JP3487299B2 - Random number generator and probability generator - Google Patents

Random number generator and probability generator

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JP3487299B2
JP3487299B2 JP2001170945A JP2001170945A JP3487299B2 JP 3487299 B2 JP3487299 B2 JP 3487299B2 JP 2001170945 A JP2001170945 A JP 2001170945A JP 2001170945 A JP2001170945 A JP 2001170945A JP 3487299 B2 JP3487299 B2 JP 3487299B2
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random number
input
channel transistor
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博康 山本
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隆邦 清水
美佐子 鯉渕
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、科学技術計算、ゲ
ーム機、或いは暗号化処理等に利用して好適な乱数発生
装置、およびこの乱数発生装置を使用して構成した確率
発生装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a random number generator suitable for use in scientific and technological calculations, game machines, encryption processing, etc., and a probability generator constructed using this random number generator. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】高度な科学技術計算やゲーム機、或いは
暗号化処理等には乱数の使用が不可欠であり、近年、一
様性(乱数の確率値および出現率に差異が生じないこ
と)を有し、且つ、乱数出現の規則性、前後の相関性、
周期性等を有しない高性能な自然乱数(真性乱数)の発
生装置や確率発生装置の需要が益々増加してきている。
2. Description of the Related Art The use of random numbers is indispensable for advanced scientific and technological calculations, game machines, encryption processes, etc., and in recent years, uniformity (probability value and appearance rate of random numbers do not differ) Having and regularity of random number appearance, correlation before and after,
There is an increasing demand for high-performance natural random number (true random number) generators and probability generators that do not have periodicity.

【0003】そして、上記した自然乱数/確率発生装置
としては、例えば、微弱放射線、抵抗やダイオードの熱
雑音、或いは水晶発振器の揺らぎ等を利用して得られる
ランダムなパルスを利用したものが公知である。
As the above-mentioned natural random number / probability generator, for example, one using a random pulse obtained by utilizing weak radiation, thermal noise of a resistor or diode, or fluctuation of a crystal oscillator is known. is there.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した自
然現象によるランダムパルスを利用した従来の乱数/確
率発生回路においては、前記ランダムパルスの発生源、
信号の増幅器、波形整形、一様性の適正化回路等のアナ
ログ的要素が多分に含まれることから回路規模も大き
く、且つ複雑となり、よって、これらを一体のロジック
LSIとして搭載することは難しく、今後需要増が期待
されるICカード等のような超小型、薄型ハイテク機器
への適用に対しても極めて不利であり、且つまた、LS
I化が困難であることから生産性が悪く、コスト的にも
高くなるという問題を有していた。
By the way, in the conventional random number / probability generating circuit using the random pulse based on the above-mentioned natural phenomenon, the random pulse generation source is
Since many analog elements such as signal amplifiers, waveform shaping, and uniformity optimization circuits are included, the circuit scale is large and complicated, and it is difficult to mount them as an integrated logic LSI. It is extremely disadvantageous for application to ultra-compact and thin high-tech devices such as IC cards, which are expected to increase in demand in the future.
Since it is difficult to convert to I, there is a problem that the productivity is poor and the cost is high.

【0005】本発明は、上記従来技術の問題を解消し、
LSI搭載に適する小型、薄型化を実現し生産性に優れ
ると共に、性能においても、一様性や規則性、相関性、
周期性等の問題を生じない高性能な乱数発生装置および
確率発生装置を提供することを目的としている。
The present invention solves the above problems of the prior art,
Realizes small size and thinness suitable for LSI mounting and excellent productivity, and also in terms of performance, uniformity, regularity, correlation,
It is an object of the present invention to provide a high-performance random number generator and probability generator that do not cause problems such as periodicity.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】二つの入力部に入力され
る信号の位相差に応じて出力の状態(1または0)が確
定するフリップ・フロップとしてDタイプフリップ・フ
ロップが公知である。このDタイプフリップ・フロップ
は、図34に示すように、入力部となるクロック端子C
LKとデータ端子Dを有し、CLK入力信号の立ち上が
り時のデータ端子Dの状態(0か1)によって出力Qと
/Q(/Q:Qの反転出力)の状態が確定する、所謂エッ
ジトリガ型のフリップ・フロップである。ここで、図3
5(a)、若しくは図35(b)の状態からCLK信号
の立ち上がり時間とD信号の立ち上がり時間の差(位相
差)Δtを0に近づけていくと、図35(c)に示すよ
うに、フリップ・フロップ出力Qn、/Qnが不確定とな
る位相差の範囲が存在する。そして、このフリップ・フ
ロップの不確定動作範囲は入力信号のジッタが大きくな
る程拡がり、乱数の生成をより容易にする。
A D-type flip-flop is known as a flip-flop whose output state (1 or 0) is determined according to the phase difference between signals input to two input sections. As shown in FIG. 34, this D-type flip-flop has a clock terminal C serving as an input section.
It has LK and data terminal D, and outputs Q depending on the state (0 or 1) of data terminal D at the rising edge of the CLK input signal.
This is a so-called edge-triggered flip-flop in which the state of / Q (/ Q: inverted output of Q) is fixed. Here, FIG.
When the difference (phase difference) Δt between the rising time of the CLK signal and the rising time of the D signal is brought closer to 0 from the state of 5 (a) or FIG. 35 (b), as shown in FIG. There is a range of phase difference in which the flip-flop outputs Qn and / Qn are uncertain. Then, the uncertain operation range of the flip-flop expands as the jitter of the input signal increases, which makes it easier to generate random numbers.

【0007】本発明は、上記入力信号のジッタを大きく
し、その際のフリップ・フロップの不確定動作を積極的
に利用して自然乱数を生成するものである。
The present invention increases the jitter of the input signal and positively utilizes the uncertain operation of the flip-flop at that time to generate natural random numbers.

【0008】 すなわち、請求項1に記載の乱数発生装
置は、フリップ・フロップに入力する二つの入力信号の
位相差を自動調整してフリップ・フロップ出力の1また
は0の出現率が一定になるようにした乱数発生装置にお
いて、前記フリップ・フロップの入力ラインに、ノイズ
発生源と、当該ノイズを増幅する増幅回路と、当該増幅
ノイズ信号によりクロック信号に基づく入力信号にジッ
タを生じさせるミキサー回路とから構成されるジッタ生
成回路を付加して構成される。
That is, the random number generator according to claim 1 automatically adjusts the phase difference between two input signals input to the flip-flop so that the appearance rate of 1 or 0 of the flip-flop output becomes constant. In the random number generator described above, a noise source, an amplifier circuit that amplifies the noise, and a mixer circuit that causes jitter in the input signal based on the clock signal due to the amplified noise signal are provided in the input line of the flip-flop. It is configured by adding a configured jitter generation circuit.

【0009】また、請求項2に記載の乱数発生装置は、
前記フリップ・フロップの双方の入力ラインに前記ジッ
タ生成回路を付加して構成される。
A random number generator according to a second aspect of the present invention is
It is configured by adding the jitter generation circuit to both input lines of the flip-flop.

【0010】また、請求項3に記載の乱数発生装置は、
前記フリップ・フロップの何れか片方の入力ラインに前
記ジッタ生成回路を付加し、他方の入力ラインに遅延時
間補正用の積分回路を付加して構成される。
A random number generator according to a third aspect of the present invention is
It is configured by adding the jitter generating circuit to one of the input lines of the flip-flop and adding an integrating circuit for delay time correction to the other input line.

【0011】ここで、前記請求項1から請求項3に記載
の構成では、フリップ・フロップに入力される入力信号
にジッタが発生し、フリップ・フロップの不確定動作範
囲が拡がる。これにより、一様性を有し、且つ規則性や
相関性や周期性を有しないより完全な自然乱数を容易に
生成することができるようになる。
Here, in the configurations according to the first to third aspects, the jitter occurs in the input signal input to the flip-flop, and the uncertain operation range of the flip-flop expands. As a result, it becomes possible to easily generate a more complete natural random number that has uniformity and does not have regularity, correlation, or periodicity.

【0012】また、請求項4に記載の乱数発生装置は、
前記ジッタ生成回路の出力を前記入力信号の繰り返し周
期毎にラッチするラッチ手段を付加して構成される。本
構成では、1回の乱数生成において1回の入力信号を得
ることができ、乱数の生成動作が安定する。
Further, the random number generator according to claim 4 is
It is configured by adding latch means for latching the output of the jitter generating circuit at each repeating cycle of the input signal. With this configuration, one input signal can be obtained in one random number generation, and the random number generation operation is stable.

【0013】また、請求項5に記載の乱数発生装置は、
二つの入力信号の位相差を自動調整してフリップ・フロ
ップ出力の1または0の出現率が一定になるようにした
乱数発生装置において、前記フリップ・フロップのデー
タ入力ラインに、前記二つの入力信号の位相差を電圧に
変換する位相−電圧変換回路を付加して構成される。本
構成では、位相−電圧変換回路の出力には、これに接続
される半導体素子(例えば、図25ではバッファ)のス
レッシュホールド電圧にほぼ等しい電圧が発生し、フリ
ップ・フロップ出力の1または0の出現率が一定になる
ように二つの入力信号の位相差(即ち、位相−電圧変換
回路の出力)が自動調整される。
A random number generator according to a fifth aspect of the present invention is
In a random number generator in which a phase difference between two input signals is automatically adjusted so that an appearance rate of 1 or 0 in a flip-flop output becomes constant, the two input signals are connected to a data input line of the flip-flop. It is configured by adding a phase-voltage conversion circuit that converts the phase difference of 1 to voltage. In this configuration, a voltage substantially equal to the threshold voltage of the semiconductor element (for example, the buffer in FIG. 25) connected to the phase-voltage conversion circuit is generated at the output, and the voltage of 1 or 0 of the flip-flop output is generated. The phase difference between the two input signals (that is, the output of the phase-voltage conversion circuit) is automatically adjusted so that the appearance rate becomes constant.

