本发明专利技术属于集成电路技术领域，尤其涉及一种基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路，包括：时间衰减电压发生器模块和饱和状态下的差分放大电路模块；所述时间衰减电压发生器模块与所述饱和状态下的差分放大电路模块电性连接；所述时间衰减电压发生器模块适于接收当前突触的前、后神经元脉冲，以获取两个时间衰减电压信号，并将两个时间衰减电压信号发送至所述饱和状态下的差分放大电路模块；所述饱和状态下的差分放大电路模块适于计算并放大两个时间衰减电压信号之间的差异，输出电流，并对电流进行积分，得到权重电压的变化值；实现了以更小规模电路实现STDP算法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路，尤其涉及一种基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路。
技术介绍
1、脉冲神经网络是一种基于生物神经系统的机器学习方法，旨在提高机器学习的性能和能量效率。在生物神经系统中，突触是神经元之间或神经元与非神经细胞之间实现信号传递的特殊部位。突触权重用于调节神经元之间的连接强度，其值越大表示连接强度越强，反之则越弱。学习在大脑中可理解为突触连接强度随时间的变化过程，这一过程称为突触可塑性。目前，广泛采用的学习规则是脉冲时间依赖可塑(spike-timing-dependentplasticity，stdp)学习规则。stdp学习规则模拟了突触可塑性，使得突触权重能够根据神经元发放脉冲的时间差进行改变。突触前后脉冲发放的相对时序会导致不同的突触变化过程。突触权重变化的结果可以表示为突触前后脉冲时间差的一个函数，称为学习窗口。
2、传统神经网络中的突触电路设计涉及到突触权重依赖机制，通常需要将突触权重存储于静态随机存储器中。这种方式增加了额外的电路，不利于应用于大规模神经网络电路中。
3、因此，基于上述技术问题需要设计一种新的基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路。
技术实现思路
1、本公开实施例至少提供一种基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路。
2、第一方面，本公开实施例提供了一种基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路，包括：
3、时间衰减电压发生器模块和饱和状态下的差分放大电路模块；
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p>4、所述时间衰减电压发生器模块与所述饱和状态下的差分放大电路模块电性连接；5、所述时间衰减电压发生器模块适于接收当前突触的前、后神经元脉冲，以获取两个时间衰减电压信号，并将两个时间衰减电压信号发送至所述饱和状态下的差分放大电路模块；
6、所述饱和状态下的差分放大电路模块适于计算并放大两个时间衰减电压信号之间的差异，输出电流，并对电流进行积分，得到权重电压的变化值。
7、在一种可选的实施方式中，当突触前神经元脉冲早于突触后神经元脉冲到达时，饱和状态下的差分放大电路模块产生增强信号；
8、当突触前神经元脉冲晚于突触后神经元脉冲到达时，饱和状态下的差分放大电路模块产生抑制信号。
9、在一种可选的实施方式中，所述时间衰减电压发生器模块包括：pmos管p1、nmos管n1和电容c1；
10、所述pmos管p1的栅极和所述nmos管n1的栅极连接外部输入的脉冲信号；
11、所述电容c1的一端连接所述pmos管p1的漏极和所述pmos管p1的漏极，以作为时间衰减电压发生器模块的输出。
12、在一种可选的实施方式中，所述pmos管p1的宽高比为2；
13、所述nmos管n1的宽高比为20。
14、在一种可选的实施方式中，当外部脉冲信号input到来，电容c1充电至+3v，随着外部脉冲信号input结束，电容c1放电，电容c1两端电压呈指数型衰减。
15、在一种可选的实施方式中，所述饱和状态下的差分放大电路模块包括：pmos管p2、pmos管p3、nmos管n2、nmos管n3、nmos管n4、nmos管n5和电容c2；
16、所述时间衰减电压发生器模块的输出信号vin1与所述nmos管n2的栅极连接；
17、所述时间衰减电压发生器模块的输出信号vin2与所述nmos管n3的栅极相连；
18、所述nmos管n2的源极、所述nmos管n3的源极和所述nmos管n4的漏极相连；
19、所述pmos管p2的栅极、所述pmos管p3的栅极、所述pmos管p2的漏极和所述nmos管n2的漏极相连；
20、所述pmos管p3的漏极、所述nmos管n3的漏极与所述电容c2的一端相连；
21、所述nmos管n4的栅极、所述nmos管n5的栅极、所述nmos管n5的漏极与所述外接电流源的一端相连，外接电流源的另一端与外部电压vdd相连。
