[發明專利]一種互補式金屬氧化層半導體噪聲發生器

有效

• 申請號: 200610165116.6
• 申請日: 2006-12-13
• 公開（公告）號: CN101202532A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 周盛華;吳南健
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H03B29/00
• 分類號: H03B29/00;H03F3/45;H03K3/84
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及噪聲發生器技術領域，尤其涉及一種低功耗互補式金屬氧化層半導體(CMOS)噪聲發生器。

背景技術

噪聲發生器是隨機數發生器中最重要的組成部件。而低功耗的CMOS工藝上的噪聲發生器更是設計低功耗CMOS真隨機數發生器所必須的部分，尤其是應用在射頻識別標簽里的真隨機數發生器里，是一項關鍵的技術。

射頻識別標簽對功耗的要求很苛刻，特別是無源射頻識別標簽。使用普通的CMOS管作噪聲源所組成的噪聲發生器功耗都較大。因為普通CMOS管的噪聲不夠大，需要復雜的電路才能有效的把噪聲放大到可用的范圍，所以消耗更多的能量。

對于無源射頻識別標簽來說，各單元的功耗一般要低于1μW，才能不明顯的縮短標簽的工作距離。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種CMOS噪聲發生器，以實現低功耗噪聲發生器。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種互補式金屬氧化層半導體CMOS噪聲發生器，該噪聲發生器包括：

偏置電路，用于為雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管電流鏡和差分放大器提供直流工作點；

雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管電流鏡，用于微小的噪聲電流發生和將微小的噪聲電流信號轉換放大成較大的差分電壓信號輸出給差分放大器；

差分放大器，用于將雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管電流鏡輸入的差分雙端信號轉換為單端信號，并將該單端信號放大輸出。

所述雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管電流鏡由兩個P型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管和兩個N型的雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管連接構成。

所述兩個P型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管的柵極相互連接，并分別連接于每一個P互補式金屬氧化層半導體晶體管的一個漏極，且形成差分放大器的正輸入端，兩個P型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管的另外兩個漏極相互連接形成差分放大器的負輸入端；

所述兩個N型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管的柵極相互連接，并分別連接于所述偏置電路，且兩個N型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管的漏極分別與兩個P型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管的漏極連接，形成差分放大器的正負輸入端。

所述雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管電流鏡為噪聲源。

所述差分放大器為一個一級CMOS差分放大器。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

1、本發明提供的這種CMOS噪聲發生器，采用廣泛使用的CMOS工藝制作，大大降低了噪聲發生器的功耗，很好地解決了即使是幾μW的功耗都會縮短無源標簽工作距離的問題。

2、本發明提供的這種CMOS噪聲發生器，由于雙漏極互補式金屬氧化層半導體(Split-drain?CMOS)晶體管電流鏡的兩個P型Split-drain?CMOS晶體管的柵極相互連接，并分別連接于自身的漏極，且兩個P型Split-drainCMOS晶體管的漏極共同連接于差分放大器的正輸入端，兩個P型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管的另外兩個漏極相互連接形成差分放大器的負輸入端；兩個N型Split-drain?CMOS晶體管的柵極相互連接，并分別連接于所述偏置電路，且兩個N型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管的漏極分別與兩個P型雙漏極互補式金屬氧化層半導體晶體管的漏極連接，形成差分放大器的正負輸入端。所以，利用本發明能夠有效消除磁調制效應。

3、本發明提供的這種CMOS噪聲發生器，由于Split-drain?CMOS晶體管電流鏡的兩個N型Split-drain?CMOS管的柵極分別連接于所述偏置電路，柵極電壓由偏置電路提供，所以，能夠有效控制Split-drain?CMOS晶體管電流鏡的電流大小。

4、本發明提供的這種CMOS噪聲發生器特別適合應用于射頻識別(RFID)標簽芯片里的真隨機數發生器中。

附圖說明

圖1為本發明提供的低功耗CMOS噪聲發生器的方框圖；

圖2為本發明提供的Spit-drain?CMOS晶體管電流鏡的示意圖；

圖3為依照本發明實施例提供的低功耗CMOS噪聲發生器的電路圖；

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。