【0014】また、請求項6に記載の乱数発生装置は、
前記位相−電圧変換回路は、動作許容時のみ作動するイ
ネーブル手段を付加して構成される。本構成では、乱数
が必要な時にのみ動作許可信号を発行することにより、
回路の活性期間を自在に制限することができ、よって低
電力化が図れる。
A random number generator according to a sixth aspect of the present invention is
The phase-voltage conversion circuit is configured by adding enable means that operates only when the operation is permitted. In this configuration, by issuing the operation permission signal only when a random number is needed,
The active period of the circuit can be freely limited, so that the power consumption can be reduced.

【0015】また、請求項7に記載の乱数発生装置は、
前記位相−電圧変換回路の出力に、ノイズ発生源と、当
該ノイズを増幅する増幅回路と、当該増幅ノイズ信号に
より入力信号にジッタを生じさせるミキサー回路とから
構成されるジッタ生成回路を付加して構成される。本構
成では、フリップ・フロップ出力の1または0が出る確
率の不確定要素が積極的に増加される。これにより、一
様性を有し、且つ規則性や相関性や周期性を有しないよ
り完全な自然乱数を容易に生成することができるように
なる。
A random number generator according to a seventh aspect is
To the output of the phase-voltage conversion circuit, a jitter generation circuit including a noise generation source, an amplification circuit that amplifies the noise, and a mixer circuit that causes a jitter in the input signal by the amplified noise signal is added. Composed. In this configuration, the uncertainties of the probability that 1 or 0 of the flip-flop output appears will be positively increased. As a result, it becomes possible to easily generate a more complete natural random number that has uniformity and does not have regularity, correlation, or periodicity.

【0016】また、請求項8に記載の乱数発生装置は、
前記ジッタ生成回路は、動作許容時のみ作動するイネー
ブル手段を付加して構成される。本構成では、乱数が必
要な時にのみ動作許可信号を発行することにより、回路
の活性期間を自在に制限することができ、よって低電力
化が図れる。
The random number generator according to claim 8 is:
The jitter generation circuit is configured by adding enable means that operates only when the operation is permitted. In this configuration, the activation period of the circuit can be freely limited by issuing the operation permission signal only when the random number is needed, and thus the power consumption can be reduced.

【0017】また、請求項9に記載の乱数発生装置は、
前記ミキサー回路は、積分回路と、当該積分出力信号お
よび前記増幅ノイズ信号をそれぞれ入力とする直列Pチ
ャンネルトランジスタ回路と直列Nチャンネルトランジ
スタ回路の直列接続回路とで構成される。
A random number generator according to a ninth aspect is
The mixer circuit is composed of an integrating circuit and a series connection circuit of a serial P-channel transistor circuit and a serial N-channel transistor circuit, which receives the integrated output signal and the amplified noise signal, respectively.

【0018】また、請求項10に記載の乱数発生装置
は、前記ミキサー回路は、また、前記増幅ノイズ信号と
前記入力信号の合成信号を入力とするNチャンネルトラ
ンジスタとPチャンネルトランジスタの直列トランジス
タ回路で構成される。
According to a tenth aspect of the present invention, in the random number generating device, the mixer circuit is a serial transistor circuit of an N-channel transistor and a P-channel transistor that receives a combined signal of the amplified noise signal and the input signal. Composed.

【0019】また、請求項11に記載の乱数発生装置
は、R−Sフリップフロップに入力する二つの入力信号
の位相差を自動調整してフリップ・フロップ出力の1ま
たは0の出現率が一定になるようにした乱数発生装置に
おいて、前記R−Sフリップ・フロップを構成する内部
トランジスタ回路のR側ゲート回路、もしくはS側ゲー
ト回路の電源側にPチャンネルトランジスタを、またG
ND側にNチャンネルトランジスタを各々直列に接続す
ると共に、前記PチャンネルトランジスタとNチャンネ
ルトランジスタの入力にノイズ発生源と当該ノイズを増
幅する増幅回路を接続し、当該増幅ノイズ信号により一
方の前記ゲート回路のスレッシュホールド電圧を変化す
るように構成した。
In the random number generator according to the present invention, the phase difference between the two input signals input to the RS flip-flop is automatically adjusted so that the appearance rate of 1 or 0 in the flip-flop output is constant. In the random number generator configured as described above, a P-channel transistor is provided on the power supply side of the R-side gate circuit of the internal transistor circuit or the S-side gate circuit forming the RS flip-flop, and
N-channel transistors are connected in series on the ND side, and a noise source and an amplifier circuit for amplifying the noise are connected to the inputs of the P-channel transistor and the N-channel transistor, and one of the gate circuits is connected by the amplified noise signal. It is configured to change the threshold voltage of.

【0020】また、請求項12に記載の乱数発生装置
は、R−Sフリップフロップに入力する二つの入力信号
の位相差を自動調整してフリップ・フロップ出力の1ま
たは0の出現率が一定になるようにした乱数発生装置に
おいて、前記R−Sフリップ・フロップを構成する内部
トランジスタ回路のR側ゲート回路、およびS側ゲート
回路の電源側にPチャンネルトランジスタを、またGN
D側にNチャンネルトランジスタを各々直列に接続する
と共に、前記PチャンネルトランジスタとNチャンネル
トランジスタの入力にノイズ発生源と、当該ノイズを増
幅する増幅回路を接続し、当該増幅ノイズ信号により双
方の前記ゲート回路のスレッシュホールド電圧を変化す
るように構成した。
In the random number generator according to the present invention, the phase difference between the two input signals input to the RS flip-flop is automatically adjusted so that the appearance rate of 1 or 0 in the flip-flop output is constant. In the random number generator configured as described above, a P-channel transistor is provided on the power supply side of the R-side gate circuit and the S-side gate circuit of the internal transistor circuit forming the RS flip-flop, and the GN.
N-channel transistors are connected in series to the D side, respectively, and a noise source and an amplifier circuit for amplifying the noise are connected to the inputs of the P-channel transistor and the N-channel transistor, and both gates are connected by the amplified noise signal. It was configured to change the threshold voltage of the circuit.

【0021】R−Sフリップ・フロップにおいて、R側
入力信号とS側入力信号の立ち上がりの位相差を0に近
づけるとメタステーブル現象が発生する。この現象が発
生すると、フリップ・フロップ出力が確定するまでに時
間を要し、一定時間後の出力状態は、0か1、またはス
レッシュホールド電圧を保持、または発振状態の何れか
となる。ここで、請求項11および請求項12に記載の
構成では、R側および/またはS側ゲート回路のスレッ
シュホールド電圧を変化することにより、メタステーブ
ル状態より即時に1または0の安定した状態にすること
ができる。そして、このフリップ・フロップ出力の1ま
たは0の出現率が一定になるように二つの入力信号の位
相差が自動調整される。
In the RS flip-flop, when the phase difference between the rising edges of the R-side input signal and the S-side input signal approaches 0, a metastable phenomenon occurs. When this phenomenon occurs, it takes time for the output of the flip-flop to be fixed, and the output state after a certain time is either 0 or 1, the threshold voltage is held, or the oscillation state. Here, in the configurations according to claims 11 and 12, by changing the threshold voltage of the R-side and / or S-side gate circuit, a stable state of 1 or 0 is immediately obtained from the metastable state. be able to. Then, the phase difference between the two input signals is automatically adjusted so that the appearance rate of 1 or 0 in the output of the flip-flop becomes constant.

【0022】また、請求項13に記載の乱数発生装置
は、前記増幅回路は、コンデンサと抵抗による直列入力
回路と、PチャンネルトランジスタとNチャンネルトラ
ンジスタの直列回路とを有し、且つ、当該トランジスタ
回路の入力−出力間に抵抗を介在して構成される。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the random number generating device, the amplifier circuit has a series input circuit including a capacitor and a resistor, a series circuit of a P-channel transistor and an N-channel transistor, and the transistor circuit. It is constituted by interposing a resistor between the input and output.

【0023】また、請求項14に記載の乱数発生装置
は、前記増幅回路は、コンデンサと抵抗による直列入力
回路と、PチャンネルトランジスタとNチャンネルトラ
ンジスタの直列回路とを有し、且つ、当該トランジスタ
回路の入力−出力間に抵抗とコンデンサを並列に介在し
て構成される。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the random number generating device, the amplifier circuit has a series input circuit including a capacitor and a resistor, a series circuit of a P-channel transistor and an N-channel transistor, and the transistor circuit. A resistor and a capacitor are interposed in parallel between the input and the output of.

【0024】また、請求項15に記載の乱数発生装置
は、前記増幅回路を多段構成とした。ここで、前記請求
項13から請求項15に記載の構成では、後述のノイズ
発生源に応じてLow Pass Filter やHight Pass Filter
の周波数特性を適宜設定すれば好適な特性の増幅器を実
現できる。また、MOSトランジスタで構成すると、温
度や電源変動の影響を少なくでき、安定した動作が得ら
れる。
In the random number generator according to the fifteenth aspect, the amplifier circuit has a multi-stage configuration. Here, in the configuration according to any one of claims 13 to 15, a Low Pass Filter or a High Pass Filter is provided depending on a noise source described later.
An amplifier having a suitable characteristic can be realized by appropriately setting the frequency characteristic of. Further, when the MOS transistor is used, the influence of temperature and power supply fluctuation can be reduced, and stable operation can be obtained.

【0025】また、請求項16に記載の乱数発生装置
は、前記ノイズ発生源は、Pチャンネルトランジスタと
Nチャンネルトランジスタを直列に接続すると共に、入
力−出力間を短絡して構成される。
According to the sixteenth aspect of the present invention, in the random number generator, the noise generating source is formed by connecting a P-channel transistor and an N-channel transistor in series and short-circuiting the input and the output.

