，从而选择不同的电压信号输出，此电压信号可以作为模数转换器的参考电压，从而改变模数转换器的参考电压的大小，可以实现动态调整参考电压，防止信号失真。

技术特征：

1.一种基于神经元的模数转换器，其特征在于，包括：前神经突触模块、神经元细胞模块和后神经突触模块；

2.根据权利要求1所述的基于神经元的模数转换器，其特征在于，所述前神经突触模块包括第一忆阻器模型、第一总电压阈值开关、第二总电压阈值开关、第三总电压阈值开关、第一电压阈值开关、第二电压阈值开关、第三电压阈值开关、输入第一比较电压端和第一电阻；

3.根据权利要求2所述的基于神经元的模数转换器，其特征在于，所述神经元细胞模块包括：第一电压跟随器、第二电压跟随器、电压比较器、非门、sr寄存器、第一与门、第二与门、第三与门、第四与门、第二电阻、由多个电阻串联构成的串联电阻模块、电压控制开关、输入第二比较电压端和刷新信号单元组成；

4.根据权利要求3所述的基于神经元的模数转换器，其特征在于，所述后神经元突触模块包括第二忆阻器模型、第四电压阈值开关、第五电压阈值开关、第六电压阈值开关、第四总电压阈值开关、第五总电压阈值开关、第六总电压阈值开关和第三电阻；

5.根据权利要求3所述的基于神经元的模数转换器，其特征在于，所述第一忆阻器模型、所述第二忆阻器模型为阈值电压模型。

技术总结
本申请公开了一种基于神经元的模数转换器，包括：前神经突触模块、神经元细胞模块和后神经突触模块；前神经突触模块的输出端连接神经元细胞模块的输入端，神经元细胞模块的输出端连接后神经突触模块的输入端；前神经突触模块用于识别输入的电压信号的大小，并且累积识别到的电压信号；神经元细胞模块用于处理电压信号并输出控制信号；后神经突触模块将控制信号作为参考电压，根据参考电压将输入的模拟信号转换为数字信号。本申请可以根据忆阻器两端的输入信号与比较电压的大小，控制前神经突触模块的忆阻器阻值大小变化，将阻值变化转换为电压信号输入到神经元细胞模块，改变模数转换器的参考电压大小，实现动态调整参考电压，防止信号失真。

技术研发人员：刘振,戴国树,陈晓媚,陆浩冬,黄慧燕,容泽仁
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12