CN109683024B - 神经元仿生电路和电容检测系统 - Google Patents

神经元仿生电路和电容检测系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于电容检测技术领域，提供一种神经元仿生电路和电容检测系统。该检测系统包括：脉冲控制模块，用于向第一微分电路和神经元仿生电路发送模拟脉冲信号；神经元仿生电路，用于根据模拟脉冲信号向第二微分电路发送被测电容的神经元仿生脉冲；第一微分电路，用于对模拟脉冲信号进行微分；第二微分电路，用于对神经元仿生脉冲进行微分；计数器，用于根据神经元仿生脉冲的微分信号对模拟脉冲信号的微分信号进行计数得到目标电容计数序列，脉冲控制模块根据目标电容计数序列确定被测电容的电容值。本发明的仿生电路成本小、功耗低，克服了传统电容测量电路稳定性不好、零点漂移大等缺点，电容检测系统的精度更高，测量电容的绝对误差稳定。

Description

神经元仿生电路和电容检测系统
技术领域
本发明属于仿生电路领域，更具体地说，是涉及一种神经元仿生电路和电容检测系统。
背景技术
电容式传感器以其结构简单、耐高温、抗干扰及非侵入性等特点，广泛应用于液位、浓度、湿度、压力、位移和流量等信号检测，极大方便了我们的生活，同时对于不同应用环境，人们也提出很多测量电容的方法，例如：直流充放电式电容测量方式、交流电桥电容测量方法、运放式电容测量方式和交流激励式电容测量方法等。随着电容式传感器的快速发展，以及电容式传感器所处电磁环境日趋复杂，对电容信号测量系统提出了越来越高的要求。
传统电容测量电路易受环境的影响，电容测量的绝对误差不稳定，零点漂移大等，电容测量的精度低。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种神经元仿生电路和电容检测系统，旨在解决现有技术中传统电容测量电路的绝对误差不稳定，零点漂移大，测量精度低的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种神经元仿生电路，包括：测试端、电流源、钠通道模块、第一钾通道模块和第二钾通道模块；其中，被测电容与所述测试端连接；
所述电流源，与所述测试端连接，用于接收外部信号源的模拟脉冲信号，输出电流脉冲信号，并对所述被测电容充电，以使所述被测电容两端形成膜电压；
所述钠通道模块，分别与所述测试端、所述第一钾通道模块和所述第二钾通道模块并联，用于在所述膜电压大于第一预设电压时输出钠通道电流；
所述第一钾通道模块，用于根据所述电流源输出的电流脉冲、所述钠通道电流进行充电，在充电电压大于第二预设电压时输出第一钾通道电流；
所述第二钾通道模块，用于在所述膜电压大于第三预设电压时输出第二钾通道电流；
所述测试端还用于根据所述电流源输出的电流脉冲信号、所述钠通道电流、所述第一钾通道电流和所述第二钾通道电流输出被测电容的神经元仿生脉冲。
可选的，所述钠通道模块包括：第一端、第二端、二极管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻和模拟钠通道平衡电压的电压源；
所述测试端包括正端和负端；所述钠通道模块的第一端与所述测试端的正端连接，所述钠通道模块的第二端与所述测试端的负端连接；
所述二极管的阳极分别与所述钠通道模块的第一端和所述第二三极管的集电极连接，所述二极管的阴极与所述第一三极管的基极连接；
所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极通过所述第一电阻分别与所述钠通道模块的第二端、所述模拟钠通道平衡电压的电压源的第二端和地端连接；
所述第二三极管的集电极与所述钠通道模块的第一端连接，所述第二三极管的发射极通过所述第二电阻与所述模拟钠通道平衡电压的电压源的第一端连接。
可选的，所述第一钾通道模块包括：第一端、第二端、第三电阻、第四电阻、第三三极管、第一电容和模拟钾通道平衡电压的电压源；
所述第一钾通道模块的第一端与所述测试端的正端连接，所述第一钾通道模块的第二端与所述测试端的负端连接；
