随机信号发生器
阅读：619发布：2020-05-08
专利汇可以提供随机信号发生器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了随机 信号 发生器，包括：噪声源，用于产生噪声；放大模 块 ，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声；低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频低频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号。本发明提供的一种随机信号发生器解决了 现有技术 中随机信号发生器中 电流 分支路数多，功耗较大和系统复杂的问题，实现了相对于现有随机信号发生器具有结构简单、高带宽和随机性更强的效果。，下面是随机信号发生器专利的具体信息内容。
1.一种随机信号发生器，其特征在于，包括：
噪声源，用于产生噪声；
放大模块，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声；
低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；
高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；
D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号。
2.根据权利要求1中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述噪声源包括晶体管M1、晶体管M2、电阻R1和电阻R2，所述晶体管M1的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M1的栅极连接到输入控制端VBIAS，所述晶体管M1的漏极连接到所述电阻R1第一端，所述电阻R1第二端接地；所述晶体管M2的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M2的栅极连接到输入控制端VBIAS，所述晶体管M2的漏极连接到所述电阻R2第一端，所述电阻R2第二端接地。
3.根据权利要求2中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述放大模块包括开环噪声放大器O1，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源连接。
4.根据权利要求3中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源连接。所述开环噪声放大器O1包括晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、电阻R3和电阻R4，所述晶体管M3的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M3的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M4的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M4的栅极连接到所述晶体管M1漏极，所述晶体管M4的漏极连接到所述电阻R3第一端；所述晶体管M5的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M5的栅极连接到所述晶体管M2漏极，所述晶体管M5的漏极连接到所述电阻R4第一端。
5.根据权利要求4中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述低频振荡模块与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；所述低频振荡模块包括迟滞比较器H1、电荷泵P1、电容C1和电压加法器V1，所述迟滞比较器H1的第一输入端连接到所述电阻R3的一端，所述迟滞比较器H1的第二输入端连接到所述电阻R4第一端，所述迟滞比较器H1输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P1输出端连接到所述电压加法器V1，所述电荷泵P1输入端连接到所述迟滞比较器H1的输出端；所述电容C1第一端连接到所述晶体管M6的栅极，所述电容C1第二端接地。
6.根据权利要求5中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述电压加法器V1包括晶体管M6和晶体管M7，所述晶体管M6的源极连接到所述电阻R3的第二端，所述晶体管M6的栅极连接到所述电荷泵P1输出端，所述晶体管M6的漏极接地；所述晶体管M7的源极连接到所述电阻R4的第二端，所述晶体管M7的栅极连接到参考电压端VREF，所述晶体管M7的漏极接地。
7.根据权利要求4中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述低频振荡模块与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号。所述低频振荡模块包括迟滞比较器H2、差分电荷泵P2、电容C2、电容C3和电压加法器V2，所述迟滞比较器H2的第一输入端连接到所述电阻R3第一端，所述迟滞比较器H2的第二输入端连接到所述电阻R4第一端，所述迟滞比较器H2的输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P2第一输出端和第二输出端连接到所述电压加法器V2，所述电荷泵P2输入端连接到所述迟滞比较器H2的输出端；所述电压加法器V2包括晶体管M6和晶体管M7，所述电容C2第一端连接到所述晶体管M6的栅极，所述电容C2第二端接地；所述电容C3第一端连接到所述晶体管M7的栅极，所述电容C3第二端接地；所述晶体管M6的源极连接到所述电阻R3第二端，所述晶体管M6的漏极接地，所述晶体管M6的栅极连接到所述电荷泵P2的第一输出端；所述晶体管M7的源极连接到所述电阻R4第二端，所述晶体管M7的漏极接地，所述晶体管M7的栅极连接到所述电荷泵P2的第二输出端。
