CN202995706U - 一种反馈型高强度真随机数发生器 - Google Patents
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Abstract
一种反馈型高强度真随机数发生器，它涉及随机数发生器领域，它包括真随机数发生器和伪随机数发生器，真随机数发生器的1脚接偏置电压，真随机数发生器的2脚和伪随机数发生器的3脚均与使能EN控制端连接，伪随机数发生器的2脚接时钟信号，真随机数发生器的输出端与伪随机数发生器的1脚连接，伪随机数发生器的输出端与真随机数发生器的3脚连接。它能弥补现有技术的不足，采用真随机数发生器和伪随机数发生器相结合，把所产生的随机数列通过反馈回路反馈至真随机数发生器电路的输入端，进而产生更高强度的随机数；利用伪随机数发生器的较低功耗，降低系统的总体功耗。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种真随机数发生器，具体涉及一种反馈型高强度真随机数发生器。
背景技术：
随机数是没有任何必然性的反映产生的数，其在统计学、密码学、以及信息安全领域和民用领域都发挥着重要的作用，产生随机数有多种不同的方法，这些方法被称为随机数发生器。
随机数最重要的特性是它在产生时后面的那个数与前面的那个数毫无关系。随机数分为真随机和伪随机数两大类。伪随机数列是“似乎”随机的数，实际上是通过一个固定的、可以重复的计算方法产生的，因此并不是真正地随机，但是它们具有类似于随机数的统计特征。其发生器叫做伪随机数发生器。真正的随机数是使用物理现象产生的：比如掷骰子、雨滴散布、核裂变中的现象等等，这种物理性随机数发生器的实现不方便、技术要求复杂。常用的真随机数产生办法是利用电子元件特有的随机噪音(比如，器件内电子的随机抖动等)转化为随机数。在很多关键性应用，比如在密码学和信息安全技术中，都需使用真正的随机数，而且需要数据更随机、即强度更高。
而现有的真随机数发生器产生的随机数强度不高，使用时还存在一定的局限性。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种反馈型高强度真随机数发生器，它能弥补现有技术的不足，采用真随机数发生器和伪随机数发生器相结合，把所产生的随机数列通过反馈回路反馈至真随机数发生器电路的输入端，进而产生更高强度的随机数；利用伪随机数发生器的较低功耗，降低系统的总体功耗。
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案：它包括真随机数发生器1和伪随机数发生器2，真随机数发生器1的1脚接偏置电压，真随机数发生器1的2脚和伪随机数发生器2的3脚均与使能EN控制端连接，伪随机数发生器2的2脚接时钟信号，真随机数发生器1的输出端与伪随机数发生器2的1脚连接，伪随机数发生器2的输出端与真随机数发生器1的3脚连接。
所述的真随机数发生器1还包括高频振荡器1-1、低频振荡器1-2及采样器1-3，高频振荡器1-1的1脚接频率控制信号，使能EN控制端分别与高频振荡器1-1的2脚、低频振荡器1-2的输入端及采样器1-3的2脚连接，采样器1-3的1脚与高频振荡器1-1的输出端连接，低频振荡器1-2连接偏置电压，低频振荡器1-2的输出端与采样器1-3的3脚连接。
所述的高频振荡器1-1工作电压为Vdd，系统工作受使能信号En控制，通过一个五级环形振荡器产生高频振荡信号，环形振荡器通过外部频率控制端的输入信号，控制每级的工作电流，从而产生所需的振荡频率信号。
所述的低频振荡器1-2工作电压为Vdd，系统工作受使能信号En控制，通过一个五级的环形振荡器产生低频振荡信号，由于环形振荡器中每级的工作电流由外部偏置电压(Vref)决定，产生频率信号保持稳定。
所述的采样器1-3工作电压为Vdd，系统工作受使能信号En控制，采样电路是一个典型的D触发器(DFF电路)，其采样频率为低频振荡器的输出频率，采样对象为带有随机上升下降沿抖动特性的的高频振荡器输出信号。
