CMOS随机数发生器制造技术

本发明专利技术公开一种CMOS随机数发生器，其包括偏置电路、双漏极CMOS管噪声电流源和控制单元。偏置电路用于为所述双漏极CMOS管噪声电流源提供直流工作点。双漏极CMOS管噪声电流源采用双漏极CMOS管产生噪声电流信号。控制单元用于将双漏极CMOS管噪声电流源产生的噪声电流信号直接放大后产生随机数。本发明专利技术的电路结构更简单且功耗更低。

【技术实现步骤摘要】
CMOS随机数发生器
本专利技术涉及随机数发生器领域，尤其涉及一种CMOS随机数发生器。
技术介绍
随机数发生器是射频识别标签的防碰撞算法里非常重要的部分，传统随机数发生器中所采用的噪声电流源结构较为复杂，对随机数发生器造成的功耗也较大。
技术实现思路
本专利技术提供一种CMOS随机数发生器。旨在解决如何简化传统随机数发生器的电路结构的技术问题。该CMOS随机数发生器包括偏置电路、双漏极CMOS管噪声电流源和控制单元，其中，偏置电路用于为双漏极CMOS管噪声电流源提供直流工作点；双漏极CMOS管噪声电流源采用双漏极CMOS管产生噪声电流信号；控制单元将双漏极CMOS管噪声电流源产生的噪声电流信号直接放大后转换为随机数。在本专利技术一实施例中，双漏极CMOS管噪声电流源包括一双漏极CMOS管和分别连接在双漏极CMOS管两漏极上的两普通CMOS管。在本专利技术一实施例中，双漏极CMOS管为双漏极PMOS管；两普通CMOS管包括第一普通NMOS管和第二普通NMOS管；双漏极PMOS管的源极接电源电压，栅极接所述偏置电路，两漏极分别与所述第一普通NMOS管的漏极、第二普通NMOS管的漏极相连；第一普通NMOS管的栅漏极短接，源极接地，栅极为所述双漏极CMOS管噪声电流源的一输出端；第二普通NMOS管的栅漏极短接，源极接地，栅极为所述双漏极CMOS管噪声电流源的另一输出端。在本专利技术一实施例中，双漏极CMOS管为双漏极NMOS管；两普通CMOS管包括第一普通PMOS管和第二普通PMOS管；双漏极NMOS管的源极接地，栅极接所述偏置电路，两漏极分别与第一普通PMOS管的漏极、第二普通PMOS管的漏极相连；第一普通PMOS管的栅漏极短接，源极接电源电压，栅极为所述双漏极CMOS管噪声电流源的一输出端；第二普通PMOS管的栅漏极短接，源极接电源电压，栅极为所述双漏极CMOS管噪声电流源的另一输出端。在本专利技术一实施例中，控制单元包括电流处理模块和数字处理模块；电流处理模块将所述双漏极CMOS管噪声电流源产生的噪声电流信号直接放大后转换为数字信号；数字处理模块根据所述数字信号产生随机数。在本专利技术一实施例中，电流处理模块包括漏极相接并接至第一节点的第三普通NMOS管和第三普通PMOS管，还包括漏极相接并接至第二节点的第四普通NMOS管和第四普通PMOS管，还包括将所述第一节点或第二节点的电压转换为数字信号的比较模块。在本专利技术一实施例中，第三普通NMOS管的栅极连接所述双漏极CMOS管噪声电流源的一输出端，第四普通NMOS管的栅极连接所述双漏极CMOS管噪声电流源的另一输出端；第三普通NMOS管的源极和第四普通NMOS管的源极接地；第三普通PMOS管的源极和所述第四普通PMOS管的源极接电源电压，栅极相接；将第三普通PMOS管的栅漏极短接，比较模块将第二节点的电压转换为数字信号；或者将第四普通PMOS管的栅漏极短接，比较模块将第一节点的电压转换为数字信号。在本专利技术一实施例中，第三普通PMOS的栅极连接所述双漏极CMOS管噪声电流源的一输出端，第四普通PMOS管的栅极分别连接所述双漏极CMOS管噪声电流源的另一输出端；第三普通PMOS管的源极和第四普通PMOS管的源极接电源电压；第三普通NMOS管的源极和所述第四普通NMOS管的源极接地，栅极相接；将第三普通NMOS管的栅漏极短接，比较模块将第二节点的电压转换为数字信号；或者将第四普通NMOS管的栅漏极短接，比较模块将第一节点的电压转换为数字信号。在本专利技术一实施例中，比较模块为比较器或反相器。在本专利技术一实施例中，数字处理模块为D触发器。该CMOS随机数发生器采用双漏极CMOS管噪声电流源替代传统随机数发生器中所采用的噪声电流源，不但能够简化噪声电流源的电路结构，还大大降低了随机数发生器的功耗。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的CMOS随机数发生器的示意图；图2为本专利技术另一实施例提供的CMOS随机数发生器的示意图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术一实施例提供的CMOS随机数发生器包括偏置电路11、双漏极CMOS管噪声电流源12和控制单元。其中，偏置电路11用于为双漏极CMOS管噪声电流源12提供直流工作点。双漏极CMOS管噪声电流源12可以包括一双漏极PMOS管(PM0，P型dual-drainCMOS管)、第一普通NMOS管(NM1)和第二普通NMOS管(NM2)。控制单元可以包括用于将双漏极CMOS管噪声电流源12产生的噪声电流信号直接进行放大后转换为数字信号的电流处理模块131和用于根据电流处理模块131的输出的数字信号产生随机数的数字处理模块。本实施例数字处理模块可以为一D触发器(DFF1)。电流处理模块131可以包括漏极相接并接至第一节点(A)的第三普通NMOS管(NM3)和第三普通PMOS管(PM3)，还包括漏极相接并接至第二节点(B)的第四普通NMOS管(NM4)和第四普通PMOS管(PM4)，及将第一节点(A)或第二节点(B)的电压转换为数字信号的比较模块。本实施例中比较模块可以为一反相器(INV1)。PM0的源极接电源电压(VDD)，栅极接偏置电路11，两漏极分别与NM1的漏极、NM2的漏极相连。NM1的栅漏极短接，源极接地。NM2的栅漏极短接，源极接地。NM1的栅极接NM3的栅极。NM2的栅极接NM4的栅极。NM3的源极和NM4的源极接地。PM3的源极和PM4的源极接VDD。PM3的栅极和PM4的栅极相接。PM3的栅漏极短接，INV1的输入端连接到第二节点(B)，将第二节点(B)的电压转换为数字信号，INV1输出端与DFF1的输入端S连接，DFF1通过Q或Q端输出随机序列。INV1可以是一带使能的反向器，INV1的使能端和DFF1的CK端分别连接时钟信号CLK。该CMOS随机数发生器的工作原理是：双漏极CMOS管噪声电流源12上电后，PM0的两漏极上分别产生噪声电流信号Id1、Id2，虽然NM1和NM2可以是尺寸完全相同的两普通NMOS管，但由于MOS管的噪声影响，流过NM1的噪声电流信号Id1′和流过NM2的噪声电流信号Id2′会有差异，假设Id1′+Id2′＝2*Iref。若Id1′<Id2′，且Id2′-Id1′＝2△I,则Id1′＝Iref-△I,Id2′＝Iref+△I。NM3和NM4的尺寸可以完全相同，NM3通过镜像放大流过NM1的噪声电流信号Id1′后得到Id3，Id3＝k*Id1′＝k*(Iref-△I)，NM4通过镜像放大流过NM2的噪声电流信号Id2′后，可以得到Id4，Id4＝k*Id2′＝k*(Iref+△I)，PM3和PM4的尺寸可以完全相同，PM4镜像PM3的电流，由于Id3＝k*(Iref-△I)<<k*(Iref+△I)，故流过NM4的实际噪声电流信号Id4′＝Id3＝k*(Iref-△I)，所以B点的电压VB<(1/2)*VDD；反之若Id1′>Id2′,则按上述推断，可得VB>(1/2)*VDD；INV1在时钟信号的控制下开启，检测VB，若VB>(1/2)*VDD，则输出控制信号0至DFF1的输入端S；反之若VB<(1/2)*VDD，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMOS随机数发生器，包括：双漏极CMOS管噪声电流源，其采用双漏极CMOS管产生噪声电流信号；偏置电路，其用于为所述双漏极CMOS管噪声电流源提供直流工作点；和控制单元，其用于将所述双漏极CMOS管噪声电流源产生的噪声电流信号直接放大后转换为随机数。

