用于产生随机信号的装置及方法制造方法及图纸

一种随机信号产生器电路，其包括：热噪声产生器电路；以及自偏反相器电路，其具有耦接到该热噪声产生器电路的输入，且该输入耦接到耦接于该自偏反相器电路的输出的反馈电阻，该自偏反相器电路配置来响应于该热噪声产生器电路所产生的热噪声在输出上产生感测的噪声信号。放大器电路耦接到该自偏反相器电路的输出，并配置来放大该感测的噪声信号，以产生饱和的随机信号。可以利用例如触发器对饱和随机信号取样，以产生随机二进制信号，其可以用于随机数产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于产生随机信号(例如，可以用于产生随机数的随 机信号)的电路和方法。
技术介绍
在许多的电子应用中，例如计算机和电信应用中，都使用随机(或 伪随机)数生成。在某些应用中，可以从自然呈现随机或伪随机特性 的源中，生成随机比特流，即，缺乏可辨识的模式或重复的二进制信 号序列。已经提出了多种用于生成随机信号的电路。授予Miller, Jr.的美国 专利7,007,060描述了基于互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的热 噪声生成随机信号的方法及电路。所描述的技术涉及将来自一对相同 的热噪声产生器的输出馈到差分放大器，该放大器测量并放大该输出 之间的差。将被放大的差与基准电压进行比较以产生随机比特流。韩 国专利申请2004-093872描述了类似的方法，其利用通过差分放大器感 测的热噪声来驱动压控振荡器(VCO)，该压控振荡器时钟控制从另 一 VCO接收数据信号的触发器。
技术实现思路
在本专利技术的某些实施例中，随机信号产生器电路包括热噪声产生 器电路和自偏反相器，该自偏反相器具有耦接到该热噪声产生器电路 且连接到耦接于该自偏反相器的输出的反馈电阻的输入。该自偏反相 器配置来响应于由热噪声产生器电路所产生的热噪声而在输出上产生 所感测的噪声信号。放大器电路耦接到自偏反相器的输出，并配置来放大所感测的噪声信号，以产生饱和的(saturated)随机信号。根据本专利技术另外的实施例，该放大器电路包括第一放大器电路，其耦接到该自偏反相器的输出，并被配置来放大所感测的噪声信号，以产生放大的噪声信号；以及第二放大器电路，其AC耦合到该第一放大器电路，并被配置来响应于所放大的噪声信号而产生饱和的随机信 号。该第一放大器电路可以包括反相器或多个级联的反相器。该第二 放大器电路可以包括自偏反相器和至少一个反相器的级联组合。该第二放大器电路可以包括多个AC耦合的放大器电路。该多个AC耦合的 放大器电路的每一个都可以包括自偏反相器和至少一个反相器的级联 组合。在某些实施例中，该第一放大器电路的增益可以是基本大于该自 偏反相器的增益，而该第二放大器电路的增益可以是基本大于该第一 放大器电路的增益。该自偏反相器可以包括自偏CMOS反相器，该第 一放大器电路可以包括CMOS反相器或多个级联的CMOS反相器，而 该第二放大器电路可以包括自偏CMOS反相器和至少一个CMOS反相 器的级联组合。在另外的实施例中，热噪声产生器电路包括耦接于该自偏反相器 的输入的热噪声产生电阻器。该热噪声产生器电路可以包括耦接在该 自偏反相器的输入与信号接地节点之间的电阻器和电容器的串联组在另外的实施例中，可以将取样器电路耦接到放大器电路，并且 可以将其配置来响应于时钟信号而从所述饱和的随机信号产生随机二 进制信号。该取样器电路可以包括触发器。另外的实施例提供了包括如上所述的随机信号产生器电路的随机数产生器电路。另外的实施例提供了一种随机信号产生器电路，其包括热噪声 产生器电路；以及第一单端放大器电路，其耦接到该热噪声放大器电 路，并且被配置来感测并放大其噪声信号，以产生放大的噪声信号。 第二单端放大器电路AC耦合到该第一单端放大器电路，并配置来响应 于该放大的噪声信号产生饱和的随机信号。该第一单端放大器电路可以包括自偏反相器，其具有耦接到该 热噪声产生器电路的输入，并且其被配置来响应于由该热噪声产生器 电路所产生的热噪声，在其输出上产生感测的噪声信号；以及至少一 个反相器，其耦接到该自偏反相器的输出，且被配置来从该感测的噪 声信号产生放大的噪声信号。