22、在一种可选的实施方式中，所述nmos管n2和所述nmos管n3参数一致，并组成输入设备；
23、所述pmos管p2和所述pmos管p3参数一致，并组成电流镜。
24、在一种可选的实施方式中，所述nmos管n4的宽高比是所述nmos管n5的宽高比的2倍。
25、在一种可选的实施方式中，差分放大电路工作在饱和状态下，输入信号vin1和vin2的差值输出为电流信号istdp，输出的电流信号istdp通过电容c2进行积分。
26、另一方面，本专利技术还提一种采用上述基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路的工作方法，包括：
27、时间衰减电压发生器模块适于接收当前突触的前、后神经元脉冲，以获取两个时间衰减电压信号，并将两个时间衰减电压信号发送至饱和状态下的差分放大电路模块；
28、饱和状态下的差分放大电路模块适于计算并放大两个时间衰减电压信号之间的差异，输出电流，并对电流进行积分，得到权重电压的变化值。
29、在一种可选的实施方式中，所述时间衰减电压发生器模块包括：pmos管p1、nmos管n1和电容c1；
30、所述pmos管p1的栅极和所述nmos管n1的栅极连接外部输入的脉冲信号；
31、所述电容c1的一端连接所述pmos管p1的漏极和所述pmos管p1的漏极，以作为时间衰减电压发生器模块的输出。
32、在一种可选的实施方式中，所述饱和状态下的差分放大电路模块包括：pmos管p2、pmos管p3、nmos管n2、nmos管n3、nmos管n4、nmos管n5和电容c2；
33、所述时间衰减电压发生器模块的输出信号vin1与所述nmos管n2的栅极连接；
34、所述时间衰减电压发生器模块的输出信号vin2与所述nmos管n3的栅极相连；
35、所述nmos管n2的源极、所述nmos管n3的源极和所述nmos管n4的漏极相连；
36、所述pmos管p2的栅极、所述pmos管p3的栅极、所述pmos管p2的漏极和所述nmos管n2的漏极相连；
37、所述pmos管p3的漏极、所述nmos管n3的漏极与所述电容c2的一端相连；
38、所述nmos管n4的栅极、所述nmos管n5的栅极、所述nmos管n5的漏极与所述外接电流源的一端相连，外接电流源的另一端与外部电压vdd相连。
39、本专利技术的有益效果是，本基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路，包括：时间衰减电压发生器模块和饱和状态下的差分放大电路模块；所述时间衰减电压发生器模块与所述饱和状态下的差分放大电路模块电性连接；所述时间衰减电压发生器模块适于接收当前突触的前、后神经元脉冲，以获取两个时间衰减电压信号，并将两个时间衰减电压信号发送至所述饱和状态下的差分放大电路模本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路，其特征在于：
3.如权利要求1所述的基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路，其特征在于：
4.如权利要求3所述的基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路，其特征在于：
5.如权利要求3所述的基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路，其特征在于：
6.如权利要求5所述的基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路，其特征在于：
7.如权利要求6所述的基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路，其特征在于：
8.一种采用如权利要求1所述基于差分放大电路饱和状态下的STDP学习电路的工作方法，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的工作方法，其特征在于：
10.如权利要求9所述的工作方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路，其特征在于：
3.如权利要求1所述的基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路，其特征在于：
4.如权利要求3所述的基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路，其特征在于：
5.如权利要求3所述的基于差分放大电路饱和状态下的stdp学习电路，...
【专利技术属性】
技术研发人员：左亚旻，王云良，刘翠梅，宗晓倩，王宇航，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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