所述第三电阻的第一端分别与所述第一钾通道模块的第一端和所述第四电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第三三极管的集电极连接；
所述第三三极管的基极分别与所述第四电阻的第二端和所述第一电容的第一端连接，所述第三三极管的发射极通过所述模拟钾通道平衡电压的电压源与所述第一钾通道模块的第二端、所述第一电容的第二端和地端连接。
可选的，所述第二钾通道模块包括：第一端、第二端、第五电阻、第六电阻、第四三极管、第五三极管和第二电容；
所述第二钾通道模块的第一端与所述测试端的正端连接，所述第二钾通道模块的第二端与所述测试端的负端连接；
所述第四三极管的基极分别与所述第二钾通道模块的第一端连接，所述第四三极管的集电极与所述第五电阻的第一端连接，所述第四三极管的发射极与所述第五三极管的集电极连接；
所述第五三极管的基极分别与所述第五电阻的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第五三极管的发射极通过所述第六电阻接地；
所述第二电容的第二端接地。
可选的，所述神经元仿生电路还包括：泄放电阻；
所述泄放电阻与所述被测电容并联，用于泄放所述被测电容的电压。
本发明实施例的第二方面提供了一种电容检测系统，包括：脉冲控制模块、第一微分电路、第二微分电路和计数器，还包括如实施例的第一方面提供的任一种所述的神经元仿生电路；
其中，所述脉冲控制模块，分别与所述第一微分电路和所述神经元仿生电路连接，用于分别向所述第一微分电路和所述神经元仿生电路发送模拟脉冲信号；
所述神经元仿生电路，分别与被测电容和所述第二微分电路连接，用于根据所述模拟脉冲信号向所述第二微分电路发送被测电容的神经元仿生脉冲；
所述第一微分电路，与所述计数器的时钟端连接，用于对所述模拟脉冲信号进行微分，并向所述计数器发送第一脉冲信号；
所述第二微分电路，与所述计数器的复位端连接，用于对所述神经元仿生脉冲进行微分，并向所述计数器发送第二脉冲信号；
所述计数器，与所述脉冲控制模块连接，用于根据所述第二脉冲信号对所述第一脉冲信号计数，得到目标电容计数序列；所述脉冲控制模块根据所述目标电容计数序列确定被测电容的电容值。
可选的，所述脉冲控制模块：包括：脉冲发生单元、数模转换单元和存储单元；
所述脉冲发生单元，用于向所述数模转换单元发送数字脉冲信号；
所述数模转换单元，用于将所述数字脉冲信号转换为模拟脉冲信号并发送给所述第一微分电路和所述神经元仿生电路；
所述存储单元，用于存储所述目标电容计数序列，并根据所述目标电容计数序列确定所述被测电容的电容值。
可选的，所述存储单元具体用于：
存储所述目标电容计数序列和多个标定电容计数序列；
利用二分法将所述目标电容计数序列与所述多个标定电容计数序列进行匹配，根据匹配结果确定所述目标信息。
可选的，所述电容检测系统还包括：用于对所述神经元仿生脉冲进行整形的整形电路；
所述神经元仿生电路通过所述整形电路与所述第二微分电路连接。
可选的，所述电容检测系统还包括：用于显示所述被测电容的电容值的显示模块；
所述显示模块与所述脉冲控制模块连接。
本发明实施例中神经元仿生电路和电容检测系统与现有技术相比的有益效果在于：神经元仿生电路成本小、功耗低，即通过模拟脉冲信号对被测电容充电，然后根据电流源输出的电流脉冲信号、钠通道模块、第一钾通道模块和第二钾通道模块输出被测电容的神经元仿生脉冲，即通过神经元仿生电路输出的动作电位特征检测电容值，克服了传统电容测量电路稳定性不好、零点漂移大等缺点；计数器根据神经元仿生脉冲的微分信号对第一脉冲信号进行计数，得到目标电容计数序列，最后脉冲控制模块根据目标电容计数序列确定被测电容的电容值，通过计数方法检测电容值，减小了外界信号的干扰，电容测量精度更高，测量电容的绝对误差稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的神经元仿生电路的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的神经元仿生电路的电路示意图；
