[發明專利]可同步環形振蕩器及同步其的方法

有效

• 申請號: 201811561036.1
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN110011643B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 拉斯洛·哈爾斯
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: H03K3/03
• 分類號: H03K3/03
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;王紅艷

本發明涉及可同步環形振蕩器及同步其的方法。環形振蕩器包括以環形配置連接的多個邏輯門。多個邏輯門中除了最后一個邏輯門之外，每個邏輯門的輸出用作多個邏輯門中的下一個邏輯門的輸入。多個邏輯門中的最后一個邏輯門的輸出反饋給多個邏輯門中的第一個邏輯門，并用作其輸入。多個邏輯門中的邏輯門包括使能輸入端，用于接收使能信號，以啟用邏輯門并從而啟用環形振蕩器。多個邏輯門包括至少一個受控邏輯門，受控邏輯門還包括時鐘輸入端，用于接收時鐘信號，以控制至少一個受控邏輯門，從而使環形振蕩器與時鐘信號同步。

技術領域

本發明總體上涉及可同步環形振蕩器，具體地，涉及用標準邏輯門構建的可同步環形振蕩器。

背景技術

環形振蕩器包括以環路(即，以環形配置)連接的邏輯門或模擬放大器。一個元件的輸出連接到下一個元件的輸入。奇數個這些部件反相其輸入信號。環形振蕩器在電子學中有許多用途，可以用作熵源來生成用于信息安全的真隨機數。可同步環形振蕩器為信息安全應用程序提供了一些優勢。例如，當環形振蕩器與固定時鐘頻率同步時，可同步環形振蕩器通過在短時間內運行環形振蕩器來確保穩定的啟動條件。這樣，環形振蕩器生成已知量的熱量，這保證了信息安全中環形振蕩器正常運行所需的可預測啟動條件。在環形振蕩器同步之后，在正常(異步)操作模式下，通過縮短自由運行振蕩時間，可以顯著降低側通道泄漏和干擾注入靈敏度。較短的自由運行振蕩時間也提高了信息安全應用程序的響應時間和吞吐量。

一種同步環形振蕩器的現有解決方案是在環形振蕩器中使用運算放大器，并用從時鐘信號中獲得的窄脈沖驅動運算放大器的非反相輸入端。另一種現有解決方案將環形柵極的輸入晶體管的接地線連接到由同步信號的脈沖饋送的導線。然而，這些現有的解決方案都不能由集成電路(有時稱為芯片)中的標準數字設計工具來布置。

因此，希望有一種考慮了上述至少一些問題以及其他可能的問題的系統和方法。

發明內容

本公開的示例實現方式涉及用集成電路制造工藝的標準組件庫中可用的標準邏輯門構建的可同步環形振蕩器。與現有解決方案相比，示例實現方式提供了更精確、更穩定、消耗更少功率、成本更低且行為更好理解的可同步環形振蕩器。

因此，本公開包括但不限于以下示例實現方式。

一些示例實現方式提供了一種環形振蕩器。本公開中涉及的環形振蕩器包括：多個邏輯門，以環形配置連接，其中，多個邏輯門中除了最后一個邏輯門以外的每個邏輯門的輸出用作多個邏輯門中的下一個邏輯門的輸入，多個邏輯門中的最后一個的輸出反饋給多個邏輯門中的第一個邏輯門，并用作其輸入。多個邏輯門包括至少一個受控邏輯門，受控邏輯門還包括時鐘輸入端，時鐘輸入端被配置為接收時鐘信號，以控制至少一個受控邏輯門，從而使環形振蕩器與時鐘信號同步。多個邏輯門中的邏輯門包括使能輸入端，所述使能輸入端被配置為接收使能信號，以啟用邏輯門并從而啟用環形振蕩器。

在任何前述示例實現方式的環形振蕩器的一些示例實現方式中，或者在前述示例實現方式的任何組合中，多個邏輯門包括以環形配置連接的奇數個反相邏輯門，并且其中，至少一個受控邏輯門具有使能輸入端，所述使能輸入端是被配置為接收時鐘信號的時鐘輸入端。

在任何前述示例實現方式的環形振蕩器的一些示例實現方式中，或者在前述示例實現方式的任何組合中，至少一個受控邏輯門包括差分緩沖門，所述差分緩沖門具有非反相輸入端和反相輸入端以及至少反相輸出端，非反相輸入端連接到以環形配置的多個邏輯門中的前一個邏輯門的輸出端，反相輸入端是時鐘輸入端，并且反相輸出端連接到以環形配置的多個邏輯門中的下一個邏輯門的輸入端。

在任何前述示例實現方式的環形振蕩器的一些示例實現方式中，或者在前述示例實現方式的任何組合中，至少一個受控邏輯門包括三態反相器，三態反相器具有連接到以環形配置的多個邏輯門中的前一個邏輯門的輸出的輸入端、連接到以環形配置的多個邏輯門的下一個邏輯門的輸入端的反相輸出端、以及作為時鐘輸入端的使能輸入端。