CN104467679A - 一种高速数字噪声源 - Google Patents
一种高速数字噪声源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104467679A CN104467679A CN201310436695.3A CN201310436695A CN104467679A CN 104467679 A CN104467679 A CN 104467679A CN 201310436695 A CN201310436695 A CN 201310436695A CN 104467679 A CN104467679 A CN 104467679A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- noise source
- frequency
- clock signal
- fpga
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)
Abstract
本发明提供了一种高速数字噪声源，基于FPGA实现，利用振荡器输出一个高频、大抖动时钟信号，然后使用低频纯净时钟信号对产生的高频、大抖动时钟信号进行采样，所得到的信号即为最终所需的噪声源，其中高频、大抖动时钟信号基于奇数个非门构成的环路产生，同时设有控制环路闭合与断开的开关信号，其中心振荡频率在1.5GHz～3GHz的范围内。本发明还提供了高速数字噪声源的冗余设计。本发明的优点在于：解决了基于FPGA的数字噪声源功耗大、输出速率低的问题，有效控制噪声源的功耗，既满足输出速率的要求，也不会使FPGA受到较大的损坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种噪声源的产生，特别是提供了一种基于FPGA的高速数字噪声源的产生方法。
背景技术
现有的产生噪声源的技术方案中，基于现场可编程门阵列(FPGA)的高频噪声源一般是利用振荡器输出一个高频类时钟信号，再用一个较低频率的纯净时钟对其进行采样数字化，然后输出。所产生的高速数字噪声源可用于产生随机数，在保密通信、信息安全、密码学等领域有着诸多应用。
其中，用于产生高频类时钟信号的振荡器通常分为差分振荡器和单端振荡器两种，不同的振荡器对不同噪声源的敏感程度是不一样的。差分振荡器对电源及基底噪声的敏感度不如单端振荡器，呈现出较高的共模抑制比；而单端振荡器极易受到电压摆动或输入信号中直流信号的影响。
根据FPGA的基本组成单元LUT的特性，系统高频类时钟信号频率已然进入GHz量级，其中心频率十分关键。频率过低，会导致最终生成随机数的速率降低或是生成随机数的随机性不能满足要求；如果过高，则使得FPGA底层基本器件开关速度大幅度提高，进而导致局部动态功耗增大，局部温度过高，极有可能使FPGA底层基本器件损坏，致使噪声源功能失效。
因此，对本领域技术人员而言，振荡器在FPGA内部工作时存在功耗大、输出频率低的问题。
发明内容
本发明提出了一种高速数字噪声源，该高速数字噪声源可以解决基于FPGA的高速数字噪声源功耗大、输出速率低的问题。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种高速数字噪声源，该噪声源基于FPGA实现，利用振荡器输出一个高频、大抖动时钟信号，再使用低频纯净时钟对其进行采样，最后输出所得信号，其特征在于：高频、大抖动时钟信号的中心振荡频率在1.5GHz～3GHz的范围内。
进一步地，所述的高频、大抖动时钟信号是基于奇数个非门构成的环路产生的。为了有效控制噪声源的功耗，增加了控制环路闭合、断开的开关信号。
进一步地，所述的高速数字噪声源采用冗余设计，通过噪声源后端实时检测，如果检测到噪声源功能失效，则自动启动冗余噪声源并对功能失效的噪声源进行替换。
本发明的有益效果包括：
1、高频、大抖动时钟信号的中心振荡频率过低，会导致最终生成随机数的速率降低或是生成随机数的随机性不能满足要求；如果过高，则会使FPGA底层基本器件开关速度大幅度提高，导致局部动态功耗增大，局部温度过高，极有可能使FPGA底层基本器件损坏。因此，高频、大抖动时钟信号的中心振荡频率在1.5GHz～3GHz的范围内，既能满足速度的要求，也不至于使FPGA受到较大的损坏。
2、控制环路闭合与断开的开关信号，可以有效控制噪声源的功耗。
3、高速数字噪声源采用冗余设计，可有效防止噪声源功能失效。
具体实施方式
本实施例采用的高速数字噪声源是基于FPGA实现，利用振荡器输出一个高频、大抖动时钟信号，再使用低频纯净时钟对其进行采样，最后输出所得信号。
噪声源的功耗主要由高频、大抖动时钟信号决定，所述的高频、大抖动时钟信号的产生是基于奇数个非门构成的环路。其中，为了控制噪声源的动态功耗，所述的噪声源增加了控制环路闭合与断开的开关信号。
噪声源是通过低频纯净时钟采样高频、大抖动时钟信号实现的，这里的高频、大抖动时钟信号的中心振荡频率尤为关键。如果过低，可能导致最终生成随机数的速率降低或是生成随机数的随机性不能满足要求；而过高，则会使FPGA底层基本器件开关速度大幅度提高，进而导致局部动态功耗增大，局部温度过高，极有可能使FPGA底层基本器件损坏。综上，本发明所述的高频、大抖动时钟信号的中心振荡频率控制在1.5GHz～3GHz的范围内，既能满足速率要求，也不至于使FPGA受到较大的损坏。
为了防止FPGA底层基本器件的局部温度过高而导致的器件损坏，从而致使噪声源功能失效，所述噪声源采用冗余设计，通过噪声源后端实时检测，如果检测到噪声源功能失效，则自动启动冗余噪声源并对功能失效的噪声源进行替换。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高速数字噪声源，该噪声源基于FPGA实现，利用振荡器输出一个高频、大抖动时钟信号，再使用低频纯净时钟对其进行采样，最后输出所得信号，其特征在于：高频、大抖动时钟信号的中心振荡频率在1.5GHz～3GHz的范围内。
2.如权利要求1所述的一种高速数字噪声源，其特征在于：所述的高频、大抖动时钟信号是基于奇数个非门构成的环路产生的，同时增加了控制环路闭合、断开的开关信号。
3.如权利要求1所述的一种高速数字噪声源，其特征在于：所述的噪声源采用冗余设计，通过噪声源后端实时检测，如果检测到噪声源功能失效，则自动启动冗余噪声源并对功能失效的噪声源进行替换。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310436695.3A CN104467679A (zh) | 2013-09-14 | 2013-09-14 | 一种高速数字噪声源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310436695.3A CN104467679A (zh) | 2013-09-14 | 2013-09-14 | 一种高速数字噪声源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104467679A true CN104467679A (zh) | 2015-03-25 |
Family
