專(zhuān)利名稱(chēng)：隨機(jī)噪聲產(chǎn)生器和用于產(chǎn)生隨機(jī)噪聲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生，尤其涉及隨機(jī)噪聲的產(chǎn)生。
背景技術(shù)：
隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生是許多數(shù)字和電子應(yīng)用的重要方面。例如，在密碼學(xué)領(lǐng)域，隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生對(duì)于加密算法至關(guān)重要。隨機(jī)比特流是二進(jìn)制信號(hào)序列，它不具有可辨別的模式或隨時(shí)間的重復(fù)性。
在電子電路中，可以從自然表現(xiàn)出隨機(jī)特性的源中產(chǎn)生隨機(jī)比特流。例如，CMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)溝道中的熱噪聲向流過(guò)該溝道的電流的值當(dāng)中注入隨機(jī)分量，所述電流值隨后可以被放大以獲得對(duì)于實(shí)際使用來(lái)說(shuō)足夠隨機(jī)的信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)不可能通過(guò)實(shí)際手段獲得純粹的隨機(jī)信號(hào)，雖然這在理論上是可能的。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，人們尋求的是能夠產(chǎn)生具有高隨機(jī)度的信號(hào)，所述信號(hào)因而具有低的可預(yù)測(cè)度，并適用于具體的實(shí)際應(yīng)用。
然而，基于物理隨機(jī)現(xiàn)象來(lái)產(chǎn)生具有足夠高隨機(jī)度的比特流，這可能是有問(wèn)題的。在本領(lǐng)域內(nèi)公知的是，僅僅對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣這一動(dòng)作就會(huì)干擾正被測(cè)量的隨機(jī)物理現(xiàn)象的隨機(jī)度。例如，為了確保高的隨機(jī)度或不可預(yù)測(cè)性，測(cè)量電路不應(yīng)向測(cè)量值被翻譯成二進(jìn)制0或二進(jìn)制1的概率中引入任何偏置。例如，如果采樣電路在給定時(shí)刻測(cè)量噪聲的電壓電平，并將其與該采樣電路所產(chǎn)生的已知門(mén)限相比較，則處理和/或電壓和/或溫度的變化可能導(dǎo)致門(mén)限值隨時(shí)間而漂移，這可能使采樣電路出現(xiàn)偏差而將較多的采樣值翻譯成一個(gè)比特值或另一比特值。因此，由于采樣“1”或“0”的機(jī)會(huì)不再相等，因此該處理不再是真正隨機(jī)的。
目前的隨機(jī)比特流產(chǎn)生器向隨機(jī)比特流產(chǎn)生器中注入了偏置，其降低了比特流的不可預(yù)測(cè)性。需要下述的方法和裝置，所述方法和裝置用于產(chǎn)生具有足以用于具體應(yīng)用的高隨機(jī)度(即不可預(yù)測(cè)性)的比特流。具體而言，希望在隨機(jī)比特產(chǎn)生電路自身之內(nèi)的自然出現(xiàn)的隨機(jī)性源中產(chǎn)生比特流。另外，還需要防止由于處理和/或電壓和/或溫度的變化而導(dǎo)致的隨機(jī)性或不可預(yù)測(cè)性隨時(shí)間的漂移。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其包括生成隨機(jī)噪聲信號(hào)的隨機(jī)噪聲源、放大隨機(jī)噪聲信號(hào)以生成放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的放大電路、具有直流(DC)偏差校正電路的反饋環(huán)路，以及求和器。DC偏差校正電路對(duì)放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的反饋部分進(jìn)行處理以生成DC偏差校正信號(hào)。求和器對(duì)隨機(jī)噪聲源所生成的隨機(jī)噪聲信號(hào)與DC偏差校正信號(hào)求和以生成求和信號(hào)。求和器電耦合到放大電路以將求和信號(hào)提供到放大電路。放大電路將求和信號(hào)放大以生成隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)。
本發(fā)明還提供了一種用于產(chǎn)生隨機(jī)噪聲信號(hào)的方法。根據(jù)該方法，由隨機(jī)噪聲源產(chǎn)生隨機(jī)噪聲信號(hào)。然后，放大所述隨機(jī)噪聲信號(hào)以產(chǎn)生放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)。然后，由DC偏差校正電路對(duì)放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的反饋部分進(jìn)行處理，以生成DC偏差校正反饋信號(hào)。然后，將隨機(jī)噪聲源所生成的隨機(jī)噪聲信號(hào)與反饋信號(hào)求和以生成求和信號(hào)。然后，放大所述求和信號(hào)以生成隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)。