8.根据权利要求2中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述开环噪声放大器O1还包括晶体管M8、晶体管M9、晶体管M10、电阻R5和电阻R6，所述晶体管M8的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M8的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M9的源极连接到所述晶体管M8的漏极，所述晶体管M9的栅极连接到所述电阻R3第一端，所述晶体管M9的漏极连接所述电阻R5第一端；所述晶体管M10的源极连接到所述晶体管M8的漏极，所述晶体管M10的栅极连接到所述电阻R4第一端，所述晶体管M10的漏极连接所述电阻R6第一端。
9.根据权利要求4中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述低频振荡模块与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；所述低频振荡模块包括迟滞比较器H3、差分电荷泵P3、电容C4、电容C5和电压加法器V3，所述迟滞比较器H3的第一输入端连接到所述电阻R5第一端，所述迟滞比较器H3第二输入端连接到所述电阻R6第一端，所述迟滞比较器H3的输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P3第一输出端和第二输出端连接到所述电压加法器V3，所述电荷泵P3输入端连接到所述迟滞比较器H3的输出端；所述电压加法器V3包括晶体管M9和晶体管M10，所述电容C4第一端连接到所述晶体管M9的栅极，所述电容C4第二端接地；所述电容C5第一端连接到所述晶体管M10的栅极，所述电容C5第二端接地；所述晶体管M9的源极连接到所述电阻R5第二端，所述晶体管M9的漏极接地，所述晶体管M9的栅极连接到所述电荷泵P3的第一输出端；所述晶体管M10的源极连接到所述电阻R6第二端，所述晶体管M10的漏极接地，所述晶体管M10的栅极连接到所述电荷泵P3的第二输出端。
10.根据权利要求8中所述的随机信号发生器，其特征在于，所述开环噪声放大器O1还包括晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13、电阻R7和电阻R8，所述晶体管M11的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M11的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M12的源极连接到所述晶体管M9的漏极，所述晶体管M12的栅极连接到所述电阻R5第一端，所述晶体管M12的漏极连接所述电阻R7第一端；所述晶体管M13的源极连接到所述晶体管M10的漏极，所述晶体管M13的栅极连接到所述电阻R6第一端，所述晶体管M13的漏极连接所述电阻R8第一端。
随机信号发生器
技术领域
背景技术
[0002] 一般的低功耗真随机数发生器是通过一个高频率抖动的低频振荡器(的输出CLK_S，去采样一个高频振荡器输出CLK_F。高抖动意味着低频振荡器的频率一直在变化，如果这种抖动是由于随机噪声引起的，那么采样出来的RDATA就是随机的。
[0003] 通常传统的电路中包括：噪声源中包含两个电阻Rnoise，闭环噪声放大器放大电阻的噪声，通过迟滞比较器，电荷泵，跨导放大器组成的振荡环路，产生低频振荡信号CLK_S。电阻的噪声主要是热噪声，由于热噪声的随机性很强，所以低频振荡器的频率抖动也是随机的。但这种电路有两个问题：第一、需要的电路模块相对比较多，特别是跨导电路和闭环噪声放大器，这两个电路至少需要6路电流，功耗相比比较大。第二、闭环噪声放大器采用了运算放大器，由于需要内部频率补偿以实现稳定，所以带宽比较低。由于低频振荡器的抖动的大小和噪声放大器的放大系数以及带宽成正比，所以最后得到的频率抖动就比较低。
发明内容
[0004] 本发明提供一种随机信号发生器，以实现结构简单、高带宽和随机性更强的技术效果。
[0005] 一种随机信号发生器，包括：噪声源，用于产生噪声；放大模块，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声；低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频低频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号。
[0006] 可选的，所述噪声源包括晶体管M1、晶体管M2、电阻R1和电阻R2，所述晶体管M1的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M1的栅极连接到输入控制端VBIAS，所述晶体管M1的漏极连接到所述电阻R1第一端，所述电阻R1第二端接地；所述晶体管M2的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M2的栅极连接到输入控制端VBIAS，所述晶体管M2的漏极连接到所述电阻R2第一端，所述电阻R2第二端接地。
[0007] 可选的，所述放大模块包括开环噪声放大器O1，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源连接。
[0008] 可选的，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源连接。所述开环噪声放大器O1包括晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、电阻R3和电阻R4，所述晶体管M3的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M3的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M4的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M4的栅极连接到所述晶体管M1漏极，所述晶体管M4的漏极连接到所述电阻R3第一端；所述晶体管M5的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M5的栅极连接到所述晶体管M2漏极，所述晶体管M5的漏极连接到所述电阻R4第一端。