【0026】また、請求項17に記載の乱数発生装置
は、前記ノイズ発生源は、また、Pチャンネルトランジ
スタとNチャンネルトランジスタを直列に接続すると共
に、入力−出力間に抵抗を介在して構成される。
According to the seventeenth aspect of the present invention, in the random number generator, the noise source is formed by connecting a P-channel transistor and an N-channel transistor in series, and interposing a resistor between the input and the output. It

【0027】また、請求項18に記載の乱数発生装置
は、前記ノイズ発生源は、Pチャンネルトランジスタと
Nチャンネルトランジスタを直列に接続し、入力−出力
間に抵抗を介在すると共に、入力−GND間に抵抗とコ
ンデンサによる直列回路を介在して構成される。
According to the eighteenth aspect of the present invention, in the random number generating device, the noise generating source has a P-channel transistor and an N-channel transistor connected in series, a resistor is interposed between the input and the output, and the noise is generated between the input and the GND. It consists of a series circuit consisting of a resistor and a capacitor.

【0028】また、請求項19に記載の乱数発生装置
は、前記ノイズ発生源は、Pチャンネルトランジスタと
Nチャンネルトランジスタを直列に接続し、入力−出力
間に抵抗を介在すると共に、入力−電源間に抵抗とコン
デンサによる直列回路を介在して構成される。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the random number generating device, the noise generating source has a P-channel transistor and an N-channel transistor connected in series, a resistor is provided between the input and the output, and the noise is generated between the input and the power supply. It consists of a series circuit consisting of a resistor and a capacitor.

【0029】また、請求項20に記載の乱数発生装置
は、前記ノイズ発生源は、Nチャンネルトランジスタの
入力−出力間を短絡し、出力−電源間に抵抗を介在して
構成される。
Further, in the random number generating device according to the twentieth aspect, the noise generating source is constituted by short-circuiting the input and output of the N-channel transistor and interposing a resistor between the output and the power supply.

【0030】また、請求項21に記載の乱数発生装置
は、前記ノイズ発生源は、Nチャンネルトランジスタの
入力−出力間と出力−電源間にそれぞれ抵抗を介在して
構成される。
Further, in the random number generating device according to the twenty-first aspect, the noise generating source is constituted by interposing a resistor between the input and output of the N-channel transistor and between the output and the power supply, respectively.

【0031】また、請求項22に記載の乱数発生装置
は、前記ノイズ発生源は、Pチャンネルトランジスタの
入力−出力間を短絡し、出力−GND間に抵抗を介在し
て構成される。
Further, in the random number generating device according to the twenty-second aspect, the noise generating source is formed by short-circuiting the input and the output of the P-channel transistor and interposing the resistor between the output and the GND.

【0032】また、請求項23に記載の乱数発生装置
は、前記ノイズ発生源は、Pチャンネルトランジスタの
入力−出力間と出力−GND間にそれぞれ抵抗を介在し
て構成される。
Further, in the random number generating device according to the twenty-third aspect, the noise generating source is constituted by interposing resistors between the input and the output and between the output and the GND of the P-channel transistor.

【0033】ここで、前記請求項16から請求項23に
記載の構成では、ノイズ発生源として活性状態にある回
路素子(トランジスタ、抵抗、コンデンサ、またはこれ
らの組み合わせ)より発生する微弱な熱雑音を利用して
いるため、簡単な回路構成によって極めて安価に実現で
きるものである。
Here, in the configurations described in claims 16 to 23, a weak thermal noise generated from a circuit element (transistor, resistor, capacitor, or a combination thereof) in an active state as a noise source is generated. Since it is used, it can be realized at a very low cost with a simple circuit configuration.

【0034】また、請求項24に記載の確率発生装置
は、請求項1から請求項23までの何れかに記載の乱数
発生装置を用いて構成される。本構成では、乱数発生装
置は一様性を有し、規則性、相関性、周期性を有しない
理想的な確率発生装置を実現できる。また、暗号通信等
に用いれば、セキュリティに優れた通信が行える。
A probability generating device according to a twenty-fourth aspect is configured by using the random number generating device according to any one of the first to twenty-third aspects. With this configuration, the random number generator has uniformity, and an ideal probability generator without regularity, correlation, and periodicity can be realized. If it is used for cryptographic communication, etc., communication with excellent security can be performed.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、図1〜図33に基づいて本
発明に係る乱数発生装置および確率発生装置の実施形態
を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a random number generator and a probability generator according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0036】先ず、本発明の第1実施形態を説明すれ
ば、図1に示すように、第1実施形態の乱数発生装置1
0は、1bitのシリアル乱数RNDを出力するフリッ
プ・フロップ1と、当該フリップ・フロップ入力(CL
K信号)間に位相差を与える2系統の遅延回路2,3
と、各遅延回路2,3に対応して付加したジッタ生成回
路4,4と、前記遅延回路3の遅延時間を調整する位相
制御回路5とで概略構成されている。
First, the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the random number generator 1 of the first embodiment is described.
0 is a flip-flop 1 that outputs a 1-bit serial random number RND, and the flip-flop input (CL
Two delay circuits 2 and 3 for giving a phase difference between K signals)
And a phase control circuit 5 for adjusting a delay time of the delay circuit 3 and a jitter generation circuit 4, 4 added corresponding to each delay circuit 2, 3.

【0037】前記位相制御回路5は、CLK信号の所定
の繰り返し周期を計測すると共に、この所定周期内にお
けるフリップ・フロップ出力(乱数データRND)の1
または0の数を監視してその出現率が一定値(例えば、
50%)に維持されるよう前記遅延回路3の遅延時間を
自動調整するフィードバック制御を行い、結果的には、
図35(c)のようにフリップ・フロップ1に入力され
る二つの入力信号の位相差Δtを0に近づけていくよう
に動作する。尚、最終段に付加したフリップ・フロップ
6は、乱数データRNDの出力タイミングをCLK信号
に同期させるためのラッチ回路である。
The phase control circuit 5 measures a predetermined repetition period of the CLK signal and outputs 1 of the flip-flop output (random number data RND) within the predetermined period.
Or, the number of 0s is monitored and the appearance rate is a constant value (for example,
Feedback control for automatically adjusting the delay time of the delay circuit 3 so as to be maintained at 50%), and as a result,
As shown in FIG. 35 (c), it operates so that the phase difference Δt between the two input signals input to the flip-flop 1 approaches 0. The flip-flop 6 added to the final stage is a latch circuit for synchronizing the output timing of the random number data RND with the CLK signal.

【0038】ここで、前記フリップ・フロップ1として
は、入力信号の位相差によって出力の状態(1または
0)が確定するエッジトリガ型のフリップ・フロップが
使用可能であり、本実施形態では、CLK端子とD端子
を備えたDタイプフリップ・フロップを使用すると共
に、以下に細述するジッタ生成回路4により、入力信号
に位相ジッタを誘起して積極的に不確定動作を起こさせ
るようにした。
Here, as the flip-flop 1, an edge-triggered flip-flop whose output state (1 or 0) is determined by the phase difference of the input signal can be used. In the present embodiment, CLK is used. A D-type flip-flop having a terminal and a D terminal is used, and a jitter generation circuit 4 described in detail below induces phase jitter in an input signal to positively cause an uncertain operation.

【0039】図3に示すように、前記ジッタ生成回路4
は、ノイズ発生源7と、発生した微弱なノイズを電力増
幅する増幅回路8と、増幅されたノイズ信号によって入
力信号にジッタを生じさせるミキサー回路9とで構成さ
れている。
As shown in FIG. 3, the jitter generating circuit 4
Is composed of a noise generation source 7, an amplification circuit 8 for power-amplifying the generated weak noise, and a mixer circuit 9 for causing a jitter in an input signal by the amplified noise signal.

【0040】図3のジッタ生成回路4に搭載されたミキ
サー回路9は、直列に接続したPチャンネルMOSトラ
ンジスタQ4,Q3の回路と直列に接続したNチャンネ
ルMOSトランジスタQ2,Q1の回路同士を直列接続
(カスケード接続)して構成されており、各直列トラン
ジスタ回路の内、トランジスタQ4とQ1のゲートには
前記増幅回路8の出力が接続されると共に、トランジス
タQ3とQ2のゲートには、抵抗RとコンデンサCによ
る積分回路12の出力が接続されている。尚、入力IN
には前記遅延回路2若しくは遅延回路3の出力が接続さ
れる。
In the mixer circuit 9 mounted on the jitter generating circuit 4 of FIG. 3, circuits of P-channel MOS transistors Q4 and Q3 connected in series and circuits of N-channel MOS transistors Q2 and Q1 connected in series are connected in series. In each of the series transistor circuits, the output of the amplifier circuit 8 is connected to the gates of the transistors Q4 and Q1, and the gates of the transistors Q3 and Q2 are connected to the resistor R and The output of the integrating circuit 12 by the capacitor C is connected. Input IN
The output of the delay circuit 2 or the delay circuit 3 is connected to.

【0041】上記回路構成では、図5に示すように、増
幅されたノイズ信号をトランジスタQ4とQ1のゲート
に入力することにより、遅延CLK信号の積分出力波形
に対するトランジスタQ3,Q2のスレッシュホールド
電圧が変動し、出力OUTにジッタΔjが発生する。こ
のジッタΔjの大きさが後段のフリップ・フロップ1の
不確定動作範囲を大いに拡げることになる。
In the above circuit configuration, as shown in FIG. 5, by inputting the amplified noise signal to the gates of the transistors Q4 and Q1, the threshold voltage of the transistors Q3 and Q2 with respect to the integrated output waveform of the delayed CLK signal is increased. It fluctuates, and jitter Δj is generated at the output OUT. The magnitude of this jitter Δj greatly expands the uncertain operation range of the flip-flop 1 in the subsequent stage.