使用所述DC偏差校正反饋信號(hào)的主要優(yōu)點(diǎn)之一在于，其消除了通常出現(xiàn)的DC偏置偏差，這使得由放大電路的增益級(jí)將交流(AC)噪聲信號(hào)放大，而不放大很大的DC偏置偏差。避免了放大很大的DC偏置偏差，這防止了在放大電路的輸出端存在偏置，所述偏置會(huì)使噪聲信號(hào)的隨機(jī)性降低。另外，由于DC偏差校正反饋信號(hào)降低了放大電路所放大的DC偏置偏差，因此放大電路可以應(yīng)用更大的增益，這使得放大電路的輸出所具有的電壓擺動(dòng)大得足以被采樣，而不降低信號(hào)的不可預(yù)測(cè)性。
從下面的說(shuō)明書(shū)、附圖和權(quán)利要求書(shū)中，本發(fā)明的這些及其他特征將會(huì)變得清楚。


圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的隨機(jī)噪聲產(chǎn)生器的框圖。
圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，圖1所示的隨機(jī)噪聲產(chǎn)生器的示意圖。
圖3示出了一個(gè)示意圖，其中兩個(gè)圖2所示的隨機(jī)噪聲產(chǎn)生器的輸出端耦合到比較器的輸入端，所述比較器將其輸入端上的信號(hào)解析成隨機(jī)比特流。
圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的用于產(chǎn)生隨機(jī)噪聲的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
諸如FET溝道之類(lèi)的電路中的噪聲源在通過(guò)它們的信號(hào)中引入一定量的不可預(yù)測(cè)性。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“不可預(yù)測(cè)性”希望表達(dá)的意思是給定對(duì)電路和到時(shí)間“t”為止的信號(hào)波形的完全知識(shí)，也無(wú)法在某一精度限制之內(nèi)預(yù)測(cè)到時(shí)間“t+Δt”處的信號(hào)值。由于每次進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的幾率接近50％，因此該結(jié)果可被視作隨機(jī)比特串。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“隨機(jī)”并不一定希望表示理論意義上的純粹的隨機(jī)性。為了讓信號(hào)隨機(jī)到足以有用，并不需要它是純粹隨機(jī)的。所需的隨機(jī)性或不可預(yù)測(cè)性的程度取決于具體應(yīng)用。因此，這里將用術(shù)語(yǔ)“隨機(jī)”來(lái)指示足以用于給定應(yīng)用的不可預(yù)測(cè)性或隨機(jī)性的程度。
本發(fā)明的一些主要目的在于1)提供具有下述行為的裝置，所述行為對(duì)隨機(jī)噪聲源所注入的噪聲非常敏感，因而該行為是盡可能的“不可預(yù)測(cè)”或“隨機(jī)”；2)產(chǎn)生下述輸出，所述輸出中嵌入了如此高度的不可預(yù)測(cè)性，以使得該不可預(yù)測(cè)性能夠被諸如比較器之類(lèi)的下游電路有效地測(cè)試，這意味著在合理的電流驅(qū)動(dòng)下輸出端上存在相當(dāng)大的電壓偏移；3)校正裝置的干擾元素，所述干擾元素例如是產(chǎn)生將被注入到結(jié)果中的偏置的的DC偏置偏差、破壞不可預(yù)測(cè)性的高Q振蕩，等等；以及4)提供其輸出中具有足夠的不可預(yù)測(cè)性的裝置，在該裝置的具體應(yīng)用所需的采樣率下，給定對(duì)所有先前的輸出測(cè)試的結(jié)果的完整知識(shí)，也無(wú)法預(yù)測(cè)所述結(jié)果?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D1-圖4來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的這些目的及其他目的是如何實(shí)現(xiàn)的。
圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明的隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路1的框圖。隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路1包括產(chǎn)生隨機(jī)噪聲信號(hào)的隨機(jī)噪聲源2、放大隨機(jī)噪聲信號(hào)的放大電路3、在反饋環(huán)路中處理放大的噪聲信號(hào)以產(chǎn)生反饋信號(hào)的DC偏差校正電路4，以及對(duì)反饋信號(hào)和隨機(jī)噪聲信號(hào)6求和的求和節(jié)點(diǎn)5。