所述的伪随机数发生器2工作电压Vdd，系统受使能信号EN控制，由外部时钟提供同步信号，由一个16位循环移位寄存器和三个异或门电路组成。其中，在16位循环移位寄存器序列的第13寄存器的输出和第15寄存器的输出进行异或操作，其结果和第12寄存器的输出进行异或操作，其结果与外部输入的真随机数列进行异或操作，其结果作为循环移位寄存器中的第16寄存器的输入，该寄存器的输出作为伪随机数产生电路的输出，并且反馈回到第1移位寄存器，作为其输入。
本实用新型能弥补现有技术的不足，采用真随机数发生器和伪随机数发生器相结合，把所产生的随机数列通过反馈回路反馈至真随机数发生器电路的输入端，进而产生更高强度的随机数；利用伪随机数发生器的较低功耗，降低系统的总体功耗。
附图说明：
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型中真随机数发生器1的结构框图；
图3是本实用新型中伪随机数发生器2的结构框图。
具体实施方式：
参看图1-图3，本具体实施方式采用以下技术方案：它包括真随机数发生器1和伪随机数发生器2，真随机数发生器1的1脚接偏置电压，真随机数发生器1的2脚和伪随机数发生器2的3脚均与使能EN控制端连接，伪随机数发生器2的2脚接时钟信号，真随机数发生器1的输出端与伪随机数发生器2的1脚连接，伪随机数发生器2的输出端与真随机数发生器1的3脚连接。
所述的真随机数发生器1还包括高频振荡器1-1、低频振荡器1-2及采样器1-3，高频振荡器1-1的1脚接频率控制信号，使能EN控制端分别与高频振荡器1-1的2脚、低频振荡器1-2的输入端及采样器1-3的2脚连接，采样器1-3的1脚与高频振荡器1-1的输出端连接，低频振荡器1-2连接偏置电压，低频振荡器1-2的输出端与采样器1-3的3脚连接。
所述的高频振荡器1-1工作电压为Vdd，系统工作受使能信号En控制，通过一个五级环形振荡器产生高频振荡信号，环形振荡器通过外部频率控制端的输入信号，控制每级的工作电流，从而产生所需的振荡频率信号。
所述的低频振荡器1-2工作电压为Vdd，系统工作受使能信号En控制，通过一个五级的环形振荡器产生低频振荡信号，由于环形振荡器中每级的工作电流由外部偏置电压(Vref)决定，产生频率信号保持稳定。
所述的采样器1-3工作电压为Vdd，系统工作受使能信号En控制，采样电路是一个典型的D触发器(DFF电路)，其采样频率为低频振荡器的输出频率，采样对象为带有随机上升下降沿抖动特性的的高频振荡器输出信号。
所述的伪随机数发生器2工作电压Vdd，系统受使能信号EN控制，由外部时钟提供同步信号，由一个16位循环移位寄存器和三个异或门电路组成。其中，在16位循环移位寄存器序列的第13寄存器的输出和第15寄存器的输出进行异或操作，其结果和第12寄存器的输出进行异或操作，其结果与外部输入的真随机数列进行异或操作，其结果作为循环移位寄存器中的第16寄存器的输入，该寄存器的输出作为伪随机数产生电路的输出，并且反馈回到第1移位寄存器，作为其输入。
本具体实施方式能弥补现有技术的不足，采用真随机数发生器和伪随机数发生器相结合，把所产生的随机数列通过反馈回路反馈至真随机数发生器电路的输入端，进而产生更高强度的随机数；利用伪随机数发生器的较低功耗，降低系统的总体功耗。
Claims (2)
1.一种反馈型高强度真随机数发生器，其特征在于它包括真随机数发生器(1)和伪随机数发生器(2)，真随机数发生器(1)的1脚接偏置电压，真随机数发生器(1)的2脚和伪随机数发生器(2)的3脚均与使能EN控制端连接，伪随机数发生器(2)的2脚接时钟信号，真随机数发生器(1)的输出端与伪随机数发生器(2)的1脚连接，伪随机数发生器(2)的输出端与真随机数发生器(1)的3脚连接。
2.根据权利要求1所述的一种反馈型高强度真随机数发生器，其特征在于所述的真随机数发生器(1)还包括高频振荡器(1-1)、低频振荡器(1-2)及采样器(1-3)，高频振荡器(1-1)的1脚接频率控制信号，使能EN控制端分别与高频振荡器(1-1)的2脚、低频振荡器(1-2)的输入端及采样器(1-3)的2脚连接，采样器(1-3)的1脚与高频振荡器(1-1)的输出端连接，低频振荡器(1-2)连接偏置电压，低频振荡器(1-2)的输出端与采样器(1-3)的3脚连接。
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