[0009] 可选的，所述低频振荡模块与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；所述低频振荡模块包括迟滞比较器H1、电荷泵P1、电容C1和电压加法器V1，所述迟滞比较器H1的第一输入端连接到所述电阻R3的一端，所述迟滞比较器H1的第二输入端连接到所述电阻R4第一端，所述迟滞比较器H1输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P1输出端连接到所述电压加法器V1，所述电荷泵P1输入端连接到所述迟滞比较器H1的输出端；所述电容C1第一端连接到所述晶体管M6的栅极，所述电容C1第二端接地。
[0010] 可选的，所述电压加法器V1包括晶体管M6和晶体管M7，所述晶体管M6的源极连接到所述电阻R3的第二端，所述晶体管M6的栅极连接到所述电荷泵P1输出端，所述晶体管M6的漏极接地；所述晶体管M7的源极连接到所述电阻R4的第二端，所述晶体管M7的栅极连接到参考电压端VREF，所述晶体管M7的漏极接地。
[0011] 可选的，所述低频振荡模块与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号。所述低频振荡模块包括迟滞比较器H2、差分电荷泵P2、电容C2、电容C3和电压加法器V2，所述迟滞比较器H2的第一输入端连接到所述电阻R3第一端，所述迟滞比较器H2的第二输入端连接到所述电阻R4第一端，所述迟滞比较器H2的输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P2第一输出端和第二输出端连接到所述电压加法器V2，所述电荷泵P2输入端连接到所述迟滞比较器H2的输出端；所述电压加法器V2包括晶体管M6和晶体管M7，所述电容C2第一端连接到所述晶体管M6的栅极，所述电容C2第二端接地；所述电容C3第一端连接到所述晶体管M7的栅极，所述电容C3第二端接地；所述晶体管M6的源极连接到所述电阻R3第二端，所述晶体管M6的漏极接地，所述晶体管M6的栅极连接到所述电荷泵P2的第一输出端；所述晶体管M7的源极连接到所述电阻R4第二端，所述晶体管M7的漏极接地，所述晶体管M7的栅极连接到所述电荷泵P2的第二输出端。
[0012] 可选的，所述开环噪声放大器O1还包括晶体管M8、晶体管M9、晶体管M10、电阻R5和电阻R6，所述晶体管M8的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M8的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M9的源极连接到所述晶体管M8的漏极，所述晶体管M9的栅极连接到所述电阻R3第一端，所述晶体管M9的漏极连接所述电阻R5第一端；所述晶体管M10的源极连接到所述晶体管M8的漏极，所述晶体管M10的栅极连接到所述电阻R4第一端，所述晶体管M10的漏极连接所述电阻R6第一端。
[0013] 可选的，所述低频振荡模块与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；所述低频振荡模块包括迟滞比较器H3、差分电荷泵P3、电容C4、电容C5和电压加法器V3，所述迟滞比较器H3的第一输入端连接到所述电阻R5第一端，所述迟滞比较器H3第二输入端连接到所述电阻R6第一端，所述迟滞比较器H3的输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P3第一输出端和第二输出端连接到所述电压加法器V3，所述电荷泵P3输入端连接到所述迟滞比较器H3的输出端；所述电压加法器V3包括晶体管M9和晶体管M10，所述电容C4第一端连接到所述晶体管M9的栅极，所述电容C4第二端接地；所述电容C5第一端连接到所述晶体管M10的栅极，所述电容C5第二端接地；所述晶体管M9的源极连接到所述电阻R5第二端，所述晶体管M9的漏极接地，所述晶体管M9的栅极连接到所述电荷泵P3的第一输出端；所述晶体管M10的源极连接到所述电阻R6第二端，所述晶体管M10的漏极接地，所述晶体管M10的栅极连接到所述电荷泵P3的第二输出端。
[0014] 可选的，所述开环噪声放大器O1还包括晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13、电阻R7和电阻R8，所述晶体管M11的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M11的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M12的源极连接到所述晶体管M9的漏极，所述晶体管M12的栅极连接到所述电阻R5第一端，所述晶体管M12的漏极连接所述电阻R7第一端；所述晶体管M13的源极连接到所述晶体管M10的漏极，所述晶体管M13的栅极连接到所述电阻R6第一端，所述晶体管M13的漏极连接所述电阻R8第一端。
[0015] 本发明实施例提供的一种随机信号发生器，通过噪声源，用于产生噪声；放大模块，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声；低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频低频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号，解决了现有技术中随机信号发生器中电流分支路数多，功耗较大和系统复杂的问题，实现了相对于现有随机信号发生器具有结构简单、高带宽和随机性更强的效果。附图说明
[0016] 图1为本发明实施例一中的模块连接关系示意图；