放大電路3優(yōu)選地具有足夠高的增益，以向輸出信號(hào)6提供足夠大的電壓擺動(dòng)，以用于隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路的電路下游(未示出)，所述隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路對(duì)輸出信號(hào)6進(jìn)行采樣以產(chǎn)生隨機(jī)比特流。DC偏差校正電路4在反饋環(huán)路7中校正DC偏置偏差。這種偏差可能是由于處理、溫度和/或電壓變化而產(chǎn)生的。如上所述，所述偏差可能導(dǎo)致輸出信號(hào)6中的偏置，這阻止了輸出6具有希望的隨機(jī)度。DC偏差校正電路4生成反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)降低由放大電路3所放大的DC偏差信號(hào)，從而降低輸出信號(hào)6中的偏置。
DC偏差校正電路4生成較低的增益信號(hào)，所述增益信號(hào)優(yōu)選地被設(shè)置為使得環(huán)路7剛剛低于或者剛剛高于振蕩閾值。在沒(méi)有反饋的情況下，隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路1實(shí)質(zhì)上是環(huán)形振蕩器。反饋使得電路1實(shí)質(zhì)上是剛好穩(wěn)定或剛好不穩(wěn)定的非對(duì)稱(chēng)環(huán)形振蕩器。優(yōu)選地，通過(guò)DC偏差校正電路4來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)路增益，以將環(huán)路7保持在臨界穩(wěn)定/不穩(wěn)定點(diǎn)上。如果環(huán)路增益提高得太多，則環(huán)路7將會(huì)振蕩，且其Q值足夠高以致輸出信號(hào)6的值變得越來(lái)越可預(yù)測(cè)，盡管輸出信號(hào)6的電壓擺動(dòng)大得足可被下游采樣電路使用。如果環(huán)路增益降低得太多，則輸出信號(hào)6的電壓擺動(dòng)迅速降低并且變小得無(wú)法被下游采樣電路使用，盡管輸出信號(hào)6的值變得越來(lái)越無(wú)法預(yù)測(cè)。DC偏差校正電路4將環(huán)路增益維持在使環(huán)路7保持在臨界穩(wěn)定/不穩(wěn)定點(diǎn)上的水平，這確保了輸出信號(hào)6的電壓擺動(dòng)足夠大，并且輸出信號(hào)6的值足夠不可預(yù)測(cè)。
DC偏差校正電路4可以利用多種組件，以多種方式來(lái)配置?？捎米鱀C偏差校正電路4的一類(lèi)具體電路示例是低通濾波器?？捎米鱀C偏差校正電路4的另一類(lèi)具體電路示例是自動(dòng)增益控制(AGC)電路。通過(guò)在所有處理和工作條件下將環(huán)路增益精確地設(shè)置在剛剛穩(wěn)定的正確值上，就可將AGC電路用于此目的。也可使用其他濾波技術(shù)或傳遞函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)電路性能，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
圖2是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路1的示意圖，其中DC偏差校正電路是低通濾波器。根據(jù)該實(shí)施例，隨機(jī)噪聲源2是熱噪聲源，例如P場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PFET)的溝道。PFET 2充當(dāng)熱噪聲源。PFET2的寬長(zhǎng)比例如可以是0.3/.64。平行板電容器12將電流從PFET 2的漏極交流耦合到放大電路3的輸入端。電容器12例如可以具有13毫微微法(Ff)的電容值。
優(yōu)選地，放大電路3包括級(jí)聯(lián)的多個(gè)級(jí)，在從輸入級(jí)到輸出級(jí)的方向上，驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度增加。每個(gè)級(jí)包括逆變器(inverter)，所述逆變器包括與N場(chǎng)效應(yīng)晶體管(NFET)串聯(lián)連接的PFET。輸入級(jí)的逆變器包括PFET 14和NFET 15。第二級(jí)的逆變器包括PFET 16和NFET 17。輸出級(jí)的逆變器包括PFET 18和NFET 19。盡管放大電路3被示出為具有三個(gè)級(jí)，但放大電路3可以具有少至一個(gè)級(jí)，多至三個(gè)或更多個(gè)級(jí)。
為了向逆變器提供連續(xù)增加的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，逆變器的尺寸從輸入級(jí)的較小尺寸增加到輸出級(jí)的較大尺寸。例如，對(duì)于圖2所示的CMOS設(shè)計(jì)，PFET 14、16和1 8的寬長(zhǎng)比分別是0.8、1.6和3.2，并且NFET 15、17和19的寬長(zhǎng)比分別是0.3、0.6和1.2。這些FET縱橫比向放大電路3提供了足夠高的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度，以確保輸出信號(hào)6具有對(duì)于下游采樣電路來(lái)說(shuō)足夠高的電壓擺動(dòng)。