图3为本发明实施例提供的电流源的电路示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种电流源的电路示意图；
图5为本发明实施例提供的电容检测系统的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的另一种电容检测系统的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的第一脉冲信号和第二脉冲信号的示意图；
图8为本发明实施例提供的标定电容计数序列与电容值的对应关系示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
参见图1，本发明实施例提供的一种神经元仿生电路，包括：测试端10、电流源20、钠通道模块30、第一钾通道模块40和第二钾通道模块50。被测电容与测试端10连接，电流源20与测试端10连接，钠通道模块30分别与测试端10、第一钾通道模块40和第二钾通道模块50并联。
其中，电流源20用于接收外部信号源的模拟脉冲信号，并输出电流脉冲信号，对所述被测电容充电，以使所述被测电容两端形成膜电压；钠通道模块30用于在所述膜电压大于第一预设电压时输出钠通道电流；第一钾通道模块40用于根据所述电流源输出的电流脉冲信号、所述钠通道电流进行充电，在充电电压大于第二预设电压时输出第一钾通道电流；第二钾通道模块50用于在所述膜电压大于第三预设电压时输出第二钾通道电流；测试端10根据所述电流源输出的电流脉冲、所述钠通道电流、所述第一钾通道电流和所述第二钾通道电流输出被测电容的神经元仿生脉冲。
神经元仿生电路是一种一种模拟生物神经元细胞膜上动作电位产生和传导特性、可以产生类神经元动作电位脉冲的电路。示例性的，外部信号源产生方波脉冲r(模拟脉冲信号)，电流源20将方波脉冲r转换成电流脉冲信号对被测电容进行充电，然后经过钠通道模块、第一钾通道模块和第二钾通道模块输出被测电容的神经元仿生脉冲，该神经元仿生脉冲为连续的、非周期性的类生物神经元的动作电位脉冲δ。
实际应用中，被测电容可以是任意类型的电容，既可以是极性电容，也可以是非极性电容，既可以是大容量电容，也可以是微小容量的电容。
上述神经元仿生电路成本小、功耗低，即通过模拟脉冲信号对被测电容充电，然后根据钠通道模块30、第一钾通道模块40和第二钾通道模块50输出被测电容的神经元仿生脉冲，即通过神经元仿生电路输出的动作电位特征检测电容值，克服了传统电容测量电路稳定性不好、零点漂移大等缺点，减小了外界信号的干扰，进而提高了电容测量精度。
一个实施例中，电流源20可以为电流泵，例如Howland电流泵。
可选的，参见图3，电流泵可以包括电阻Rx1、电阻Rx2、电阻Ry1、电阻Ry2和运放器U1。电阻Rx1的第一端接地，第二端与运放器U1的反相输入端连接；电阻Rx2的第一端与脉冲输入端口连接，第二端分别与运放器U1的正相输入端和钠通道模块30第一端连接；运放器U1的反相输入端通过电阻Ry1与运放器U1的输出端连接，运放器U1的正相输入端通过电阻Ry2与运放器U1的输出端连接。
可选的，参见图4，电流泵还可以包括电阻Rx1、电阻Rx2、电阻Rx3、电容Cx、电阻Ry1、电阻Ry2、电阻Ry2、电容Cy和运放器U2。
电阻Ry1的第一端接地，第二端分别与运放器U2的反相输入端、电阻Ry2的第一端和电容Cy的第一端连接；电阻Ry2的第二端分别与电容Cy的第二端和电阻Ry3的第一端连接，电阻Ry3的第二端分别与运放器U2的输出端和电阻Rx3的第一端连接；电阻Rx1的第一端与脉冲输入端口连接，第二端分别与运放器U2的正相输入端、电阻Rx2的第一端和电容Cx的第一端连接，电阻Rx2的第二端分别与电容Cx的第二端、电阻Rx3的第二端和钠通道模块30连接。
电流泵接收外部信号源的模拟电压脉冲信号，并输出与模拟电压脉冲信号相同频率与脉宽的电流脉冲信号对所述被测电容充电，具有结构简单、功耗低的特点。
