憶阻器是一種阻值能隨外部激勵信號改變,具備非易失性的新型電子元件。由于憶阻器具有阻值可變、非易失、功耗低以及納米級尺寸等特點,在存儲、邏輯計算、神經(jīng)形態(tài)計算等領(lǐng)域都具備非常好的應(yīng)用前景。穩(wěn)態(tài)可塑性來源于神經(jīng)系統(tǒng),是一種能夠維持神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要調(diào)節(jié)機(jī)制,并得到了計算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。本文以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)可塑性為研究中心,針對其電路設(shè)計所面臨的瓶頸問題和當(dāng)前研究空白,從以下幾個方面展開工作:介紹憶阻器的基本概念,并以HP憶阻器模型為例闡述了憶阻的三大本質(zhì)特性。詳細(xì)介紹了研究界較為認(rèn)可的VTEAM憶阻器模型,并利用該模型對基于AIST的憶阻進(jìn)行了建模。結(jié)合物理材料的合理性及生物憶阻的發(fā)現(xiàn),將穩(wěn)態(tài)可塑性機(jī)制引入憶阻器數(shù)學(xué)模型,使憶阻器閾值能夠根據(jù)穩(wěn)態(tài)可塑性自適應(yīng)調(diào)節(jié)。將提出的通用數(shù)學(xué)模型引入三種憶阻模型,并提出了相應(yīng)的SPICE模型,便于進(jìn)行電路仿真。利用基于TiO₂的憶阻模型并結(jié)合CMOS器件搭建具有穩(wěn)態(tài)可塑性的基本神經(jīng)元電路,該神經(jīng)元不僅具備神經(jīng)元的累計興奮放電的基本特性,還能夠自適應(yīng)調(diào)節(jié)興奮頻率使其保持在神經(jīng)元固有興奮頻率范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合上文所提出的閾值... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

生物中的神經(jīng)元、突觸結(jié)構(gòu)

圖 2.3 不同 P 值下的窗函數(shù)圖像獻(xiàn)[53]以上述的 HP 憶阻器為例，給出了憶阻的三個本質(zhì)特征，可以通過特征來判斷器件是否屬于憶阻。這三個本質(zhì)特征分別為：(1) 當(dāng)一個雙極施加在憶阻兩端時，器件的伏安特性曲線為一條在原點緊縮的緊磁滯回線有周期性；(2) 從臨界頻率開始，隨施加信號頻率的增高，磁滯旁瓣面積

并且隨著偏置的增加伏安特性曲線逆時針旋轉(zhuǎn)一定角度。結(jié)合圖2.4 (a)和(b)可以印證上文提到的憶阻本質(zhì)特性之一，當(dāng)施加刺激信號為周期信號時，憶阻的伏安特性曲線為在原點緊縮的緊磁滯回線。圖 2.4 (c)所示為施加具有不同 的電流信號時，HP 憶阻的伏安特性曲線。根據(jù)仿真結(jié)果我們可以看出，隨著施加電流信號的頻率增加，憶阻的伏安特性曲線的旁瓣面積減小，緊磁滯回線特性向內(nèi)收縮，由此印證了上述中憶阻的三大特性之二。圖 2.4 (d)所示為當(dāng)施加電流信號的頻率為 100Hz 時的伏安特性曲線，此時憶阻的緊磁滯回線近似收縮為一條直線，由此印證了上文所述的憶阻三大特性之三。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3525496