低通濾波電路20從隨機(jī)噪聲信號(hào)6中濾除高頻分量。低通濾波電路20包括NFET 21和PFET 22，NFET 21和PFET 22并聯(lián)連接，并且其柵極分別連接到電源電壓VDD和地GND。NFET 21和PFET 22的并聯(lián)連接形成了低通濾波電路20的電阻器。低通濾波電路20還包括PFET 23和NFET 24。PFET 23的源極和漏極連接在一起并連接到VDD。NFET 24的源極和漏極連接在一起并連接到GND。PFET 23和NFET 24的柵極連接到反饋環(huán)路，并與NFET 21和PFET 22的并聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)導(dǎo)電耦合。PFET23和NFET 24的連接形成了RC電路4的電容器。NFET 21的寬長(zhǎng)比例如可以是0.3/3。PFET 22的寬長(zhǎng)比例如可以是0.3/1。PFET 23的寬長(zhǎng)比例如可以是20/.24。NFET 24的寬長(zhǎng)比例如可以是20/.24。
與低通濾波電路20串聯(lián)連接的PFET 25充當(dāng)電阻器。PFET 25和電容器12的組合形成了放大電路3輸入端處的求和結(jié)點(diǎn)。實(shí)質(zhì)上，這些組件一起構(gòu)成了圖1所示的求和結(jié)點(diǎn)5。PFET 25的寬長(zhǎng)比例如可以是0.3/.565。
圖3示出了隨機(jī)比特產(chǎn)生電路30的示意圖，所述隨機(jī)比特產(chǎn)生電路30具有兩個(gè)圖2所示類(lèi)型的隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路40和60，其輸出端耦合到比較器30的輸入端。比較器30將其輸入端35和36上的信號(hào)解析成隨機(jī)比特流38。時(shí)鐘信號(hào)37控制輸入端35和36上的信號(hào)的采樣定時(shí)。圖3所示的標(biāo)有標(biāo)號(hào)32-34和42-55的組件分別與圖2所示的標(biāo)有標(biāo)號(hào)2-4和1 2-25的組件相同。同樣，圖3所示的標(biāo)有標(biāo)號(hào)72-74和82-95的組件分別與圖2所示的標(biāo)有標(biāo)號(hào)2-4和12-25的組件相同。因此，將不再說(shuō)明圖3所示的組件32-34、42-55、72-74和82-95的操作。
如上所述，已知比較器30中(例如由于處理/溫度/電壓變化而產(chǎn)生的)偏差電壓可導(dǎo)致比較器30中的偏置，其降低了比特流38的值的隨機(jī)性。換言之，所述偏差電壓可導(dǎo)致比較器30具有輸出數(shù)字的1而非數(shù)字的0的傾向，或者相反。根據(jù)本發(fā)明，比較器30優(yōu)選地具有足夠大的尺寸，以致比較器30所生成的任何偏置電壓的幅度都會(huì)比比較器輸入電壓的擺動(dòng)(即輸入端35和36上的電壓之間的差)小得多，從而對(duì)比特流38幾乎不會(huì)或者完全不會(huì)產(chǎn)生偏置作用。另外，由于低通濾波電路34和74提供將環(huán)路剛剛保持在振蕩門(mén)限水平附近的較低增益，因此可以使放大電路33和73所提供的增益較大，以使得比較器輸入端35和36上的電壓較大，這意味著比較器輸入電壓擺動(dòng)將會(huì)較大。本發(fā)明的這些特征的組合確保了比特流38將會(huì)足夠隨機(jī)。
圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，表示本發(fā)明的用于產(chǎn)生隨機(jī)噪聲信號(hào)的方法的流程圖。首先，由隨機(jī)噪聲源生成隨機(jī)噪聲信號(hào)，所述隨機(jī)噪聲源例如是被用作熱噪聲源的FET溝道。該步驟由方框101表示。放大電路放大隨機(jī)噪聲信號(hào)以產(chǎn)生放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)，如方框102所示。然后，由DC偏差校正電路對(duì)放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的至少一部分進(jìn)行處理，以生成DC偏差校正信號(hào)，如方框103所示。然后，將DC偏差校正信號(hào)與隨機(jī)噪聲源所生成的隨機(jī)噪聲信號(hào)求和，如方框104所示。然后，由放大電路將隨機(jī)噪聲信號(hào)與經(jīng)濾波信號(hào)之和放大，以生成隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)，如方框105所示。
為了產(chǎn)生隨機(jī)比特流，上述參照?qǐng)D4說(shuō)明的處理是使用兩個(gè)相同的例如圖3所示的隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路來(lái)執(zhí)行的，并且各個(gè)隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)被提供給如上參照?qǐng)D3所述的比較電路，所述比較電路比較輸出信號(hào)，并根據(jù)比較結(jié)果輸出數(shù)字的1或數(shù)字的0。