一个实施例中，参见图2，所述神经元仿生电路还包括：泄放电阻Rn。泄放电阻Rn与被测电容并联，用于泄放所述被测电容的电压。
一个实施例中，钠通道模块30包括：第一端、第二端、二极管D1、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2和模拟钠通道平衡电压的电压源VNa。
测试端10包括正端和负端；钠通道模块30的第一端与测试端10的正端连接，钠通道模块30的第二端与测试端10的负端连接。
二极管D1的阳极分别与第二三极管Q2的集电极和钠通道模块30的第一端连接，二极管D1的阴极与第一三极管Q1的基极连接。
第一三极管Q1的集电极与第二三极管Q2的基极连接，第一三极管Q1的发射极通过第一电阻R1分别与钠通道模块30的第二端、模拟钠通道平衡电压的电压源VNa的第二端和地端连接。
第二三极管Q2的集电极与钠通道模块30的第一端连接，第二三极管Q2的发射极通过第二电阻R2与模拟钠通道平衡电压的电压源VNa的第一端连接。
具体的，所述电流源输出的电流脉冲信号对被测电容充电，并在被测电容两端形成膜电压，膜电压逐渐升高，直到超过第一三极管Q1的开启电压(第一预设电压)，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2也导通，模拟钠通道平衡电压的电压源VNa经第二电阻R2和第二三极管Q2产生正的钠通道电流输出，膜电压快速升高，模拟了生物神经元细胞膜外钠离子迅速内流而使膜电压快速升高的去极化过程。
可选的，参见图2，第一钾通道模块40包括：第一端、第二端、第三电阻R3、第四电阻R4、第三三极管Q3、第一电容C1和模拟钾通道平衡电压的电压源VK。
第三电阻R3的第一端分别与第四电阻R4的第一端和第一钾通道模块40的第一端连接，第三电阻R3的第二端与第三三极管Q3的集电极连接。
第三三极管Q3的基极分别与第四电阻R4的第二端和第一电容C1的第一端连接，第三三极管Q3的发射极通过模拟钾通道平衡电压的电压源VK与第一钾通道模块40的第二端、第一电容C1的第二端和地端连接。
具体的，钠通道电流和电流泵输出的模拟电流脉冲信号通过第四电阻R4对第一电容C1充电，在第一电容C1两端的电压大于第三三极管Q3的开启电压(第二预设电压)时，第三三极管Q3导通，模拟钾通道平衡电压的电压源VK产生负的钾通道电流(第一钾通道电流)，被测电容根据钾通道电流快速放电，膜电压迅速下降。
可选的，参见图2，第二钾通道模块50包括：第一端、第二端、第五电阻R5、第六电阻R6、第四三极管Q4、第五三极管Q5和第二电容C2。
第四三极管Q4的基极与第二钾通道模块50的第一端连接，第四三极管Q4的集电极与第五电阻R5的第一端连接，第四三极管Q4的发射极与第五三极管Q5的集电极连接。
第五三极管Q5的基极分别与第五电阻R5的第二端和第二电容C2的第一端连接，第五三极管Q5的发射极通过所述第六电阻R6接地；第二电容C2的第二端接地。
具体的，当膜电压大于第四三极管Q4的开启电压(第三预设电压)，第四三极管Q4导通，则从第四三极管Q4的基极流到集电极的电流通过第五电阻R5对第二电容C2缓慢充电，其中第二电容C2的电容值小于第一电容C1的电容值，因此第二电容C2的电压上升快，当第二电容C2两端电压大于第五三极管Q5的开启电压时，第五三极管Q5导通，第二电容C2通过第五三极管Q5的基极和发射极开始放电，产生第二钾通道电流，使膜电压降低。
测试端10根据上述电流源模块10输出的电流脉冲信号、钠通道模块30输出钠通道电流、第一钾通道模块40输出第一钾通道电流和第二钾通道模块输出第二钾通道电流的过程中进行充放电，输出被测电容对应的神经元仿生脉冲。
上述实施例中，神经元仿生电路成本小、功耗低，即通过模拟脉冲信号对被测电容充电，然后根据钠通道模块30、第一钾通道模块40和第二钾通道模块50输出被测电容对应的神经元仿生脉冲，即通过神经元仿生电路输出的动作电位特征检测电容值，克服了传统电容测量电路稳定性不好、零点漂移大等缺点，减小了外界信号的干扰，进而提高了电容测量精度。
实施例二