[0017] 图2为本发明实施例一中的电路连接关系示意图；
[0018] 图3为本发明实施例二中的电路连接关系示意图；
[0019] 图4为本发明实施例三中的电路连接关系示意图；
[0020] 图5为本发明实施例四中的电路连接关系示意图；
[0021] 图6为本发明实施例五中的电路连接关系示意图。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0023] 在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
[0024] 此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一端称为第二端，且类似地，可将第二端称为第一端。第一端和第二端两者都是端，但其不是同一端。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0025] 实施例一
[0026] 图1为本发明实施例一中的模块连接关系示意图，图2为本发明实施例一中的电路连接关系示意图，本实施例提供了一种随机信号发生器用于达到结构简单、高带宽和随机性更强的效果，参阅图1和图2，具体地，包括：
[0027] 噪声源1，用于产生噪声；
[0028] 晶体管M1、晶体管M2、电阻R1和电阻R2，所述晶体管M1的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M1的栅极连接到输入控制端VBIAS，所述晶体管M1的漏极连接到所述电阻R1第一端，所述电阻R1第二端接地；所述晶体管M2的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M2的栅极连接到输入控制端VBIAS，所述晶体管M2的漏极连接到所述电阻R2第一端，所述电阻R2第二端接地。
[0029] 本实施例中，电阻噪声主要包括两种，为热噪声和电流噪声，现有技术中噪声源一般由多个电阻组成，相对于现有技术的噪声源，本实施例中增加了晶体管M1和晶体管M2，增加了热噪声和闪烁噪声，保证了噪声源1的稳定。输入电源VDD提供晶体管工作电压，输入控制端VBIAS提供参考电压。
[0030] 放大模块2，与所述噪声源1连接，用于放大所述噪声；所述放大模块2包括开环噪声放大器O1，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源1连接。所述开环噪声放大器O1包括晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、电阻R3和电阻R4，所述晶体管M3的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M3的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M4的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M4的栅极连接到所述晶体管M1漏极，所述晶体管M4的漏极连接到所述电阻R3第一端；所述晶体管M5的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M5的栅极连接到所述晶体管M2漏极，所述晶体管M5的漏极连接到所述电阻R4第一端。
[0031] 本实施例中，采用开环噪声放大器O1不需要内部的频率补偿，所以在同等电流的情况下，带宽可以比采用运算放大器的闭环噪声放大器大很多。相对于现有技术而言，采用开环噪声放大器O1减少了多路电流功耗，参阅图2，输入电源VDD仅3条输入支路输入到晶体管M1、晶体管M2和晶体管M3中，而现有技术中采用闭环噪声放大器至少需要6路输入电流，功耗较大。
[0032] 低频振荡模块3，与所述放大模块2连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；所述低频振荡模块包括迟滞比较器H1、电荷泵P1、电容C1和电压加法器V1，所述迟滞比较器H1的第一输入端连接到所述电阻R3的一端，所述迟滞比较器H1的第二输入端连接到所述电阻R4第一端，所述迟滞比较器H1输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P1输出端连接到所述电压加法器V1，所述电荷泵P1输入端连接到所述迟滞比较器H1的输出端；所述电容C1第一端连接到所述晶体管M6的栅极，所述电容C1第二端接地；所述电压加法器V1包括晶体管M6和晶体管M7，所述晶体管M6的源极连接到所述电阻R3的第二端，所述晶体管M6的栅极连接到所述电荷泵P1输出端，所述晶体管M6的漏极接地；所述晶体管M7的源极连接到所述电阻R4的第二端，所述晶体管M7的栅极连接到参考电压端VREF，所述晶体管M7的漏极接地。
[0033] 本实施例中，迟滞比较器H1是一个具有迟滞回环传输特性的比较器，本实施例迟滞比较器H1的两个输入端分别连接电阻R3和电阻R4的一端，用于根据输入的电压差值输出稳定的低频率信号。电荷泵P1能够快速储存电压并且释放电压，连接有电容C1用于存储电压。电压加法器V1用于补偿输出低频信号的损失，稳定输出低频率信号。参考电压端VREF用于提供参考电压。示例性的，电阻R1和电阻R2产生的噪声频率之差较小，迟滞比较器H1通过正反馈使电荷泵P1释放电压提高电阻R1的噪声频率并输入到迟滞比较器H1中，保证输出低频率信号为稳定状态。
[0034] 高频振荡模块4，用于产生高频振荡信号。
[0035] 本实施例中，高频振荡模块4一般由高频振荡器组成，高频振荡器通过输入电压可以产生频率变化非常高的高频振荡信号。
[0036] D触发器5，D触发器5的第一输入端与所述高频振荡模块4连接，D触发器5的第二输入端与所述低频振荡模块3连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号。
[0037] 本实施例中，通过D触发器5的与非门控制，可以将高频振荡信号和低频震荡信号整合，当低频震荡信号的振荡频率是由于电阻或者晶体管的随机噪声引起时，那么D触发器5输出的信号就是频率不断随机变化的随机信号。