【0042】また、ミキサー回路9としては、図3の実
施形態の他、図4に示す構成も採用可能である。図4の
実施形態は、PチャンネルMOSトランジスタQ2とN
チャンネルMOSトランジスタQ1の直列回路で構成さ
れており、各ゲートには、増幅回路8の出力と入力IN
からの遅延CLK信号がそれぞれコンデンサCと抵抗R
を介して接続されている。従って、上記回路構成では、
増幅されたノイズ信号と遅延回路により位相調整された
CLK信号とがコンデンサCにて合成されてトランジス
タQ2,Q1のゲートに入力されることになり、図3の
場合と同様にジッタΔjを有する出力OUTが得られ
る。
As the mixer circuit 9, in addition to the embodiment shown in FIG. 3, the configuration shown in FIG. 4 can be adopted. In the embodiment of FIG. 4, P-channel MOS transistors Q2 and N
It is composed of a series circuit of the channel MOS transistor Q1, and each gate has an output and an input IN of the amplifier circuit 8.
Delayed CLK signal from the capacitor C and resistor R respectively
Connected through. Therefore, in the above circuit configuration,
The amplified noise signal and the CLK signal whose phase is adjusted by the delay circuit are combined by the capacitor C and input to the gates of the transistors Q2 and Q1, and the output having the jitter Δj as in the case of FIG. OUT is obtained.

【0043】次に、前記ノイズ発生源7の構成を説明す
る。図6〜図13はノイズ発生源7の具体的な回路例を
示している。図6は、PチャンネルMOSトランジスタ
Q2とNチャンネルMOSトランジスタQ1を直列に接
続し、ゲート−出力間を短絡して構成したものである。
また、図7は、図6においてゲート−出力間に抵抗R2
を介在したものである。また、図8は、PチャンネルM
OSトランジスタQ2とNチャンネルMOSトランジス
タQ1を直列に接続し、ゲート−出力間に抵抗R2を介
在すると共に、ゲート−GND間に抵抗R1とコンデン
サC1によるRC直列回路を介在して構成したものであ
る。また、図9は、図8において前記RC直列回路をゲ
ート−電源間に介在して構成したものである。また、図
10は、NチャンネルMOSトランジスタQ1のゲート
−出力間を短絡し、出力−電源間に抵抗R1を介在して
構成したものである。また、図11は、図10において
ゲート−出力間に抵抗R2を介在して構成したものであ
る。また、図12は、PチャンネルトランジスタQ1の
ゲート−出力間を短絡し、出力−GND間に抵抗R1を
介在して構成したものである。また、図13は、図12
においてゲート−出力間に抵抗R2を介在して構成した
ものである。
Next, the structure of the noise source 7 will be described. 6 to 13 show specific circuit examples of the noise source 7. FIG. 6 shows a configuration in which a P-channel MOS transistor Q2 and an N-channel MOS transistor Q1 are connected in series and the gate and the output are short-circuited.
Further, FIG. 7 shows a resistor R2 between the gate and the output in FIG.
Is intervening. Further, FIG. 8 shows the P channel M
An OS transistor Q2 and an N-channel MOS transistor Q1 are connected in series, a resistor R2 is interposed between a gate and an output, and an RC series circuit including a resistor R1 and a capacitor C1 is interposed between a gate and GND. . Further, FIG. 9 shows the configuration in which the RC series circuit in FIG. 8 is interposed between the gate and the power supply. Further, FIG. 10 shows a configuration in which the gate and the output of the N-channel MOS transistor Q1 are short-circuited and the resistor R1 is interposed between the output and the power supply. Further, FIG. 11 is configured by interposing a resistor R2 between the gate and the output in FIG. Further, FIG. 12 is configured by short-circuiting the gate and output of the P-channel transistor Q1 and interposing a resistor R1 between output and GND. In addition, FIG.
In the above, the resistor R2 is interposed between the gate and the output.

【0044】上記実施例では、活性状態にある回路素子
(トランジスタ、抵抗、コンデンサ、またはこれらの組
み合わせ)で発生する微弱な熱雑音を利用し、安価なノ
イズ源を実現している。また、外部ノイズや電源変動等
の影響も少なく、安定した動作が得られると共に、放射
線源を利用していないことから、環境に対する安全性に
優れ、使い捨て等による廃棄処分に対する問題も発生し
ない。
In the above embodiment, the feeble thermal noise generated in the circuit element (transistor, resistor, capacitor, or a combination thereof) in the active state is used to realize an inexpensive noise source. Further, it is less affected by external noise and power supply fluctuations, etc., and stable operation is obtained, and since it does not use a radiation source, it is excellent in environmental safety and does not cause a problem of disposal such as disposable disposal.

【0045】次に、図14、図15に基づいて前記増幅
回路8の構成を説明する。図14に示す増幅回路8は、
コンデンサC1と抵抗R1による直列入力回路(Hight
Pass Filter)とPチャンネルMOSトランジスタQ2
とNチャンネルMOSトランジスタQ1の直列回路とで
構成されており、また、図15に示す増幅回路8は、図
14において、帰還抵抗R2にコンデンサC2を並列接
続してLowPass Filterを形成した構成である。図示しな
いが、これら増幅回路8の入力INには前記したノイズ
発生源7の出力が接続され、出力OUTは前記したミキ
サー回路9に接続される。上記構成の増幅回路8では、
既述したノイズ発生源7の各構成に応じて前記Hight Pa
ss FilterやLow Pass Filter の特性が設定され、好適
な特性の増幅器を実現している。
Next, the structure of the amplifier circuit 8 will be described with reference to FIGS. The amplifier circuit 8 shown in FIG.
Serial input circuit (Hight with capacitor C1 and resistor R1
Pass Filter) and P-channel MOS transistor Q2
And a series circuit of N-channel MOS transistor Q1. Further, the amplifier circuit 8 shown in FIG. 15 has a configuration in which a capacitor C2 is connected in parallel to the feedback resistor R2 in FIG. 14 to form a Low Pass Filter. . Although not shown, the output of the noise generation source 7 is connected to the input IN of these amplifier circuits 8 and the output OUT is connected to the mixer circuit 9 described above. In the amplifier circuit 8 having the above configuration,
Depending on the configuration of the noise source 7 described above, the High Pa
The characteristics of ss Filter and Low Pass Filter are set, and an amplifier with suitable characteristics is realized.

【0046】次に、図16〜図22に基づいてジッタ生
成回路4の具体的な回路構成を説明する。これらは、既
述したノイズ発生源7、増幅回路8、およびミキサー回
路9の組み合わせで構成されものであって、以下に示す
ものはその内の体表的な例を示すものである。従って、
本発明がこれらの回路例のみに限定されるものではない
ことは勿論である。
Next, a specific circuit configuration of the jitter generating circuit 4 will be described with reference to FIGS. These are configured by a combination of the noise generating source 7, the amplifier circuit 8 and the mixer circuit 9 described above, and the following is a physical example of them. Therefore,
Of course, the present invention is not limited to these circuit examples.

【0047】図16は、図3の構成によるジッタ生成回
路4で、図6に示したノイズ発生源7と図14に示した
増幅回路8の組み合わせで構成されている。また、図1
7は、図16において増幅回路8を2段直列に接続して
構成した回路例である。また、図18は、図17におい
てノイズ発生源7と増幅回路8とミキサー回路9の各電
源側に、PチャンネルMOSトランジスタQ14、Q2
4,Q34,Q46より成るスイッチ回路14を、また
各グランド側に、NチャンネルMOSトランジスタQ1
1,Q21,Q31,Q41より成るスイッチ回路15
を接続し、外部からの動作許可信号ENABLEによ
り、これらスイッチ回路14,15をオン/オフ動作
し、具体的には、乱数が必要な時にのみ各回路に給電す
ることによってジッタ生成回路4を作動させるように構
成してある。
FIG. 16 shows a jitter generation circuit 4 having the configuration shown in FIG. 3, which is composed of a combination of the noise generation source 7 shown in FIG. 6 and the amplification circuit 8 shown in FIG. Also, FIG.
7 is an example of a circuit configured by connecting the amplifier circuits 8 in series in two stages in FIG. Further, FIG. 18 shows that P-channel MOS transistors Q14 and Q2 are provided on the power supply sides of the noise source 7, the amplifier circuit 8 and the mixer circuit 9 in FIG.
A switch circuit 14 composed of Q4, Q34, and Q46, and an N-channel MOS transistor Q1 on each ground side.
Switch circuit 15 composed of 1, Q21, Q31 and Q41
Are connected, and these switch circuits 14 and 15 are turned on / off by an operation enable signal ENABLE from the outside. Specifically, the jitter generation circuit 4 is operated by supplying power to each circuit only when a random number is required. It is configured to let.

【0048】このように、イネーブル機能により回路の
活性期間を自在に制限することで無駄な電力消費を無く
し、乱数発生装置の低電力化が実現できる。
As described above, by freely limiting the activation period of the circuit by the enable function, it is possible to eliminate wasteful power consumption and reduce the power consumption of the random number generator.

【0049】また、図19〜図22は、図4の構成に基
づくジッタ生成回路4であり、各々ノイズ発生源7と増
幅回路8の組み合わせ形態は既述した図16〜図18の
場合と同じであるため、ここでは説明を省略する。
19 to 22 show the jitter generating circuit 4 based on the configuration of FIG. 4, and the combination form of the noise generating source 7 and the amplifying circuit 8 is the same as in the case of FIGS. 16 to 18 already described. Therefore, the description is omitted here.