應(yīng)當(dāng)注意的是，已經(jīng)參照具體實(shí)施例而說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這里所說(shuō)明的實(shí)施例。例如，本發(fā)明不局限于圖2所示的隨機(jī)噪聲產(chǎn)生電路的具體配置。圖2所示的配置只是實(shí)現(xiàn)圖1所示的電路的許多方式之一。其他濾波技術(shù)或傳遞函數(shù)可用來(lái)調(diào)節(jié)電路特性，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。如上所述，通過(guò)在所有處理和工作條件下將環(huán)路增益精確地設(shè)置在剛好穩(wěn)定的正確值上，可將由AGC電路調(diào)節(jié)的反饋電路用于此目的。另外，盡管參照FET技術(shù)，具體而言是參照CMOSFET技術(shù)描述了本發(fā)明，但本發(fā)明也適用于其他IC技術(shù)和處理。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解可以進(jìn)行其他修改的方式，這些修改也處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，包括隨機(jī)噪聲源，其生成隨機(jī)噪聲信號(hào)；放大電路，其放大所述隨機(jī)噪聲信號(hào)以生成放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)；反饋環(huán)路，其具有DC偏差校正電路，所述反饋環(huán)路使所述放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的反饋部分通過(guò)所述DC偏差校正電路，以生成DC偏差校正信號(hào)；以及求和器，其對(duì)所述隨機(jī)噪聲源所生成的隨機(jī)噪聲信號(hào)與所述DC偏差校正信號(hào)求和以生成求和信號(hào)，所述求和器電耦合到所述放大電路以將所述求和信號(hào)提供到所述放大電路，所述放大電路將所述求和信號(hào)放大以生成隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其中所述隨機(jī)噪聲源是熱噪聲源。
3.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其中所述DC偏差校正電路是低通濾波電路。
4.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其中所述DC偏差校正電路是自動(dòng)增益控制電路。
5.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其中，所述放大電路至少包括第一增益級(jí)和第二增益級(jí)，所述第二增益級(jí)具有比所述第一增益級(jí)更高的增益，所述第一增益級(jí)對(duì)應(yīng)于所述放大電路的輸入級(jí)。
6.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其中，所述放大電路至少包括第一增益級(jí)、第二增益級(jí)和第三增益級(jí)，所述第二增益級(jí)具有比所述第一增益級(jí)更高的增益，所述第三增益級(jí)具有比所述第二增益級(jí)更高的增益，所述第一增益級(jí)對(duì)應(yīng)于所述放大電路的輸入級(jí)。
7.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其中，所述求和器包括電耦合到所述隨機(jī)噪聲源的電容器和電耦合到所述DC偏差校正電路的晶體管，所述晶體管充當(dāng)電阻器，所述晶體管和電容器彼此電耦合并且耦合到所述放大電路的輸入端。
8.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其中，所述DC偏差校正電路是低通濾波電路，所述低通濾波電路包括被連接以作為電容器工作的晶體管和被連接以作為電阻器工作的晶體管，以形成電阻器一電容器電路，即RC電路。
9.一種用于產(chǎn)生隨機(jī)噪聲信號(hào)的方法，該方法包括利用隨機(jī)噪聲源產(chǎn)生隨機(jī)噪聲信號(hào)；放大所述隨機(jī)噪聲信號(hào)以生成放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)；由DC偏差校正電路處理所述放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的反饋部分，以生成DC偏差校正信號(hào)；將所述隨機(jī)噪聲源所生成的隨機(jī)噪聲信號(hào)與所述DC偏差校正信號(hào)求和以生成求和信號(hào)；以及放大所述求和信號(hào)以生成隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述隨機(jī)噪聲源是熱噪聲源。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述DC偏差校正電路是低通濾波電路，并且其中，所述DC偏差校正信號(hào)是經(jīng)低通濾波的信號(hào)。