[0038] 本实施例提供的一种随机信号发生器，通过噪声源，用于产生噪声；放大模块，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声；低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频低频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号，解决了现有技术中随机信号发生器中电流分支路数多，功耗较大和系统复杂的问题，实现了相对于现有随机信号发生器具有结构简单、高带宽和随机性更强的效果。
[0039] 实施例二
[0040] 本实施例是在实施例一的基础上进行了拓展，具体地，对低频振荡模块3的具体结构进行了改进，参阅图3，图3为本发明实施例二中的电路连接关系示意图，本实施例提供的一种随机信号发生器包括：
[0041] 噪声源1，用于产生噪声；所述噪声源1包括晶体管M1、晶体管M2、电阻R1和电阻R2，所述晶体管M1源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS，漏极连接到电阻R1第一端，电阻R1第二端接地；所述晶体管M2源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS，漏极连接到电阻R2第一端，电阻R2第二端接地。
[0042] 放大模块2，与所述噪声源1连接，用于放大所述噪声；所述放大模块2包括开环噪声放大器O1，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源1连接。所述开环噪声放大器O1包括晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、电阻R3和电阻R4，所述晶体管M3的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M3的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M4的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M4的栅极连接到所述晶体管M1漏极，所述晶体管M4的漏极连接到所述电阻R3第一端；所述晶体管M5的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M5的栅极连接到所述晶体管M2漏极，所述晶体管M5的漏极连接到所述电阻R4第一端。
[0043] 低频振荡模块3，与所述放大模块2连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号。所述低频振荡模块包括迟滞比较器H2、差分电荷泵P2、电容C2、电容C3和电压加法器V2，所述迟滞比较器H2的第一输入端连接到所述电阻R3第一端，所述迟滞比较器H2的第二输入端连接到所述电阻R4第一端，所述迟滞比较器H2的输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P2第一输出端和第二输出端连接到所述电压加法器V2，所述电荷泵P2输入端连接到所述迟滞比较器H2的输出端；所述电压加法器V2包括晶体管M6和晶体管M7，所述电容C2第一端连接到所述晶体管M6的栅极，所述电容C2第二端接地；所述电容C3第一端连接到所述晶体管M7的栅极，所述电容C3第二端接地；所述晶体管M6的源极连接到所述电阻R3第二端，所述晶体管M6的漏极接地，所述晶体管M6的栅极连接到所述电荷泵P2的第一输出端；所述晶体管M7的源极连接到所述电阻R4第二端，所述晶体管M7的漏极接地，所述晶体管M7的栅极连接到所述电荷泵P2的第二输出端。
[0044] 本实施例中，采用了差分电荷泵P2对电压进行补偿，保证所有的信号都是差分信号，可以实现很高的共模抑制，对来自电源和地的噪声有很高的抵抗能力。示例性的，在一般的RFID芯片中，电源通常不是很稳定，且电源电压的抖动和噪声和收到的指令相关性很大，如果电源噪声进入了最后的随机数，其随机性会下降。但差分设计中产生的低频振荡信号的抖动就主要和电阻以及晶体管的热噪声、闪烁噪声有关了，那么最后产生的随机数的随机性就更强。
[0045] 高频振荡模块4，用于产生高频振荡信号。
[0046] D触发器5，D触发器5的第一输入端与所述高频振荡模块4连接，D触发器5的第二输入端与所述低频振荡模块3连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号，并从D触发器5的输出端输出。
[0047] 本实施例提供的一种随机信号发生器，通过噪声源，用于产生噪声；放大模块，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声；低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号并且加入了差分泵差分信号；高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频低频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号，解决了现有技术中随机信号发生器中电流分支路数多，功耗较大和系统复杂的问题，实现了相对于现有随机信号发生器具有结构简单、高带宽和随机性更强的效果。
[0048] 实施例三
[0049] 本实施例是在实施例一的基础上进行了拓展，具体地，对放大模块2的具体结构进行了改进，参阅图4，图4为本发明实施例三中的电路连接关系示意图，本实施例提供的一种随机信号发生器包括：
[0050] 噪声源1，用于产生噪声；所述噪声源1包括晶体管M1、晶体管M2、电阻R1和电阻R2，所述晶体管M1源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS，漏极连接到电阻R1第一端，电阻R1第二端接地；所述晶体管M2源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS，漏极连接到电阻R2第一端，电阻R2第二端接地。