【0050】以上、ジッタ生成回路4の実施形態を説明
したが、本発明では、このジッタ生成回路4が前記フリ
ップ・フロップ1の双方の入力ライン(CLK端子とD
端子)に付加される図1の乱数発生装置10の構成の
他、このジッタ生成回路4をフリップ・フロップ1の何
れか片方の入力ライン(本実施形態では、D端子側)に
のみ付加する図2の構成としても良く、これにより、図
1の構成と同じ効果が得られるものである。尚、この場
合、入力端子双方の入力タイミングを合わせるため、他
方の入力ライン(本実施形態ではCLK端子)にはジッ
タ生成回路4による遅延時間を補正するためのRC積分
回路13(図3の積分回路12の時定数に相当する)が
付加される。
Although the embodiment of the jitter generating circuit 4 has been described above, in the present invention, the jitter generating circuit 4 is provided on both input lines (CLK terminal and D terminal) of the flip-flop 1.
In addition to the configuration of the random number generator 10 of FIG. 1 added to the terminal), the jitter generation circuit 4 is added only to one of the input lines (the D terminal side in this embodiment) of the flip-flop 1. It is also possible to adopt a configuration of No. 2 and thereby the same effect as that of the configuration of FIG. 1 can be obtained. In this case, in order to match the input timings of both input terminals, the RC input circuit 13 (the integration of FIG. 3) for correcting the delay time by the jitter generation circuit 4 is applied to the other input line (CLK terminal in this embodiment). (Corresponding to the time constant of the circuit 12) is added.

【0051】ところで、ジッタ生成回路4において、ミ
キサー回路9の出力には、積分波形入力によってチャタ
リングが発生し、フリップ・フロップ1の入力端子に1
回の乱数生成周期内に複数回の入力信号が入力されてし
まう不都合が生じる。
By the way, in the jitter generation circuit 4, chattering occurs in the output of the mixer circuit 9 due to the input of the integrated waveform, and 1 is input to the input terminal of the flip-flop 1.
The inconvenience arises that an input signal is input a plurality of times within one random number generation period.

【0052】そこで、本実施形態では、図23、図24
に示すように、ジッタ生成回路4の後段にCLK信号の
両縁(立ち上がり/立ち下がり)で動作(セット/リセ
ット)するR−Sフリップ・フロップ11を設け、ミキ
サー回路9の出力OUTをCKL信号でラッチするよう
にした。これにより、フリップ・フロップ1にはチャタ
リングのない信号を入力することができ、安定した乱数
の生成が行える。尚、図24の構成では、積分回路13
についても後段のバッファ出力にチャタリングが発生す
るため、R−Sフリップ・フロップ11を付加してあ
る。
Therefore, in this embodiment, FIGS.
As shown in FIG. 5, an RS flip-flop 11 that operates (sets / resets) at both edges (rising / falling) of the CLK signal is provided at the subsequent stage of the jitter generation circuit 4, and the output OUT of the mixer circuit 9 is output as a CKL signal. I tried to latch with. As a result, a signal without chattering can be input to the flip-flop 1, and stable random number generation can be performed. In the configuration of FIG. 24, the integrating circuit 13
Also in this case, since chattering occurs in the buffer output in the subsequent stage, the RS flip-flop 11 is added.

【0053】以上説明した実施形態では、乱数発生用の
フリップ・フロップ1として、Dタイプフリップ・フロ
ップ1を用いたが、本発明はこれにのみ限定されるもの
ではなく、これと同等の機能を有するフリップ・フロッ
プであれば良く、例えば、R−Sフリップ・フロップを
使用することもできる。
In the embodiment described above, the D-type flip-flop 1 is used as the flip-flop 1 for generating random numbers, but the present invention is not limited to this, and a function equivalent to this is provided. Any flip-flop may be used, for example, an RS flip-flop can be used.

【0054】次に本発明の第2実施形態を説明する。図
25に示すように、第2実施形態の乱数発生装置10
は、1bitのシリアル乱数RNDを出力するDタイプ
フリップ・フロップ18と、2系統の遅延回路2,3
と、位相−電圧変換回路17と、図示しない位相制御回
路5(図1,図2参照)とで構成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 25, the random number generator 10 according to the second embodiment.
Is a D-type flip-flop 18 that outputs a 1-bit serial random number RND, and two delay circuits 2 and 3
, A phase-voltage conversion circuit 17, and a phase control circuit 5 (not shown) (see FIGS. 1 and 2).

【0055】ここで、前記位相−電圧変換回路17は、
遅延回路2,3の遅延出力信号の位相差を電圧に変換す
る回路で、図26の内部回路に示すように、入力IN
(CLK)と入力IN(D)の位相差を検出するゲート
回路と、各ゲート回路出力によりオン/オフするPチャ
ンネルMOSトランジスタQ2とNチャンネルMOSト
ランジスタQ1の直列回路と、その出力側に接続された
RC積分回路で構成されている。
Here, the phase-voltage conversion circuit 17 is
A circuit for converting the phase difference between the delayed output signals of the delay circuits 2 and 3 into a voltage, and as shown in the internal circuit of FIG.
A gate circuit for detecting the phase difference between (CLK) and the input IN (D), a series circuit of a P-channel MOS transistor Q2 and an N-channel MOS transistor Q1 which is turned on / off by the output of each gate circuit, and is connected to the output side thereof. And an RC integrating circuit.

【0056】上記構成の位相−電圧変換回路17は、図
27(a)のように、IN(D)の位相がIN(CL
K)より進んでいる場合は、その位相差分だけPチャン
ネルMOSトランジスタQ2をオン(この間、Nチャン
ネルMOSトランジスタQ1はオフ)にして抵抗Rを介
してコンデンサCを充電し、バッファの入力電圧v(t
h)を上昇させるように動作する。また、図27(b)
のように、IN(D)の位相がIN(CLK)より遅れ
ている場合は、その位相差分だけNチャンネルMOSト
ランジスタQ1をオン(この間、PチャンネルMOSト
ランジスタQ2はオフ)にして抵抗Rを介してコンデン
サCを放電し、バッファの入力電圧V(th)を降下さ
せるように動作する。
In the phase-voltage conversion circuit 17 having the above configuration, the phase of IN (D) is IN (CL) as shown in FIG.
K), the P-channel MOS transistor Q2 is turned on (during this period, the N-channel MOS transistor Q1 is turned off) by the phase difference, the capacitor C is charged through the resistor R, and the input voltage v ( t
It operates to raise h). Also, FIG. 27 (b)
When the phase of IN (D) is delayed from IN (CLK), the N-channel MOS transistor Q1 is turned on (during this period, the P-channel MOS transistor Q2 is turned off) by the phase difference and the resistance R is passed. And discharges the capacitor C and operates so as to drop the input voltage V (th) of the buffer.

【0057】従って、この位相−電圧変換回路17の出
力には、これに接続されるバッファのスレッシュホール
ド電圧にほぼ等しい電圧V(th)が発生し、二つの入
力、IN(CLK)とIN(D)位相差で生じるこの出
力電圧の変動がバッファのスレッシュホールド電圧との
関係によりデジタル信号化されてフリップ・フロップ1
8のD端子に入力され、出力にCLK信号に同期した1
bitの乱数データRNDが得られる。そして、この乱
数データRNDが前記位相制御回路5によって監視さ
れ、フリップ・フロップ出力の1または0の出現率が一
定(例えば、50%)になるように二つの入力信号の位
相差(即ち、位相−電圧変換回路7の出力)が自動調整
される。
Therefore, at the output of the phase-voltage conversion circuit 17, a voltage V (th) approximately equal to the threshold voltage of the buffer connected thereto is generated, and two inputs, IN (CLK) and IN ( D) The change in the output voltage caused by the phase difference is converted into a digital signal due to the relationship with the threshold voltage of the buffer, and the flip-flop 1
1 input to the D terminal of 8 and synchronized with the CLK signal at the output
Bit random number data RND is obtained. Then, the random number data RND is monitored by the phase control circuit 5, and the phase difference (ie, phase) between the two input signals is controlled so that the appearance rate of 1 or 0 in the flip-flop output becomes constant (eg, 50%). -The output of the voltage conversion circuit 7) is automatically adjusted.

【0058】また、図示しないが、図25において、R
C積分回路の後に抵抗を直列に接続することにより、抵
抗の発する雑音がV(th)の変動による次段素子のス
レショルド動作をより効果的にする。
Although not shown, in FIG. 25, R
By connecting the resistors in series after the C integrator circuit, the noise generated by the resistors makes the threshold operation of the next-stage element more effective due to the fluctuation of V (th).

【0059】尚、図25では、位相−電圧変換回路17
とフリップ・フロップ18の間にバッファを介在したが
バッファを介さずに直接フリップ・フロップ18のD端
子に接続しても良い。この場合は、位相−電圧変換回路
7の出力電圧V(th)がほぼD端子のスレッシュホー
ルド電圧に自動調整されることになる。また、前記バッ
ファの代わりにコンパレータを用い、この出力電圧V
(th)と基準電圧の比較によりデジタル信号を得るよ
うに構成しても良い。
In FIG. 25, the phase-voltage conversion circuit 17
Although the buffer is interposed between the flip-flop 18 and the flip-flop 18, it may be directly connected to the D terminal of the flip-flop 18 without the buffer. In this case, the output voltage V (th) of the phase-voltage conversion circuit 7 is automatically adjusted to the threshold voltage of the D terminal. Further, a comparator is used instead of the buffer, and the output voltage V
A digital signal may be obtained by comparing (th) with the reference voltage.

【0060】また、図28に示すように、位相−電圧変
換回路7の直列トランジスタ回路ににPチャンネルMO
SトランジスタQ4とNチャンネルトランジスタQ5を
付加し、外部からの動作許可信号ENABLEにより必
要時以外は回路動作を停止することにより、低電力化が
図れる。
Further, as shown in FIG. 28, a P-channel MO is connected to the serial transistor circuit of the phase-voltage conversion circuit 7.
By adding the S-transistor Q4 and the N-channel transistor Q5 and stopping the circuit operation by the operation enable signal ENABLE from the outside except when necessary, the power consumption can be reduced.

