Устройство для моделирования нервной клетки

(51) М. Кл. а 06 а 7/60 с присоединением заявки ИГосударстевииый комитет(23) Приоритет по деизм изобретений и открытий(5") УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ НЕРВНОЙ КЛЕТКИИзобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам многофункциональных элементов " нейристоров, имитирующих свойства нервной клетки.5Известен нейристор, который представляет собой устройство, состоящее иэ ячеек, связанных между собой последовательно электрическими связями. Каждая из ячеек представляет собой сочетание ключа и накопителя. Формирование импульса происходит при поступлении электрической энергии через замкнутый ключ в накопитель, при заполнении накопителя ключ размыкается,15 при этом импульс в рассматриваемой ячейке исчезает; замыкание ключа в предыдущей ячейке дает разрешение на замыкание ключа в последующей ячейке; такой цикл повторяется последовательно во всех ячейках линии, Разряд накопителя после прохождения импульса составляет рефрактерный период нейристора, во время которого данная ячейка нечувствительна к воз.буждению 13. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является нейристор, который образован цепочкой поперечных (вертикальных)тиристоров, являющихся ключами и сформированных вплавлением алюминиевых кружков в эпитаксиально выращенные трехслойные кремниевые структуры, каждый каскад тиристора эашунтирован конденсатором, являющимся накопителем, и соединен церез нагрузочный резистор с источником питания, При подаче импульса напряжения на крайнюю ячейку нейрис торной линии она переключается в состояние низкого сопротивления, при этом возникает разность потенциалов между данной ячейкой и последуоцей, в верхнем слое тиристора возникает дрейфовый тоК, цто вызывает переключение последуоцей ячейки и т.д. Таким образом, вдоль нейристор"89845ной линии распространяется без затухания импульс возбуждения 23Недостатком данного нейристора (общим для всех известных устройств нейристорных линий) является то, что в устройстве нельзя управлять важнейшими параметрами нейристора (амп" литудой распространяющегося импульса и быстродействием нейристора). Амплитуда импульса задана разностью напря жений срыва тиристора, быстродействие, определяемое длительностью рефрактерного периода, также постоянная величина, зависящая от емкости конденсатора и времени восстановления тирис З гора.Цель изобретения - повышение точности.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для моделирования рф нервной клетки, содержащее и ячеек, каждая из которых включает накопитель и нагрузочный резистор и источник питания, введены резисторы связи, а накопитель каждой ячейки выполнен в 3 виде параметрического диода, анод которого соединен с одним выводом нагрузочного резистора своей ячейки, другой вывод которого подключен" к шине нулевого потенциала, катод пара- Зр метрического диода каждой ячейки соединен с положительным полюсом источника питания, катод параметрического. диода предыдущей ячейки через соответствующий резистор связи соединен с катодом параметрического диода последующей ячейки. На чертеже дан общий вид предлагае. мого устройства.Устройство состоит из и последовательности ячеек 1, условно обозначенных на чертеже пунктиром, причем число ячеек неограничено . Каждая ячейка содержит параметрический диод 243 и нагрузочный резистор 3. Устройство включено в цепь источника питания ячейки соединяются между собой резисторами связи 5.При подаче напряжения от источника питания 4 на последовательность ячеек, в каждой ячейке напряжение распределяется между параметрическим диодом 2 и. резистором 3 пропорционально сопротивлению утечки диода 2 и ре", зистору . Причем величина напряжения И источника питания 4 выбирается таким образом, чтобы напряжение на диоде 2 было меньше напряжения сры 9 4ва О ,т,е. напряжение, при которомемкость диода увеличивается с ростомколичества заряда как о "ф где сС0.При подаче входного импульса напряжения на первую ячейку напряжение надиоде 2 достигает напряжения срыва 0 ,при этом емкость увеличивается с увеличением количества зарядаи дельнейшая зарядка емкости сопровождается падением напряжения на ней,а следовательно, увеличением напряжения на резисторе 3 до тех пор, поканапряжение на диоде 2 не упадет донапряжения срыва Опри которомувеличение заряда на емкости вновьприводит к увеличению напряжения.