【技术特征摘要】
1.一种CMOS随机数发生器，包括：双漏极CMOS管噪声电流源，其采用双漏极CMOS管产生噪声电流信号；所述双漏极CMOS管噪声电流源包括双漏极PMOS管、第一普通NMOS管和第二普通NMOS管；所述双漏极PMOS管的源极接电源电压，栅极接偏置电路，两漏极分别与所述第一普通NMOS管的漏极、第二普通NMOS管的漏极相连；第一普通NMOS管的栅漏极短接，源极接地，栅极为所述双漏极CMOS管噪声电流源的一输出端，该输出端输出一噪声电流信号给控制单元的电流处理模块的一输入端；第二普通NMOS管的栅漏极短接，源极接地，栅极为所述双漏极CMOS管噪声电流源的另一输出端，该输出端输出另一噪声电流信号给控制单元的电流处理模块的另一输入端；或者，所述双漏极CMOS管噪声电流源包括双漏极NMOS管、第一普通PMOS管和第二普通PMOS管；所述双漏极NMOS管的源极接地，栅极接所述偏置电路，两漏极分别与第一普通PMOS管的漏极、第二普通PMOS管的漏极相连；第一普通PMOS管的栅漏极短接，源极接电源电压，栅极为所述双漏极CMOS管噪声电流源的一输出端，该输出端输出一噪声电流信号给控制单元的电流处理模块的一输入端；第二普通PMOS管的栅漏极短接，源极接电源电压，栅极为所述双漏极CMOS管噪声电流源的另一输出端，该输出端输出另一噪声电流信号给控制单元的电流处理模块的另一输入端；所述偏置电路，其用于为所述双漏极CMOS管噪声电流源提供直流工作点；和所述控制单元，包括所述电流处理模块和数字处理模块，所述电流处理模块将所述双漏极CMOS管噪声电流源产生的噪声电流信号直接放大后转换为数字信号；所述数字处理模块根据所述数字信号产生随机数。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：石道林，
申请(专利权)人：国民技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：