【0061】図29は、位相−電圧変換回路17の出力
側にジッタ生成回路4を接続した構成である。尚、この
ジッタ生成回路4は、ノイズ発生源7と増幅回路8とミ
キサー回路9とから構成される既述した図3,図4の構
成であり、ここではその説明は省略する。ジッタ生成回
路4を接続し、スレッシュホールド電圧V(th)にジ
ッタを生じさせることにより、フリップ・フロップ出力
の1または0が出る確率の不確定要素が積極的に増加さ
れ、これにより、一様性を有し、且つ規則性や相関性や
周期性を有しないより完全な自然乱数を容易に生成する
ことができるようになる。次に本発明の第3実施形態を
説明する。図30に示すように、第3実施形態の乱数発
生装置は、1bitのシリアル乱数RNDを出力するR
−Sフリップ・フロップ16と、このR−Sフリップ・
フロップ16のS端子とR端子に接続される遅延回路
2,3と、図示しない位相制御回路5(図1,図2参
照)とで構成されている。
FIG. 29 shows a configuration in which the jitter generation circuit 4 is connected to the output side of the phase-voltage conversion circuit 17. The jitter generation circuit 4 has the configuration shown in FIGS. 3 and 4 which is composed of the noise generation source 7, the amplification circuit 8 and the mixer circuit 9, and the description thereof is omitted here. By connecting the jitter generation circuit 4 and causing the jitter in the threshold voltage V (th), the uncertain factor of the probability that 1 or 0 of the flip-flop output appears is positively increased, and as a result, it becomes uniform. Thus, it becomes possible to easily generate a more complete natural random number that has the property of not having regularity, correlation, or periodicity. Next, a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 30, the random number generator of the third embodiment outputs R that outputs a 1-bit serial random number RND.
-S flip-flop 16 and this RS flip-flop
It is composed of delay circuits 2 and 3 connected to the S terminal and the R terminal of the flop 16 and a phase control circuit 5 (not shown) (see FIGS. 1 and 2).

【0062】ここで、図31はNチャンネルMOSトラ
ンジスタとPチャンネルMOSトランジスタで構成した
前記R−Sフリップ・フロップの内部回路を示してお
り、トランジスタQ1〜Q4によりS側のNANDゲー
ト回路が、またトランジスタQ5〜Q8によりR側のN
ANDゲート回路が構成されている。
FIG. 31 shows the internal circuit of the RS flip-flop composed of N-channel MOS transistors and P-channel MOS transistors. The transistors Q1 to Q4 form the NAND gate circuit on the S side, N on the R side by transistors Q5 to Q8
An AND gate circuit is configured.

【0063】例えば、R−Sフリップ・フロップのよう
なエッジトリガ型のフリップ・フロップでは、S側入力
信号とR側入力信号の立ち上がりの位相差を0に近づけ
るとメタステーブル現象が発生することが知られてお
り、この現象が発生するとフリップ・フロップ出力が確
定するまでに時間を要し、一定時間後の出力状態は、0
か1、またはスレッシュホールド電圧を保持、または発
振状態の何れかとなる。本実施形態は、このメタステー
ブル現象を積極的に利用して自然乱数を生成するもので
ある。
For example, in an edge-triggered flip-flop such as the RS flip-flop, a metastable phenomenon may occur when the phase difference between the rising edges of the S-side input signal and the R-side input signal approaches 0. It is known that when this phenomenon occurs, it takes time for the flip-flop output to be determined, and the output state after a certain time is 0.
1 or 1, the threshold voltage is held, or the oscillation state is established. The present embodiment positively utilizes this metastable phenomenon to generate natural random numbers.

【0064】即ち、本実施形態では、図32に示すよう
に、図31の回路構成において、S側のNANDゲート
回路の電源Vcc側にPチャンネルMOSトランジスタ
Q10を、またGND側にNチャンネルMOSトランジ
スタQ9を各々直列に接続すると共に、これらトランジ
スタQ9,Q10のゲートにノイズ発生源7と増幅回路
8を接続し、当該増幅ノイズ信号によりS側のNAND
ゲート回路のスレッシュホールド電圧を変化するように
構成した。尚、端子Sには遅延回路2の出力が、端子R
には遅延回路3の出力が接続される。また、図33は、
S側、R側双方のNANDゲート回路に上記回路を付加
し、それぞれに別々の増幅ノイズ信号を入力するように
構成したものである。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 32, in the circuit configuration of FIG. 31, a P-channel MOS transistor Q10 is provided on the power supply Vcc side of the S-side NAND gate circuit, and an N-channel MOS transistor is provided on the GND side. Q9 is connected in series, and the noise generation source 7 and the amplifier circuit 8 are connected to the gates of these transistors Q9 and Q10.
It was configured to change the threshold voltage of the gate circuit. In addition, the output of the delay circuit 2 is connected to the terminal R at the terminal S.
Is connected to the output of the delay circuit 3. In addition, FIG.
The above circuits are added to both the S-side and R-side NAND gate circuits, and separate amplified noise signals are input to the respective circuits.

【0065】上記構成において、NANDゲート回路の
スレッシュホールド電圧を変化することにより、フリッ
プ・フロップ出力をメタステーブル状態より即時に1ま
たは0の安定した状態にすることができる。そして、乱
数データRNDが前記位相制御回路5によって監視さ
れ、フリップ・フロップ出力の1または0の出現率が一
定(例えば、50%)になるように二つの入力信号の位
相差が自動調整される。
In the above structure, by changing the threshold voltage of the NAND gate circuit, the flip-flop output can be immediately brought to a stable state of 1 or 0 from the metastable state. The random number data RND is monitored by the phase control circuit 5, and the phase difference between the two input signals is automatically adjusted so that the appearance rate of 1 or 0 in the flip-flop output becomes constant (for example, 50%). .

【0066】以上説明した第3実施形態では、乱数発生
用のフリップ・フロップ(メタステーブル現象を起こさ
せるフリップ・フロップ)としてR−Sフリップ・フロ
ップ16を用いたが、本発明はこれのみに限定されるも
のではなく、これ以外のフリップ・フロップ(例えば、
Dタイプフリップ・フロップ等)で同等の機能を実現す
ることも勿論可能である。
In the third embodiment described above, the RS flip-flop 16 is used as the flip-flop for generating random numbers (flip-flop that causes the metastable phenomenon), but the present invention is limited to this. Other flip-flops (for example,
Of course, it is also possible to realize an equivalent function with a D-type flip-flop or the like).

【0067】また、図示しないが、既述した第1〜第3
実施形態のシリアル型の乱数発生装置10をP個並列に
配置することにより、個々の乱数発生装置10間の相互
関係が一切存在しないPbit構成の並列型乱数発生装
置を構成することができる。
Although not shown, the above-mentioned first to third
By arranging P serial-type random number generators 10 of the embodiment in parallel, it is possible to configure a parallel-type random number generator having a Pbit configuration in which there is no mutual relationship between the individual random number generators 10.

【0068】さらに、上記したシリアル型の乱数発生装
置や並列型乱数発生装置を用いて確率発生装置を構成す
れば、規則性、相関性、周期性を有さない理想的な確率
を生成することができる。
Further, if the probability generator is constructed by using the serial type random number generator or the parallel type random number generator described above, an ideal probability having no regularity, correlation or periodicity can be generated. You can

【0069】以上のように、本発明の各回路は、MOS
トランジスタを使用してデジタル構成したので、LSI
化への対応が容易で生産性に優れ、科学技術計算、ゲー
ム機、暗号処理等、ハイテク産業への用途に対して大量
の乱数および確率データを高速に、且つ、安価に供給す
ることができるものである。
As described above, each circuit of the present invention is
Since it is digitally configured using transistors, it is an LSI
It is easy to deal with high productivity and has high productivity, and it is possible to supply a large amount of random number and probability data at high speed and at low cost for applications to high-tech industries such as scientific computing, game machines, and cryptographic processing. It is a thing.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
乱数を生成するフリップ・フロップの入力ラインにジッ
タ生成回路を付加したので、入力信号のジッタにより、
フリップ・フロップの不確定動作範囲が拡がるため乱数
の生成を容易にし、その結果、一様性を有し、且つ規則
性や相関性や周期性を有しないより完全な自然乱数の発
生装置を実現することができる。また、別の構成とし
て、位相調整を電圧に変換し、その電圧変動を回路素子
のスレッシュホールド電圧を利用してデジタル化するこ
とにより乱数を発生するようにしたので、一様性を有
し、且つ規則性や相関性や周期性を有しないより完全な
自然乱数の発生装置を実現することができる。さらに、
別の構成として、フリップ・フロップのメタステーブル
現象を利用することにより乱数を発生するようにしたの
で、一様性を有し、且つ規則性や相関性や周期性を有し
ないより完全な自然乱数の発生装置を実現することがで
きる。
As described above, according to the present invention,
Since a jitter generation circuit is added to the input line of the flip-flop that generates random numbers, the jitter of the input signal causes
The uncertain operation range of the flip-flop is expanded to facilitate the generation of random numbers, resulting in a more complete natural random number generator with uniformity and no regularity, correlation, or periodicity. can do. Further, as another configuration, since the phase adjustment is converted into a voltage and the voltage fluctuation is digitized by using the threshold voltage of the circuit element, a random number is generated, so that there is uniformity, In addition, it is possible to realize a more complete natural random number generator having no regularity, correlation, or periodicity. further,
As another configuration, since the random number is generated by utilizing the metastable phenomenon of the flip-flop, it is a more complete natural random number that has uniformity and does not have regularity, correlation or periodicity. The generator of can be realized.

【0071】また、係る構成の乱数発生装置を用いるこ
とにより、全域において一様な確率分布を有する理想的
な確率発生装置を実現でき、科学技術計算、ゲーム機、
或いは暗号化処理等セキュリティを有するハイテク産業
への参入に対し極めて有効となる。
Further, by using the random number generating device having such a configuration, an ideal probability generating device having a uniform probability distribution over the entire area can be realized, and scientific and technological calculations, game machines,
Alternatively, it is extremely effective for entering a high-tech industry that has security such as encryption processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る乱数発生装置の第1実施形態を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a random number generator according to the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態に係る乱数発生装置の図
1とは別の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration different from that of FIG. 1 of the random number generation device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明に係るジッタ生成回路の構成を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a jitter generation circuit according to the present invention.

