[發明專利]基于電平轉換器的物理不可克隆函數電路及其控制方法

在審

• 申請號: 202110294320.2
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112953507A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 曹元;韓麗娟;李江海;錢文衛;錢文晶
• 申請（專利權）人: 常州市沃爾森電子研究院有限公司
• 主分類號: H03K19/0185
• 分類號: H03K19/0185
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳紅橋

1.一種基于電平轉換器的物理不可克隆函數電路，其特征在于，包括：

模式控制模塊，所述模式控制模塊用于接收控制信號，并根據所述控制信號發出模式控制信號，其中所述模式控制信號包括電平轉換模式控制信號和PUF輸出模式控制信號；

模式切換模塊，所述模式切換模塊與所述模式控制模塊相連，所述模式切換模塊用于在接收到所述電平轉換模式控制信號時，輸入端的輸入信號為第一電壓的邏輯信號時，將所述輸入信號移位轉換為第二電壓的電源電平信號并從輸出端輸出，在接收到所述PUF輸出模式控制信號時，從所述輸出端輸出“0”或“1”的電平信號，以產生物理不可克隆的隨機數，其中，所述第一電壓小于所述第二電壓。

2.根據權利要求1所述的基于電平轉換器的物理不可克隆函數電路，其特征在于，所述模式控制模塊包括：

第一NMOS管，所述第一NMOS管的控制極為控制信號接收端，所述第一NMOS管的控制極用于接收所述控制信號，所述第一NMOS管的第一極與所述輸入端相連，所述第一NMOS管的第二極與所述反相輸入端相連。

3.根據權利要求1所述的基于電平轉換器的物理不可克隆函數電路，其特征在于，所述第一NMOS管的導通電壓0.3V～0.4V。

4.根據權利要求2所述的基于電平轉換器的物理不可克隆函數電路，其特征在于，所述模式切換模塊包括：

第二NMOS管，所述第二NMOS管的控制極作為輸入端，所述第二NMOS管的導通電壓為第一電壓；

第三NMOS管，所述第三NMOS管的控制極作為所述反相輸入端；

第一反相器，所述第一反相器的輸入端與所述第二NMOS管的襯底引線相連，所述第一反相器的輸出端與所述第三NMOS管的襯底引線相連，所述第一反相器的電源端與所述第一電壓的電源電平信號相連；

交叉耦合PMOS對，所述交叉耦合PMOS對包括第一PMOS管和第二PMOS管，所述第一PMOS管的第一極與所述第一PMOS管的第二極相連后與所述第二電壓的電源電平信號相連，所述第一PMOS管的第二極與所述第二PMOS管的控制極相連后與所述第二NMOS管的第一極相連，所述第二NMOS管的第二極接地，所述第二PMOS管的第二極與所述第一PMOS管的控制極相連后與所述第三NMOS管的第一極相連，所述第三NMOS管的第二極接地；

第二反相器，所述第二反相器的輸入端與所述第二NMOS管的第一極相連，所述第二反相器的輸出端作為所述輸出端，所述第二反相器的電源端與所述第二電壓的電源電平信號相連；

第三反相器，所述第三反相器的輸入端與所述第三NMOS管的第一極相連，所述第三反相器的輸出端作為所述反相輸出端，所述第三反相器的電源端與所述第二電壓的電源電平信號相連。

5.根據權利要求4所述的基于電平轉換器的物理不可克隆函數電路，其特征在于，

當所述第一NMOS管的控制極接收到的所述控制信號為低電平信號時，所述模式切換模塊將所述輸入信號移位轉換為第二電壓的電源電平信號并從所述輸出端輸出；

當所述第一NMOS管的控制極接收到的所述控制信號為高電平信號時，所述模式切換模塊從所述輸出端輸出所述“0”或“1”的電平信號，以產生所述物理不可克隆的隨機數。

6.一種根據權利要求1-5中任一項所述的基于電平轉換器的物理不可克隆函數電路的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

接收控制信號，并根據所述控制信號發出模式控制信號，其中所述模式控制信號包括電平轉換模式控制信號和PUF輸出模式控制信號；

在接收到所述電平轉換模式控制信號時，輸入端的輸入信號為第一電壓的邏輯信號時，將所述輸入信號移位轉換為第二電壓的電源電平信號并從輸出端輸出；

在接收到所述PUF輸出模式控制信號時，從所述輸出端輸出“0”或“1”的電平信號，以產生物理不可克隆的隨機數，其中，所述第一電壓小于所述第二電壓。