基于上述实施例一提供的神经元仿生电路，本实施例提供了的一种电容检测系统。参见图5，所述电容检测系统包括：脉冲控制模块100、第一微分电路200、第二微分电路400和计数器500，还包括如上述实施例一提供的任一种所述的神经元仿生电路300。
脉冲控制模块100分别与第一微分电路200和神经元仿生电路300连接，神经元仿生电路300分别与被测电容和第二微分电路400连接，第一微分电路200与计数器500的时钟端连接，第二微分电路400与计数器500的复位端连接，计数器500与脉冲控制模块100连接。
其中，脉冲控制模块100用于分别向第一微分电路200和神经元仿生电路300发送模拟脉冲信号；神经元仿生电路300用于根据所述模拟脉冲信号向第二微分电路400发送被测电容对应的神经元仿生脉冲；第一微分电路200用于对所述模拟脉冲信号进行微分，并向计数器500发送第一脉冲信号；第二微分电路400用于对所述神经元仿生脉冲进行微分，并向计数器500发送第二脉冲信号。
计数器500用于根据所述第二脉冲信号对所述第一脉冲信号计数，得到目标电容计数序列；脉冲控制模块100根据所述目标电容计数序列确定被测电容的电容值。
示例性的，被测电容与神经元仿生电路300连接后，脉冲控制模块100向第一微分电路200和神经元仿生电路300发送方波脉冲r，神经元仿生电路300根据方波脉冲r(如图2中电流源20输入的脉冲r)向第二微分电路400发送被测电容对应的神经元仿生脉冲δ(如图2中输出端输出的脉冲δ)。方波脉冲r经过第一微分电路200转换成相同周期的第一脉冲信号r'，神经元仿生脉冲δ经过第二微分电路400转换成第二脉冲信号δ'，第一脉冲信号r'与第二脉冲信号δ'在时间上的关系如图7所示。
计数器500的时钟端在接收到第一脉冲信号r'的上升沿时计数并锁存，当复位端接收到第二脉冲信号δ'的上升沿时对计数值清零，计数器500的时钟端对第一脉冲信号r'重新计数并锁存，一直循环，直至第二脉冲信号δ'传输完成，则得到目标电容计数序列，目标电容计数序列不会受到其他电路的信号干扰，与脉冲信号频率有关，绝对误差较稳定；最后脉冲控制模块100根据所述目标电容计数序列确定被测电容的电容值。方波脉冲r的频率越高，计数器500计数频率越高，序列的维数越大，则电容测量精度越高。
其中，被测电容可以是任意类型的电容，既可以是极性电容，也可以是非极性电容，既可以是大容量电容，也可以是微小容量的电容。
上述电容检测系统，神经元仿生电路300成本小、功耗低，即通过模拟脉冲信号对被测电容充电，然后经过钠通道模块、第一钾通道模块和第二钾通道模块程输出被测电容对应的神经元仿生脉冲，克服了传统电容测量电路稳定性不好、零点漂移大等缺点；计数器500根据神经元仿生电路输出的神经元仿生脉冲的微分信号，对第一脉冲信号进行计数，得到目标电容计数序列，最后脉冲控制模块100根据目标电容计数序列确定被测电容的电容值，通过计数方法检测电容值，减小了外界信号的干扰，电容测量精度更高，测量电容的绝对误差稳定。
可选的，计数器500可以为十进制计数器，例如CD4017型号的计数器等。
一个实施例中，参见图6，脉冲控制模块100可以包括：脉冲发生单元110、数模转换单元120和存储单元130。
脉冲发生单元110用于向数模转换单元120发送数字脉冲信号；数模转换单元120用于将所述数字脉冲信号转换为模拟脉冲信号并发送给第一微分电路200和神经元仿生电路300；存储单元130，用于存储所述目标电容计数序列，并根据所述目标电容计数序列确定所述被测电容的电容值。
脉冲控制模块100还可以用来控制计数器500的启动。脉冲控制模块100可以由单片机、ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集处理器)、FPGA(Field ProgrammableGate Array，现场可编程门阵列)等微控制器来实现，例如，脉冲控制模块100可以为ARMSTM32F103ZET6型号的微控制器。
可选的，存储单元130具体用于：存储所述目标电容计数序列和多个标定电容计数序列；利用二分法将所述目标电容计数序列与所述多个标定电容计数序列进行匹配，根据匹配结果确定所述目标信息。