ID=52913172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310436695.3A Pending CN104467679A (zh) | 2013-09-14 | 2013-09-14 | 一种高速数字噪声源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104467679A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110808728A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-18 | 天津津航计算技术研究所 | 基于高速动态比较器的随机信号发生方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1949708A (zh) * | 2006-11-10 | 2007-04-18 | 华为技术有限公司 | 随机数发生装置、方法及对应的数据交互系统 |
| CN102662625A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-09-12 | 国网电力科学研究院 | 一种真随机数发生器及其实现方法 |
| US8321773B1 (en) * | 2008-10-31 | 2012-11-27 | Altera Corporation | Hardware true random number generator in integrated circuit with tamper detection |
-
2013
- 2013-09-14 CN CN201310436695.3A patent/CN104467679A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1949708A (zh) * | 2006-11-10 | 2007-04-18 | 华为技术有限公司 | 随机数发生装置、方法及对应的数据交互系统 |
| US8321773B1 (en) * | 2008-10-31 | 2012-11-27 | Altera Corporation | Hardware true random number generator in integrated circuit with tamper detection |
| CN102662625A (zh) * | 2012-04-06 | 2012-09-12 | 国网电力科学研究院 | 一种真随机数发生器及其实现方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张润捷: "一种基于FPGA实现的真随机数发生器", 《中国集成电路》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110808728A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-18 | 天津津航计算技术研究所 | 基于高速动态比较器的随机信号发生方法 |
| CN110808728B (zh) * | 2019-11-19 | 2023-10-20 | 天津津航计算技术研究所 | 基于高速动态比较器的随机信号发生方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105262478B (zh) | 一种基于e‑tspc结构的低功耗2/3分频器电路 | |
| CN104598198B (zh) | 一种真随机数发生器 | |
| CN104769841A (zh) | 用于降低动态功率的时钟门控电路 | |
| CN205318373U (zh) | 一种基于vpx结构的无线实时信号处理板卡 | |
| CN103077746B (zh) | 一种辐射加固设计的寄存器电路 | |
| CN104467679A (zh) | 一种高速数字噪声源 | |
| CN205015881U (zh) | 一种基于相位噪声的可集成真随机数产生装置 | |
| CN203747754U (zh) | 基于电流镜开关逻辑的除二分频器电路及分频器 | |
| CN102215037B (zh) | 一种延迟信号产生电路 | |
| CN109547191A (zh) | 双轨预充电逻辑装置 | |
| CN203191961U (zh) | 一种基于数字电路的真随机数发生器 | |
| CN104714774A (zh) | 一种基于数字电路的真随机数的产生方法 | |
| CN102662626B (zh) | 一种带扰动的混沌双螺旋随机数发生器 | |
| CN103312322A (zh) | 一种本振电路及本振信号产生方法 | |
| CN107294513A (zh) | 晶体振荡器电路 | |
| CN103888090B (zh) | 功率放大装置及应用该功率放大装置的无线信号传送器 | |
| CN206195725U (zh) | 带扩频功能的振荡器电路 | |
| CN104270145A (zh) | 一种多pdn型电流模rm逻辑电路 | |
| CN103825610A (zh) | 基于电流镜开关逻辑的除二分频器电路 | |
| CN208158555U (zh) | 一种脉宽可调的脉冲时钟产生电路 | |
| CN203276255U (zh) | 竞争冒险发生器及系统 | |
| CN104426540B (zh) | 产生均衡占空比信号的vco设备 | |
| CN104901689A (zh) | 一种基于脉冲放大触发电路的高稳定性压控振荡器 | |
| CN205232196U (zh) | 环形振荡器 | |
| CN104917517A (zh) | 用于实现低功耗、宽测量范围时间数字转换器的节能电路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 230088 D3, Hefei Innovation Industrial Park, No. 800 Wangjiang West Road, hi tech Zone, Anhui, China Applicant after: QUANTUM COMMUNICATION TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: 230088 D3, Hefei Innovation Industrial Park, No. 800 Wangjiang West Road, hi tech Zone, Anhui, China Applicant before: Anhui Liangzi Communication Technology Co., Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Gao Hui Document name: Notification of Passing Examination on Formalities |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150325 |