Далее происходит дальнейшая зарядкаемкости и через время, определяемоепостоянной времени цепи ячейки надиоде 2, вновь установится напряжение, определяемое отношением сопротивлений диода 2 и резистора 3, Таким образом, диод 2 играет роль инакопителя энергии, и электрическогоключа. В течение времени, когдадиод 2 переключен в состояние с большой емкостью, напряжение на нагрузочном резисторе первой ячейки увеличивается и на соседнюю, вторую ячейкучерез резистор 5 передается импульснапряжения, достаточный для переключения ее диода 2 в состояние с большой емкостью, и импульс передаетсяна третью ячейку, В результате импульс распространяется по последовательности ячеек беэ затухания, каки в аксоне нервной клеткиС нагрузочного резистора 3 последней ячейки снимается выходной импульс такойже амплитуды, как и с первой ячейки.Выходной импульс является аналогомпотенциала действия нервной клетки. Под быстродействием нейристора понимается промежуток времени после прохождения импульса, в течение которого нейристор нечувствителен к возбуждению, Быстродействие нейристора является аналогом рефрактерного периода нервной клетки, Быстродействие предлагаемого устройства определяется постоянной времени цепи ячейки РС, где Р- сопротивление резистора 3, С - емкость параметрического диода 2, зависящая от напряжения.При изменении напряжения питания изменяется емкость диода 2, а следовательно, и постоянная времени. При изменении постоянной времени изменяется89 Формула изобретения время рассасывания накопленного при прохождении импульса в диоде 2 заряда. Таким образом, быстродействие нейристора регулируется напряжением источника питания и.нагрузочного резистора.В частном случае параметрическим диодом может служить электрический плазменный зонд. Электрический плазменный зонд представляет собой металлическую проволоку, впаянную в стеклянную трубку и погруженную- в газовую плазму, вторым электродом зонда служит электрод, имеющий потенциал плазмы (например, анод газоразрядной трубки); 1(аждая ячейка в частном случае содержит плазменный. зонд и нагрузочный резистор, ячейки соединяются последовательно резисторами связи, При подаче импульса напряжения на первый зонд на нем генерируется собственный импульс, который через сопротивление резистора связи передается на второй зонд, второй зонд генерирует при этом собственный им.пульс такой же амплитуды, как и пер- вый. Таким образом, импульс распространяется по последовательности зондов без затухания. Регулировкой напряжения питания изменяется амплитуда распространяющегося импульса, быстродействие определяется напряжением смещения зондов относительно анода.Таким образом, предлагаемое устройство обладает свойствами нервной 8159 6клетки и позволяет в широких пределахуправлять амплитудой распространяющегося импульса и быстродействием,более полно моделируя клетку. Устройство для моделирования нерво ной клетки, содержащее и ячеек, каж-,дая из которых включает накопительи нагрузочный резистор,и источникпитания, о т л и ц а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точносз ти, в него введены резисторы связи,а накопитель каждой ячейки выполненв виде параметрического диода, анодкоторого соединен с одним выводомнагрузочного резистора своей ячейки,10 другой вывод которого подключен кшине нулевого потенциала, катод параметрического диода каждой ячейкисоединен с положительным полюсомисточника питания, катод параметри 2 з цеского диода предыдущей ячейки черезсоответствующий резистор связи соединен с катодом параметрического диода последующей ячейки.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1.Золотарев В.ф. Безвакуумныеаналоги телевизионных трубок. М.,898159 Составитель И,ДубининаРедактор В.Бобков Твхред И. Надь Корректор Л.ШеньЗаказ 1 илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная 2/67 Тираж 731НИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 13035, Москва, Ж, Рауаск одписноеета СССРытийя наб., д.