该第二单端放大器电路可以包括自偏反 相器至少一个反相器的级联组合。该第二单端放大器电路可以包括多 个AC耦合的放大器电路。该多个AC耦合的放大器电路的每一都可以 包括自偏反相器和至少一个反相器的级联组合。在进一步的实施例中，该热噪声产生器电路可以包括电阻器，该 第一单端放大器电路可以被配置来响应于跨该电阻器的热噪声电压而产生放大的噪声信号。该热噪声产生器电路可以包括耦接在该第一单 端放大器电路的输入与信号接地节点之间的电阻器和电容器的串联组 合。该随机信号产生器电路可以进一步包括取样器电路，其配置来从 该饱和的随机信号中产生随机二进制信号。本专利技术的某些实施例包括一方法，其中热噪声产生器电路耦接到 自偏反相器的输入，以在其输出产生感测的噪声信号。该感测的噪声 信号施加到第一放大器电路，以产生非饱和的放大的噪声信号。该非 饱和的噪声信号AC耦合到第二放大器电路，以产生饱和的随机信号。 可以从该饱和的随机信号产生随机二进制信号，例如，通过响应于时 钟信号对该饱和的随机信号取样来产生该随机二进制信号。附图说明图1是示出根据本专利技术某些实施例的随机数产生器电路的示意图；图2是示出根据本专利技术某些实施例的随机信号产生器电路的示意图；图3是示出根据本专利技术某些实施例的随机信号产生器电路中使用 的噪声源和自偏反相器电路的示意图；图4是示出根据本专利技术某些实施例的随机信号产生器电路的示意图；图5a-5c是示出图4的随机信号产生器电路的示例性操作的波形图；图6是示出根据本专利技术另外的实施例的随机信号产生器电路的示意图；图7是示出根据本专利技术某些实施例的取样器电路的示意图；以及 图8是示出图7的取样器电路的示例性操作的波形图。具体实施方式下面参考附图更全面地说明本专利技术，在附图中示出了本专利技术的实 施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实施，并且本专利技术不应 当被认为受到在此所示的诸实施例的限制。而是，提供这些实施例以 使得本公开将更加透彻完整，并且将本专利技术的范围完整地传达给本领 域技术人员。在附图中，为清晰起见，将元件的尺寸或结构理想化或 夸大。将理解，当一个元件被称作连接或耦接到另一个元件时， 它可以直接连接或耦接到该另一元件，或者可以存在中间元件。反之， 当一个元件被称作直接连接或直接耦接到另一元件时，不存 在中间元件。相同的附图标记表示相同的元件。如在此所使用的，术 语和/或包括一个或多个相关列出项的任意和全部组合。将理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等等来描述不 同元件、组件和/或部分，但是这些元件、组件和/或部分不应当受这些 术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件或部分与另一元件、 区域或部分区分开。因此，下面所讨论的第一元件、组件或部分也可 以被命名为第二元件、组件或部分而不脱离本专利技术的教导。这里所使用的命名体系仅是出于描述特定实施例的目的，而不是 限制本专利技术。如在此所讨论的，单数形式一、一种和该 意思是也包括复数形式，除非上下文明确指出不同于此。将进一步理 解，术语包括和/或包含用在本说明书中时表示存在所陈述的 特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除其一个或多 个其他特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在或增添。除非另有定义，这里所使用的所有术语(包括科技术语)具有与 本专利技术所属领域的技术人员通常所理解的相同的含义。将进一步理解， 比如那些在常用字典中定义的术语应当被解释成与它们在相关领域及 本说明书的上下文中的含义一致，并且除非明确地如此定义，否则不 应当对这些术语望文生义。图1示出了产生随机信号RS的随机信号产生器电路100。随机信号产生器电路100的输出耦接到取样器电路300的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随机信号产生器电路，包括：　　　　热噪声产生器电路；　　　　自偏反相器电路，其具有耦接到该热噪声产生器电路的输入，且该输入耦接到耦接于该自偏反相器电路的输出的反馈电阻，该自偏反相器电路配置来响应于该热噪声产生器电路所产生的热噪声，在输出上产生感测的噪声信号；以及　　　　放大器电路，其耦接到该自偏反相器电路的输出，并配置来放大该感测的噪声信号，以产生饱和的随机信号。

