[發明專利]一種真隨機數發生器

在審

• 申請號: 201310549303.4
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104598198A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 楊世鐸
• 申請（專利權）人: 國民技術股份有限公司
• 主分類號: G06F7/58
• 分類號: G06F7/58
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 何青瓦

1.一種真隨機數發生器，其特征在于，包括：

高頻時鐘發生器，用于產生高頻時鐘信號；

低頻時鐘發生器，用于產生低頻時鐘信號；

噪聲加擾電路，用于產生噪聲信號，并將所述噪聲信號耦合至所述低頻時鐘發生器，所述低頻時鐘發生器輸出耦合有噪聲信號的所述低頻時鐘信號；

采樣電路，用于根據耦合有所述噪聲信號的所述低頻時鐘信號對所述高頻時鐘信號進行采樣，以產生真隨機數信號。

2.根據權利要求1所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述低頻時鐘發生器輸出的耦合有所述噪聲信號的所述低頻時鐘信號，其隨機性抖動均方根值為所述高頻時鐘信號的時鐘周期的5～10倍。

3.根據權利要求1所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述噪聲加擾電路將噪聲信號耦合至所述低頻時鐘信號的方式包括直流耦合或交流耦合。

4.根據權利要求1所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述噪聲信號為所述噪聲加擾電路中的電阻或器件的熱噪聲經放大處理后得到的信號。

5.根據權利要求1所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述噪聲加擾電路包括運算放大器、第一噪聲電阻、第二噪聲電阻、第一反饋電阻和第二反饋電阻，所述運算放大器的同相輸入端與所述第一噪聲電阻的一端連接，所述第一噪聲電阻的另一端與參考電壓連接，所述運算放大器的反向輸入端與所述第二噪聲電阻的一端連接，所述第二噪聲電阻的另一端分別與所述第一反饋電阻和所述第二反饋電阻的一端連接，所述第一反饋電阻的另一端與所述運算放大器的輸出端連接，所述第二反饋電阻的另一端與所述參考電壓連接，所述參考電壓為所述運算放大器提供直流偏置電壓，所述運算放大器對所述第一噪聲電阻和所述第二噪聲電阻的熱噪聲進行放大，并由所述運算放大器的輸出端輸出所述噪聲信號。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述低頻時鐘發生器包括振蕩器以及向所述振蕩器提供電流的電流鏡，所述噪聲加擾電路輸出的所述噪聲信號耦合至所述電流鏡或所述振蕩器。

7.根據權利要求6所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述電流鏡包括第一PMOS管、第二PMOS管以及電流源，其中所述第一PMOS管的源極和所述第二PMOS管的源極與第一工作電壓連接，所述第一PMOS管的柵極和所述第二PMOS管的柵極以及所述第一PMOS管的漏極與所述電流源的正極連接，所述電流源的負極與第二工作電壓連接，所述第二PMOS管的漏極與所述振蕩器的輸入端連接，所述噪聲加擾電路輸出的所述噪聲信號耦合至所述第一PMOS管的柵極和所述第二PMOS管的柵極、所述第二PMOS管的漏極或所述振蕩器的輸出端。

8.根據權利要求7所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述低頻時鐘發生器進一步包括耦合電容，所述噪聲加擾電路輸出的所述噪聲信號經所述耦合電容耦合至所述第一PMOS管的柵極和所述第二PMOS管的柵極。

9.根據權利要求8所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述低頻時鐘發生器進一步包括放大器和緩沖器，所述放大器包括第三PMOS管和NMOS管，所述第三PMOS管的源極與所述第一工作電壓連接，所述第三PMOS管的柵極與所述電流源的正極連接，所述振蕩器的輸出端與所述NMOS管的柵極連接，所述NMOS管的源極與所述第二工作電壓連接，所述NMOS管的漏極分別與所述第三PMOS管的漏極和所述緩沖器的輸入端連接，所述緩沖器的輸出端輸出耦合有所述噪聲信號的所述低頻時鐘信號。

10.根據權利要求1所述的真隨機數發生器，其特征在于，所述采樣電路為D觸發器，所述D觸發器的時鐘端接收耦合有所述噪聲信號的所述低頻時鐘信號，所述D觸發器的觸發端接收所述高頻時鐘信號，所述D觸發器的輸出端輸出所述真隨機數信號。