标定电容计数序列是指预先将多个已知电容值的电容经过神经元仿生电路并进行计数后得到的序列。在被测电容得到目标电容计数序列后，将目标电容计数序列与多个标定电容计数序列进行一一匹配，由于标定电容计数序列较多，所以本实施例采用二分法将目标电容计数序列与多个标定电容计数序列进行匹配，根据匹配结果确定所述目标信息，即在标定电容计数序列中找到与目标电容计数序列相同的序列，即确定了该目标信息。
一个实施例中，所述电容检测系统还包括：整形电路600。神经元仿生电路300通过整形电路600与第二微分电路400连接，整形电路600用于对所述神经元仿生脉冲进行整形，减少神经元仿生脉冲的噪声和干扰，提高电容测量的准确性。
一个实施例中，所述电容检测系统还包括：显示模块700。显示模块700与脉冲控制模块100连接，用于显示所述被测电容的电容值。
具体的，神经元仿生电路300每输出一个神经元仿生脉冲δi，计数器500得到一个计数值Si，将获取的计数值按获取的时间前后进行排列，则构成一组目标电容计数序列Seqx＝{S1S2S3…Si…}。同时脉冲控制模块100存储标定电容计数序列与电容值的对应关系，每一组标定电容计数序列对应一个电容值，如图8所示，具体可以参见表1，为标定电容计数序列与标准电容值的对应关系。
表1标定电容计数序列与标准电容值的对应关系
然后存储单元130利用二分法将目标电容计数序列Seqx与多个标定电容计数序列进行匹配，根据匹配结果确定所述被测电容的电容值，即可得到获取目标电容计数序列Seqx所对应的电容值，并将其在显示模块700中显示出来。脉冲控制模块100输出的模拟脉冲信号频率越高，则获取的被测标准电容的标定电容计数序列和目标电容计数序列的维度也就越大，电容测量精度也就越高，其精度可以达到1ppm。
上述实施例中，神经元仿生电路300成本小、功耗低，即通过模拟脉冲信号对被测电容充电，然后经过钠通道模块、第一钾通道模块和第二钾通道模块程输出被测电容对应的神经元仿生脉冲，即通过神经元仿生电路输出的动作电位特征检测电容值，克服了传统电容测量电路稳定性不好、零点漂移大等缺点；计数器500根据神经元仿生脉冲的微分信号对第一脉冲信号进行计数，得到目标电容计数序列，最后脉冲控制模块100根据目标电容计数序列确定被测电容的电容值，通过计数方法检测电容值，减小了外界信号的干扰，电容测量精度更高，测量电容的绝对误差稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种神经元仿生电路，其特征在于，包括：测试端、电流源、钠通道模块、第一钾通道模块和第二钾通道模块；其中，被测电容与所述测试端连接；
所述电流源，与所述测试端连接，用于接收外部信号源的模拟脉冲信号，并输出电流脉冲信号对所述被测电容充电，以使所述被测电容两端形成膜电压；
所述钠通道模块，分别与所述测试端、所述第一钾通道模块和所述第二钾通道模块并联，用于在所述膜电压大于第一预设电压时输出钠通道电流；
所述第一钾通道模块，用于根据所述电流源输出的电流脉冲信号及所述钠通道电流进行充电，在充电电压大于第二预设电压时输出第一钾通道电流；
所述第二钾通道模块，用于在所述膜电压大于第三预设电压时输出第二钾通道电流；
所述测试端还用于根据所述电流源输出的电流脉冲信号、所述钠通道电流、所述第一钾通道电流和所述第二钾通道电流输出被测电容的神经元仿生脉冲；
所述第二钾通道模块包括：第一端、第二端、第五电阻、第六电阻、第四三极管、第五三极管和第二电容；所述第二钾通道模块的第一端与所述测试端的正端连接，所述第二钾通道模块的第二端与所述测试端的负端连接；所述第四三极管的基极分别与所述第二钾通道模块的第一端连接，所述第四三极管的集电极与所述第五电阻的第一端连接，所述第四三极管的发射极与所述第五三极管的集电极连接；所述第五三极管的基极分别与所述第五电阻的第二端和所述第二电容的第一端连接，所述第五三极管的发射极通过所述第六电阻接地；所述第二电容的第二端接地。
