[发明专利]基于环型振荡器的真随机数发生电路及真随机数发生器

权利要求书

1.一种基于环型振荡器的真随机数发生电路，其特征是所述真随机数发生电 路包括顺序连接的振荡采样电路、后处理电路和控制电压产生电路；

所述振荡采样电路包括，带有第一电压控制输入端的第一高频环形振荡电 路、带有第二电压控制输入端的第二高频环形振荡电路和一个低频环形振荡电 路；所述第一高频环形振荡电路和第二高频环形振荡电路的振荡频率不同，并且 第一高频环形振荡电路和第二高频环形振荡电路的振荡频率可控；所述低频环形 振荡电路的振荡频率固定；

所述振荡采样电路，用于将第一高频环形振荡电路和第二高频环形振荡电路 输出的波形进行异或操作，再用低频环形振荡电路对异或操作后的波形进行采样 得到随机比特流；

所述后处理电路，采用移位异或电路对所述振荡采样电路产生的随机比特流 进行处理，用以提高随机比特流的随机性；

所述控制电压产生电路，通过分压电阻，将经过后处理电路处理的随机比特 流分压后产生随机控制电压；并通过第一电压控制输出端和第二电压控制输出 端，将产生的所述随机控制电压反馈回所述第一高频环形振荡电路和第二高频环 形振荡电路，控制振荡频率发生随机变化。

2.根据权利要求1所述的一种基于环型振荡器的真随机数发生电路，其特征 是所述第一高频环形振荡电路、第二高频环形振荡电路和低频环形振荡电路采用 差分CMOS环形振荡器。

3.根据权利要求1所述的一种基于环型振荡器的真随机数发生电路，其特征 是所述第一高频环形振荡电路、第二高频环形振荡电路和低频环形振荡电路采用 单端互补CMOS环形振荡器。

4.根据权利要求3所述的一种基于环型振荡器的真随机数发生电路，其特征 是所述第一高频环形振荡电路和第二高频环形振荡电路使用可变电阻改变各自 振荡频率。

5.根据权利要求4所述的一种基于环型振荡器的真随机数发生电路，其特征 是所述可变电阻由CMOS开关管来实现，所述CMOS开关管工作在线性区。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种基于环型振荡器的真随机数发生电路， 其特征是所述第一高频环形振荡电路、第二高频环形振荡电路和低频环形振荡电 路还包括启动电路。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种基于环型振荡器的真随机数发生电路， 其特征是所述后处理电路采用三级移位异或后处理电路。

8.根据权利要求1、2或3所述的一种基于环型振荡器的真随机数发生电路， 其特征是所述随机控制电压的变化范围通过调整分压电阻的比值实现。

9.一种如权利要求1所述的基于环型振荡器的真随机数发生电路组成的真 随机数发生器，其特征是所述真随机数发生器包括三级基于环型振荡器的真随机 数发生电路，分别为第一级真随机数发生电路、第二级真随机数发生电路和第三 级真随机数发生电路；

其中，第一级真随机数发生电路的第一电压控制输出端与第三级真随机数发 生电路的第一电压控制输入端连接，第一级真随机数发生电路的第二电压控制输 出端与第二级真随机数发生电路的第二电压控制输入端连接，第二级真随机数发 生电路的第一电压控制输出端与第二级真随机数发生电路的第一电压控制输入 端连接，第三级真随机数发生电路的第一电压控制输出端与第一级真随机数发生 电路的第一电压控制输入端连接，第三级真随机数发生电路的第二电压控制输出 端与第一级真随机数发生电路的第二电压控制输入端连接；第二级真随机数发生 电路的第二电压控制输出端与第三级真随机数发生电路的第二电压控制输入端 连接。

10.根据权利要求9所述的一种基于环型振荡器的真随机数发生电路，其特 征是所述第一级真随机数发生电路后处理随机比特流与第二级真随机数发生电 路后处理随机比特流异或输出，第二级真随机数发生电路后处理随机比特流与第 三级真随机数发生电路后处理随机比特流异或输出。