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述放大隨機(jī)噪聲信號(hào)的步驟包括將所述隨機(jī)噪聲信號(hào)輸入到放大電路，所述放大電路至少包括第一增益級(jí)和第二增益級(jí)，所述第二增益級(jí)具有比所述第一增益級(jí)更高的增益，所述第一增益級(jí)對(duì)應(yīng)于所述放大電路的輸入級(jí)。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述放大隨機(jī)噪聲信號(hào)的步驟包括將所述隨機(jī)噪聲信號(hào)輸入到放大電路，所述放大電路至少包括第一增益級(jí)、第二增益級(jí)和第三增益級(jí)，所述第二增益級(jí)具有比所述第一增益級(jí)更高的增益，所述第三增益級(jí)具有比所述第二增益級(jí)更高的增益，所述第一增益級(jí)對(duì)應(yīng)于所述放大電路的輸入級(jí)。
14.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述求和步驟包括利用求和器對(duì)所述信號(hào)求和，所述求和器包括電耦合到所述隨機(jī)噪聲源的電容器和電耦合到所述DC偏差校正電路的晶體管，所述晶體管充當(dāng)電阻器，所述電容器和晶體管彼此電耦合以在所述放大電路的輸入端形成求和節(jié)點(diǎn)。
15.一種用于產(chǎn)生一系列隨機(jī)比特的方法，該方法包括利用第一隨機(jī)噪聲源產(chǎn)生第一隨機(jī)噪聲信號(hào)；利用第二隨機(jī)噪聲源產(chǎn)生第二隨機(jī)噪聲信號(hào)；在第一放大電路中放大所述第一隨機(jī)噪聲信號(hào)，以生成第一放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)；在第二放大電路中放大所述第二隨機(jī)噪聲信號(hào)，以生成第二放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)；由第一DC偏差校正電路處理所述第一放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的反饋部分，以生成第一DC偏差校正信號(hào)；由第二DC偏差校正電路處理所述第二放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的反饋部分，以生成第二DC偏差校正信號(hào)；對(duì)所述第一隨機(jī)噪聲源所產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲信號(hào)與所述第一DC偏差校正信號(hào)求和，以生成第一求和信號(hào)；對(duì)所述第二隨機(jī)噪聲源所產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲信號(hào)與所述第二DC偏差校正信號(hào)求和，以生成第二求和信號(hào)；放大所述第一求和信號(hào)，以生成第一隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)；放大所述第二求和信號(hào)，以生成第二隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)；以及將所述第一隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)與所述第二隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)相比較，并根據(jù)比較結(jié)果生成數(shù)字的1或數(shù)字的0。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一和第二隨機(jī)噪聲源是熱噪聲源。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一和第二DC偏差校正電路是低通濾波電路。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述第一和第二DC偏差校正電路是自動(dòng)增益控制電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種隨機(jī)噪聲信號(hào)產(chǎn)生電路，其包括生成隨機(jī)噪聲信號(hào)的隨機(jī)噪聲源、放大隨機(jī)噪聲信號(hào)以生成放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的放大電路、具有DC偏差校正電路的反饋環(huán)路，以及求和器。DC偏差校正電路對(duì)放大的隨機(jī)噪聲信號(hào)的反饋部分進(jìn)行處理以生成DC偏差校正信號(hào)。求和器對(duì)隨機(jī)噪聲源所生成的隨機(jī)噪聲信號(hào)與DC偏差校正信號(hào)求和，以生成求和信號(hào)。求和器電耦合到放大電路，以將求和信號(hào)提供到放大電路。放大電路將求和信號(hào)放大以生成隨機(jī)噪聲輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H03K3/00GK1753310SQ200510103200
公開(kāi)日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者小羅伯特·H·米勒 申請(qǐng)人:安捷倫科技有限公司