2.如权利要求1所述的神经元仿生电路，其特征在于，所述钠通道模块包括：第一端、第二端、二极管、第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻和模拟钠通道平衡电压的电压源；
所述测试端包括正端和负端；所述钠通道模块的第一端与所述测试端的正端连接，所述钠通道模块的第二端与所述测试端的负端连接；
所述二极管的阳极分别与所述钠通道模块的第一端和所述第二三极管的集电极连接，所述二极管的阴极与所述第一三极管的基极连接；
所述第一三极管的集电极与所述第二三极管的基极连接，所述第一三极管的发射极通过所述第一电阻分别与所述钠通道模块的第二端、所述模拟钠通道平衡电压的电压源的第二端和地端连接；
所述第二三极管的集电极与所述钠通道模块的第一端连接，所述第二三极管的发射极通过所述第二电阻与所述模拟钠通道平衡电压的电压源的第一端连接。
3.如权利要求1所述的神经元仿生电路，其特征在于，所述第一钾通道模块包括：第一端、第二端、第三电阻、第四电阻、第三三极管、第一电容和模拟钾通道平衡电压的电压源；
所述第一钾通道模块的第一端与所述测试端的正端连接，所述第一钾通道模块的第二端与所述测试端的负端连接；
所述第三电阻的第一端分别与所述第一钾通道模块的第一端和所述第四电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述第三三极管的集电极连接；
所述第三三极管的基极分别与所述第四电阻的第二端和所述第一电容的第一端连接，所述第三三极管的发射极通过所述模拟钾通道平衡电压的电压源与所述第一钾通道模块的第二端、所述第一电容的第二端和地端连接。
4.如权利要求1至3任一项所述的神经元仿生电路，其特征在于，所述神经元仿生电路还包括：泄放电阻；
所述泄放电阻与所述被测电容并联，用于泄放所述被测电容的电压。
5.一种电容检测系统，其特征在于，包括：脉冲控制模块、第一微分电路、第二微分电路和计数器，还包括如权利要求1至4任一项所述的神经元仿生电路；
其中，所述脉冲控制模块，分别与所述第一微分电路和所述神经元仿生电路连接，用于分别向所述第一微分电路和所述神经元仿生电路发送模拟脉冲信号；
所述神经元仿生电路，分别与被测电容和所述第二微分电路连接，用于根据所述模拟脉冲信号向所述第二微分电路发送被测电容的神经元仿生脉冲；
所述第一微分电路，与所述计数器的时钟端连接，用于对所述模拟脉冲信号进行微分，并向所述计数器发送第一脉冲信号；
所述第二微分电路，与所述计数器的复位端连接，用于对所述神经元仿生脉冲进行微分，并向所述计数器发送第二脉冲信号；
所述计数器，与所述脉冲控制模块连接，用于根据所述第二脉冲信号对所述第一脉冲信号计数，得到目标电容计数序列；所述脉冲控制模块根据所述目标电容计数序列确定被测电容的电容值。
6.如权利要求5所述的电容检测系统，其特征在于，所述脉冲控制模块：包括：脉冲发生单元、数模转换单元和存储单元；
所述脉冲发生单元，用于向所述数模转换单元发送数字脉冲信号；
所述数模转换单元，用于将所述数字脉冲信号转换为模拟脉冲信号并发送给所述第一微分电路和所述神经元仿生电路；
所述存储单元，用于存储所述目标电容计数序列，并根据所述目标电容计数序列确定所述被测电容的电容值。
7.如权利要求6所述的电容检测系统，其特征在于，所述存储单元具体用于：
存储所述目标电容计数序列和多个标定电容计数序列；
利用二分法将所述目标电容计数序列与所述多个标定电容计数序列进行匹配，根据匹配结果确定目标信息；其中，所述目标信息为所述多个标定电容计数序列中与所述目标电容计数序列相同的序列。
8.如权利要求5至7任一项所述的电容检测系统，其特征在于，所述电容检测系统还包括：用于对所述神经元仿生脉冲进行整形的整形电路；
所述神经元仿生电路通过所述整形电路与所述第二微分电路连接。
9.如权利要求5至7任一项所述的电容检测系统，其特征在于，所述电容检测系统还包括：用于显示所述被测电容的电容值的显示模块；
所述显示模块与所述脉冲控制模块连接。
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