传统计算机架构由于存储计算相分离而面临着显著的延时与功耗问题。相比之下,基于人工突触的神经形态系统有望通过借鉴人脑结构以实现高效信息处理。其中,联想学习作为描述动物学习能力的重要机制,其相应的电路设计对构建神经形态系统具有重要的意义。因此,迫切地需要设计与仿真简单通用且功能完善的联想学习电路。联想学习中以巴甫洛夫进行的一级与二级条件反射实验最为基础。然而目前许多使用忆阻器网络来实现巴甫洛夫联想学习的工作,要么无法完整仿生原生物实验的多种情况,要么电路实现过于复杂,并且都未曾研究过多级条件反射。因此,本文基于LiAlOX忆阻器的改进紧凑模型,设计了一种结构简单、功能齐全、通用的联想学习电路。通过仿真成功验证了基于一级与二级条件反射的联想学习,并结合特定的双栅浮栅晶体管模型进一步简化了联想学习电路。本文主要研究工作如下:首先提出了TiN/LiAlOX/Pt忆阻突触器件的紧凑模型。重点针对器件在脉冲作用下的LTP（Long-term potentiation）和LTD（Long-term depression）行为进行了数值建模,同时加入了对保持特性的拟合。通过HSPICE仿真验证了器件模型与实验数据的一致性,分别从直流扫描、LTP/LTD、保持、STDP（Spike-timing dependent plasticity）等方面进行模拟。然后基于上述LiAlOX忆阻突触模型设计了一种拥有互联突触结构的通用前馈联想学习电路,并在HSPICE仿真平台中进行了搭建验证。仿真结果表明,该电路能在突触部分无外围电路的情况下完成基于一级与二级条件反射的联想学习,并完整匹配了巴甫洛夫生物实验中联想的获取、单向性、消退、遗忘等现象。且从一级联想学习至二级联想学习的扩展表明此架构拥有优良的可扩展性。最后进一步分析此电路中突触器件的性能需求,指出器件独特性能可对电路结构进行优化。继而对双栅浮栅晶体管进行紧凑建模,并完成了其突触可塑性与整流特性的HSPICE拟合。由此结合前述特定突触器件的双栅结构与自整流特性,实现对联想学习电路结构的进一步优化。此架构中互联突触部分得到了简化,同时保留了原电路功能完善与高可扩展性的优势。