【技术特征摘要】
KR 2006-8-14 10-2006-0076570;US 2007-1-11 11/622,11.一种随机信号产生器电路，包括热噪声产生器电路；自偏反相器电路，其具有耦接到该热噪声产生器电路的输入，且该输入耦接到耦接于该自偏反相器电路的输出的反馈电阻，该自偏反相器电路配置来响应于该热噪声产生器电路所产生的热噪声，在输出上产生感测的噪声信号；以及放大器电路，其耦接到该自偏反相器电路的输出，并配置来放大该感测的噪声信号，以产生饱和的随机信号。2. 如权利要求1所述的随机信号产生器电路，其中该放大器电路 包括第一放大器电路，其耦接到该自偏反相器电路的输出，并被配置 来放大所感测的噪声信号，以产生放大的噪声信号；以及第二放大器电路，其AC耦合到该第一放大器电路，并被配置来 响应于放大的噪声信号而产生饱和的随机信号。3. 如权利要求2所述的随机信号产生器电路，其中该第一放大器 电路包括反相器电路。4. 如权利要求3所述的随机信号产生器电路，其中该第一放大器 电路包括多个级联的反相器电路。5. 如权利要求2所述的随机信号产生器电路，其中该第二放大器 电路包括自偏反相器电路和至少一个反相器电路的级联组合。6. 如权利要求2所述的随机信号产生器电路，其中该第二放大器 电路包括多个AC耦合的放大器电路。7. 如权利要求6所述的随机信号产生器电路，其中该多个AC耦合的放大器电路的每一个都包括自偏反相器电路和至少一个反相器电 路的级联组合。8. 如权利要求2所述的随机信号产生器电路，其中该第一放大器 电路的增益基本上大于该自偏反相器电路的增益，而其中该第二放大 器电路的增益基本大于该第一放大器电路的增益。9. 如权利要求2所述的随机信号产生器电路 其中该自偏反相器电路包括自偏CMOS反相器电路； 其中该第一放大器电路包括CMOS反相器电路或多个级联的CMOS反相器电路；以及其中该第二放大器电路包括自偏CMOS反相器电路和至少一个 CMOS反相器电路的级联组合。10. 如权利要求1所述的随机信号产生器电路，其中该热噪声产 生器电路包括耦接到该自偏反相器电路的输入的热噪声产生电阻器。11. 如权利要求IO所述的随机信号产生器电路，其中该热噪声产 生器电路包括耦接在该自偏反相器电路的输入与信号接地节点之间的 电阻器和电容器的串联组合。12. 如权利要求1所述的随机信号产生器电路，进一步包括取样 器，其耦接到该放大器电路，并且配置来响应于时钟信号而从所述饱 和的随机信号产生随机数字信号。13. 如权利要求12所述的随机信号产生器电路，其中该取样器包 括触发器。14. 一种包括如权利要求1所述的随机信号产生器电路的随机数 产生器电路。15. —种随机信号产生器电路，包括 热噪声产生器电路；第一单端放大器电路，其耦接到该热噪声产生器电路，并且配置 来感测并放大其噪声信号，以产生放大的噪声信号；以及第二单端放大器电路，其ac耦合到该第一单端放大器电路，并且配置来响应于该放大的噪声信号而产生饱和的随机信号。16. 如权利要求15所述的随机信号产生器电路，其中该第一单端 放大器电路包括自偏反相器电路，其具有耦接到该热噪声产生器电路的输入，并 且配置来响应于由该热噪声产生器电路所产生的热噪声而在其输出产 生感测的噪声信号；以及至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：申顺均，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[]