【図4】本発明に係るジッタ生成回路の図3とは別の構
成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration different from that of FIG. 3 of a jitter generation circuit according to the present invention.

【図5】ジッタ生成における入出力波形を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing input / output waveforms in jitter generation.

【図6】本発明に係るノイズ発生源の構成を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a noise generation source according to the present invention.

【図7】本発明に係るノイズ発生源の図6とは別の構成
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of the noise generation source according to the present invention, which is different from that of FIG. 6;

【図8】本発明に係るノイズ発生源の図7とは別の構成
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of the noise generation source according to the present invention, which is different from FIG. 7.

【図9】本発明に係るノイズ発生源の図8とは別の構成
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of the noise generation source according to the present invention, which is different from that of FIG. 8;

【図10】本発明に係るノイズ発生源の図9とは別の構
成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of the noise generation source according to the present invention, which is different from that of FIG. 9;

【図11】本発明に係るノイズ発生源の図10とは別の
構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of the noise source according to the present invention, which is different from FIG.

【図12】本発明に係るノイズ発生源の図11とは別の
構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of the noise source according to the present invention, which is different from that of FIG.

【図13】本発明に係るノイズ発生源の図12とは別の
構成を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of the noise generation source according to the present invention, which is different from that shown in FIG. 12;

【図14】本発明に係る増幅回路の構成を示す図であ
る。
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an amplifier circuit according to the present invention.

【図15】本発明に係る増幅回路の図14とは別の構成
を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration different from that of FIG. 14 of the amplifier circuit according to the present invention.

【図16】本発明に係るジッタ生成回路の回路構成を示
す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a circuit configuration of a jitter generation circuit according to the present invention.

【図17】本発明に係るジッタ生成回路の図16とは別
の回路構成を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a circuit configuration different from that of FIG. 16 of the jitter generation circuit according to the present invention.

【図18】本発明に係るジッタ生成回路の図17とは別
の回路構成を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a circuit configuration of the jitter generation circuit according to the present invention, which is different from that shown in FIG. 17;

【図19】本発明に係るジッタ生成回路の図18とは別
の回路構成を示す図である。
19 is a diagram showing a circuit configuration different from that of FIG. 18 of the jitter generation circuit according to the present invention.

【図20】本発明に係るジッタ生成回路の図19とは別
の回路構成を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a circuit configuration of the jitter generation circuit according to the present invention, which is different from that of FIG. 19;

【図21】本発明に係るジッタ生成回路の図20とは別
の回路構成を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a circuit configuration of the jitter generation circuit according to the present invention, which is different from FIG. 20.

【図22】本発明に係るジッタ生成回路の図21とは別
の回路構成を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing a circuit configuration of the jitter generation circuit according to the present invention, which is different from that of FIG. 21.

【図23】ラッチ回路を付加した本発明に係る乱数発生
装置の要部回路図である。
FIG. 23 is a circuit diagram of essential parts of a random number generation device according to the present invention to which a latch circuit is added.

【図24】ラッチ回路を付加した本発明に係る乱数発生
装置の図23とは別の要部回路図である。
24 is a circuit diagram of a main part, which is different from FIG. 23, of the random number generation device according to the present invention to which a latch circuit is added.

【図25】本発明に係る乱数発生装置の第2実施形態を
示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a second embodiment of a random number generation device according to the present invention.

【図26】本発明に係る位相−電圧変換回路を示す図で
ある。
FIG. 26 is a diagram showing a phase-voltage conversion circuit according to the present invention.

【図27】図26の位相−電圧変換回路の動作を示す図
である。
27 is a diagram showing an operation of the phase-voltage conversion circuit of FIG. 26. FIG.

【図28】本発明に係る位相−電圧変換回路の図26と
は別の構成を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing a configuration different from that of FIG. 26 of the phase-voltage conversion circuit according to the present invention.

【図29】本発明の第2実施形態に係る乱数発生装置の
図25とは別の構成を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing a configuration different from that of FIG. 25 of the random number generation device according to the second embodiment of the present invention.

【図30】本発明に係る乱数発生装置の第3実施形態を
示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing a third embodiment of a random number generation device according to the present invention.

【図31】R−Sフリップ・フロップの内部構成を示す
図である。
FIG. 31 is a diagram showing an internal configuration of an RS flip-flop.

【図32】本発明の第3実施形態に係るR−Sフリップ
・フロップの内部構成を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing an internal configuration of an RS flip-flop according to the third embodiment of the present invention.

【図33】本発明の第3実施形態に係る図32とは別の
R−Sフリップ・フロップの内部構成を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing the internal structure of an RS flip-flop different from that of FIG. 32 according to the third embodiment of the present invention.

【図34】Dタイプフリップ・フロップを示す図であ
る。
FIG. 34 is a diagram showing a D-type flip-flop.

【図35】図34のフリップ・フロップの動作を示す図
である。
35 is a diagram showing the operation of the flip-flop shown in FIG. 34. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フリップ・フロップ 4 ジッタ生成回路 7 ノイズ発生源 8 増幅回路 9 ミキサー回路 10 乱数発生装置 11 ラッチ手段(R−Sフリップ・フロップ) 12,13 積分回路 14,15 イネーブル手段(スイッチ回路) 16 R−Sフリップ・フロップ 17 位相−電圧変換回路 1 flip flop 4 Jitter generator 7 Noise source 8 amplifier circuit 9 Mixer circuit 10 Random number generator 11 Latch means (RS flip-flop) 12,13 Integration circuit 14, 15 Enable means (switch circuit) 16 R-S flip-flop 17 Phase-voltage conversion circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鯉渕 美佐子 東京都港区新橋5丁目36番11号 いわき 電子株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−145010(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06F 7/58 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Misako Koibuchi 5-36-11 Shinbashi, Minato-ku, Tokyo Iwaki Electronics Co., Ltd. (56) References JP-A-2-145010 (JP, A) (58) Survey Fields (Int.Cl. 7 , DB name) G06F 7/58

Claims (24)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 フリップ・フロップに入力する二つの入
力信号の位相差を自動調整してフリップ・フロップ出力
の1または0の出現率が一定になるようにした乱数発生
装置において、 前記フリップ・フロップの入力ラインに、ノイズ発生源
と、当該ノイズを増幅する増幅回路と、当該増幅ノイズ
信号によりクロック信号に基づく入力信号にジッタを生
じさせるミキサー回路とから構成されるジッタ生成回路
を付加したことを特徴とする乱数発生装置。
1. A random number generator in which the phase difference between two input signals input to a flip-flop is automatically adjusted so that the appearance rate of 1 or 0 in the flip-flop output becomes constant. In the input line of, a jitter generation circuit including a noise generation source, an amplification circuit that amplifies the noise, and a mixer circuit that causes a jitter in the input signal based on the clock signal by the amplified noise signal is added. Characteristic random number generator.
【請求項2】 前記フリップ・フロップの双方の入力ラ
インに前記ジッタ生成回路を付加したことを特徴とする
請求項1に記載の乱数発生装置。
2. The random number generator according to claim 1, wherein the jitter generation circuit is added to both input lines of the flip-flop.
【請求項3】 前記フリップ・フロップの何れか片方の
入力ラインに前記ジッタ生成回路を付加し、他方の入力
ラインに遅延時間補正用の積分回路を付加したことを特
徴とする請求項1に記載の乱数発生装置。
3. The jitter generation circuit is added to one of the input lines of the flip-flop, and an integration circuit for delay time correction is added to the other input line of the flip-flop. Random number generator.
【請求項4】 前記ジッタ生成回路の出力を前記入力信
号の繰り返し周期毎にラッチするラッチ手段を有するこ
とを特徴とする請求項1から請求項3までの何れかに記
載の乱数発生装置。
4. The random number generation device according to claim 1, further comprising a latch unit that latches an output of the jitter generation circuit for each repetition cycle of the input signal.
【請求項5】 二つの入力信号の位相差を自動調整して
フリップ・フロップ出力の1または0の出現率が一定に
なるようにした乱数発生装置において、 前記フリップ・フロップのデータ入力ラインに、前記二
つの入力信号の位相差を電圧に変換する位相−電圧変換
回路を付加したことを特徴とする乱数発生装置。
5. A random number generator in which a phase difference between two input signals is automatically adjusted so that an appearance rate of 1 or 0 in a flip-flop output becomes constant, wherein a data input line of the flip-flop has: A random number generator characterized in that a phase-voltage conversion circuit for converting the phase difference between the two input signals into a voltage is added.
【請求項6】 前記位相−電圧変換回路は、動作許容時
のみ作動するイネーブル手段を有することを特徴とする
請求項5に記載の乱数発生装置。
6. The random number generation device according to claim 5, wherein the phase-voltage conversion circuit has enable means that operates only when operation is permitted.
【請求項7】 前記位相−電圧変換回路の出力に、ノイ
ズ発生源と、当該ノイズを増幅する増幅回路と、当該増
幅ノイズ信号により入力信号にジッタを生じさせるミキ
サー回路とから構成されるジッタ生成回路を付加したこ
とを特徴とする請求項5または請求項6の何れかに記載
の乱数発生装置。
7. A jitter generator that comprises, at the output of the phase-voltage conversion circuit, a noise generation source, an amplifier circuit that amplifies the noise, and a mixer circuit that causes a jitter in the input signal due to the amplified noise signal. 7. The random number generator according to claim 5, wherein a circuit is added.
【請求項8】 前記ジッタ生成回路は、動作許容時のみ
作動するイネーブル手段を有することを特徴とする請求
項1から請求項4および請求項7の何れかに記載の乱数
発生装置。
8. The random number generation device according to claim 1, wherein the jitter generation circuit has enable means that operates only when operation is permitted.
【請求項9】 前記ミキサー回路は、積分回路と、当該
積分出力信号および前記増幅ノイズ信号をそれぞれ入力
とする直列Pチャンネルトランジスタ回路と直列Nチャ
ンネルトランジスタ回路の直列接続回路とで構成される
ことを特徴とする請求項1から請求項4および請求項7
の何れかに記載の乱数発生装置。
9. The mixer circuit comprises an integrator circuit, and a series connection circuit of a serial P-channel transistor circuit and a serial N-channel transistor circuit, which receives the integrated output signal and the amplified noise signal, respectively. Claims 1 to 4 and 7 characterized
The random number generator according to any one of 1.
【請求項10】 前記ミキサー回路は、また、前記増幅
ノイズ信号と前記入力信号の合成信号を入力とするNチ
ャンネルトランジスタとPチャンネルトランジスタの直
列トランジスタ回路で構成されることを特徴とする請求
項1から請求項4よび請求項7の何れかに記載の乱数発
生装置。
10. The mixer circuit is also configured by a serial transistor circuit of an N-channel transistor and a P-channel transistor, which receives a composite signal of the amplified noise signal and the input signal as an input. 8. The random number generator according to any one of claims 4 to 7.
【請求項11】 R−Sフリップフロップに入力する二
つの入力信号の位相差を自動調整してフリップ・フロッ
プ出力の1または0の出現率が一定になるようにした乱
数発生装置において、 前記R−Sフリップ・フロップを構成する内部トランジ
スタ回路のR側ゲート回路、もしくはS側ゲート回路の
電源側にPチャンネルトランジスタを、またGND側に
Nチャンネルトランジスタを各々直列に接続すると共
に、前記PチャンネルトランジスタとNチャンネルトラ
ンジスタの入力にノイズ発生源と当該ノイズを増幅する
増幅回路を接続し、当該増幅ノイズ信号により一方の前
記ゲート回路のスレッシュホールド電圧を変化すること
を特徴とする乱数発生装置。
11. A random number generator in which the phase difference between two input signals input to an RS flip-flop is automatically adjusted so that the appearance rate of 1 or 0 in the flip-flop output becomes constant. A P-channel transistor is connected in series to the R side gate circuit of the internal transistor circuit forming the S flip-flop or the power supply side of the S-side gate circuit, and an N channel transistor is connected to the GND side. And a noise generation source and an amplifier circuit for amplifying the noise are connected to the inputs of the N-channel transistor, and the threshold voltage of one of the gate circuits is changed by the amplified noise signal.
【請求項12】 R−Sフリップフロップに入力する二
つの入力信号の位相差を自動調整してフリップ・フロッ
プ出力の1または0の出現率が一定になるようにした乱
数発生装置において、 前記R−Sフリップ・フロップを構成する内部トランジ
スタ回路のR側ゲート回路、およびS側ゲート回路の電
源側にPチャンネルトランジスタを、またGND側にN
チャンネルトランジスタを各々直列に接続すると共に、
前記PチャンネルトランジスタとNチャンネルトランジ
スタの入力にノイズ発生源と、当該ノイズを増幅する増
幅回路を接続し、当該増幅ノイズ信号により双方の前記
ゲート回路のスレッシュホールド電圧を変化することを
特徴とする乱数発生装置。
12. A random number generator in which the phase difference between two input signals input to an RS flip-flop is automatically adjusted so that the appearance rate of 1 or 0 in the flip-flop output becomes constant. -A P-channel transistor is provided on the R side gate circuit of the internal transistor circuit forming the S flip-flop and the power supply side of the S side gate circuit, and an N side is provided on the GND side
While connecting the channel transistors in series,
A random number characterized by connecting a noise source and an amplifier circuit for amplifying the noise to the inputs of the P-channel transistor and the N-channel transistor, and changing the threshold voltages of both the gate circuits by the amplified noise signal. Generator.
【請求項13】 前記増幅回路は、コンデンサと抵抗に
よる直列入力回路と、PチャンネルトランジスタとNチ
ャンネルトランジスタの直列回路とで構成され、且つ、
当該トランジスタ回路の入力−出力間に抵抗を介在した
ことを特徴とする請求項1から請求項4および請求項7
および請求項11および請求項12の何れかに記載の乱
数発生装置。
13. The amplifier circuit includes a series input circuit including a capacitor and a resistor, and a series circuit of a P-channel transistor and an N-channel transistor, and
A resistor is interposed between the input and the output of the transistor circuit, and the transistor circuit has a resistor.
And the random number generation device according to any one of claims 11 and 12.
【請求項14】 前記増幅回路は、また、コンデンサと
抵抗による直列入力回路と、Pチャンネルトランジスタ
とNチャンネルトランジスタの直列回路とで構成され、
且つ、当該トランジスタ回路の入力−出力間に抵抗とコ
ンデンサを並列に介在したことを特徴とする請求項1か
ら請求項4および請求項7および請求項11および請求
項12の何れかに記載の乱数発生装置。
14. The amplifier circuit further includes a series input circuit including a capacitor and a resistor, and a series circuit of a P-channel transistor and an N-channel transistor,
A random number according to any one of claims 1 to 4, claim 7, claim 11 and claim 12, wherein a resistor and a capacitor are interposed in parallel between the input and output of the transistor circuit. Generator.
【請求項15】 前記増幅回路を多段直列に接続して成
る請求項13または請求項14の何れかに記載の乱数発
生装置。
15. The random number generator according to claim 13, wherein the amplifier circuits are connected in multiple stages in series.
【請求項16】 前記ノイズ発生源は、Pチャンネルト
ランジスタとNチャンネルトランジスタを直列に接続す
ると共に、入力−出力間を短絡して構成されることを特
徴とする請求項1から請求項4および請求項7および請
求項11および請求項12の何れかに記載の乱数発生装
置。
16. The noise generating source is configured by connecting a P-channel transistor and an N-channel transistor in series and short-circuiting between an input and an output. The random number generation device according to any one of claim 7, claim 11, and claim 12.
【請求項17】 前記ノイズ発生源は、また、Pチャン
ネルトランジスタとNチャンネルトランジスタを直列に
接続すると共に、入力−出力間に抵抗を介在して構成さ
れることを特徴とする請求項1から請求項4および請求
項7および請求項11および請求項12の何れかに記載
の乱数発生装置。
17. The noise source further comprises a P-channel transistor and an N-channel transistor connected in series, and a resistor interposed between the input and the output. The random number generation device according to any one of claim 4, claim 7, claim 11, and claim 12.
【請求項18】 前記ノイズ発生源は、また、Pチャン
ネルトランジスタとNチャンネルトランジスタを直列に
接続し、入力−出力間に抵抗を介在すると共に、入力−
GND間に抵抗とコンデンサによる直列回路を介在して
構成されることを特徴とする請求項1から請求項4およ
び請求項7および請求項11および請求項12の何れか
に記載の乱数発生装置。
18. The noise source further includes a P-channel transistor and an N-channel transistor connected in series, a resistor interposed between the input and the output, and the input-source.
The random number generator according to any one of claims 1 to 4, claim 7, claim 11 and claim 12, characterized in that a series circuit of a resistor and a capacitor is interposed between GNDs.
【請求項19】 前記ノイズ発生源は、また、Pチャン
ネルトランジスタとNチャンネルトランジスタを直列に
接続し、入力−出力間に抵抗を介在すると共に、入力−
電源間に抵抗とコンデンサによる直列回路を介在して構
成されることを特徴とする請求項1から請求項4および
請求項7および請求項11および請求項12の何れかに
記載の乱数発生装置。
19. The noise source further includes a P-channel transistor and an N-channel transistor connected in series, a resistor interposed between the input and the output, and the input-source.
A random number generator according to any one of claims 1 to 4, claim 7, claim 11, and claim 12, characterized in that a series circuit of a resistor and a capacitor is interposed between the power supplies.
【請求項20】 前記ノイズ発生源は、また、Nチャン
ネルトランジスタの入力−出力間を短絡すると共に、出
力−電源間に抵抗を介在して構成されることを特徴とす
る請求項1から請求項4および請求項7および請求項1
1および請求項12の何れかに記載の乱数発生装置。
20. The noise source further comprises a short circuit between the input and the output of the N-channel transistor, and a resistor interposed between the output and the power supply. 4 and claim 7 and claim 1
The random number generation device according to claim 1 or 12.
【請求項21】 前記ノイズ発生源は、また、Nチャン
ネルトランジスタの入力−出力間と出力−電源間にそれ
ぞれ抵抗を介在して構成されることを特徴とする請求項
1から請求項4および請求項7および請求項11および
請求項12の何れかに記載の乱数発生装置。
21. The noise generating source is also configured by interposing a resistor between the input and output of the N-channel transistor and between the output and the power supply, respectively. The random number generation device according to any one of claim 7, claim 11, and claim 12.
【請求項22】 前記ノイズ発生源は、また、Pチャン
ネルトランジスタの入力−出力間を短絡すると共に、出
力−GND間に抵抗を介在して構成されることを特徴と
する請求項1から請求項4および請求項7および請求項
11および請求項12の何れかに記載の乱数発生装置。
22. The noise source further comprises a short circuit between the input and the output of the P-channel transistor and a resistor interposed between the output and the GND. 4. The random number generator according to claim 4, claim 7, claim 11 or claim 12.
【請求項23】 前記ノイズ発生源は、また、Pチャン
ネルトランジスタの入力−出力間と出力−GND間にそ
れぞれ抵抗を介在して構成されることを特徴とする請求
項1から請求項4および請求項7および請求項11およ
び請求項12の何れかに記載の乱数発生装置。
23. The noise generating source is also configured by interposing a resistor between the input and output of the P-channel transistor and between the output and GND of the P-channel transistor, respectively. The random number generation device according to any one of claim 7, claim 11, and claim 12.
【請求項24】 請求項1から請求項23までの何れか
に記載の乱数発生装置を用いて構成されることを特徴と
する確率発生装置。
24. A probability generation device comprising the random number generation device according to any one of claims 1 to 23.
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