[0051] 放大模块2，与所述噪声源1连接，用于放大所述噪声；所述放大模块2包括开环噪声放大器O1，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源1连接。所述开环噪声放大器O1包括晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、电阻R3和电阻R4，所述晶体管M3的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M3的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M4的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M4的栅极连接到所述晶体管M1漏极，所述晶体管M4的漏极连接到所述电阻R3第一端；所述晶体管M5的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M5的栅极连接到所述晶体管M2漏极，所述晶体管M5的漏极连接到所述电阻R4第一端。所述开环噪声放大器O1还包括晶体管M8、晶体管M9、晶体管M10、电阻R5和电阻R6，所述晶体管M8的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M8的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M9的源极连接到所述晶体管M8的漏极，所述晶体管M9的栅极连接到所述电阻R3第一端，所述晶体管M9的漏极连接所述电阻R5第一端；所述晶体管M10的源极连接到所述晶体管M8的漏极，所述晶体管M10的栅极连接到所述电阻R4第一端，所述晶体管M10的漏极连接所述电阻R6第一端。
[0052] 本实施例中，在开环噪声放大器O1之中增加了多个电阻和多个晶体管使开环噪声放大器O1形成了两级开环噪声结构，两级开环放大器相比一级开环放大器，具有噪声源更多和能够提供更大噪音增益的效果，保证了开环噪声放大器O1增加稳定运行。
[0053] 低频振荡模块3，与所述放大模块2连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；所述低频振荡模块包括迟滞比较器H1、电荷泵P1、电容C1和电压加法器V1，所述迟滞比较器H1的第一输入端连接到所述电阻R5第一端，所述迟滞比较器H1的第二输入端连接到所述电阻R6第一端，所述迟滞比较器H1输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P1的输出端连接到所述电压加法器V1，所述电荷泵P1输入端连接到所述迟滞比较器H1的输出端；所述电容C1第一端连接到所述晶体管M6的栅极，所述电容C1第二端接地；所述电压加法器V1包括晶体管M6和晶体管M7，所述晶体管M6的源极连接到所述电阻R5第二端，所述晶体管M6的栅极连接到所述电荷泵P1的输出端，所述晶体管M6的漏极接地；所述晶体管M7的源极连接到所述电阻R6第二端，所述晶体管M7的栅极连接到参考电压端VREF，所述晶体管M7的漏极接地。
[0054] 高频振荡模块4，用于产生高频振荡信号。
[0055] D触发器5，D触发器5的第一输入端与所述高频振荡模块4连接，D触发器5的第二输入端与所述低频振荡模块3连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号。
[0056] 本实施例提供的一种随机信号发生器，通过噪声源，用于产生噪声；放大模块，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声并且使用了两级放大结构；低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频低频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号，解决了现有技术中随机信号发生器中电流分支路数多，功耗较大和系统复杂的问题，实现了相对于现有随机信号发生器具有结构简单、高带宽和随机性更强的效果。
[0057] 实施例四
[0058] 本实施例是在实施例三的基础上进行了拓展，具体地，对低频振荡模块3的具体结构进行了改进，参阅图5，图5为本发明实施例四中的电路连接关系示意图，本实施例提供的一种随机信号发生器包括：
[0059] 噪声源1，用于产生噪声；所述噪声源1包括晶体管M1、晶体管M2、电阻R1和电阻R2，所述晶体管M1源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS，漏极连接到电阻R1第一端，电阻R1第二端接地；所述晶体管M2源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS，漏极连接到电阻R2第一端，电阻R2第二端接地。
[0060] 放大模块2，与所述噪声源1连接，用于放大所述噪声；所述放大模块2包括开环噪声放大器O1，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源1连接。所述开环噪声放大器O1包括晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、电阻R3和电阻R4第一端，所述晶体管M3的源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M4的源极连接到所述晶体管M3的漏极，栅极连接到所述晶体管M1漏极，漏极连接到电阻R3第一端；所述晶体管M5的源极连接到所述晶体管M3的漏极，栅极连接到所述晶体管M2漏极，漏极连接到电阻R4。所述开环噪声放大器O1还包括晶体管M8、晶体管M9、晶体管M10、电阻R5和电阻R6，所述晶体管M8的源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M9的源极连接到所述晶体管M8的漏极，栅极连接到所述电阻R3第一端，漏极连接所述电阻R5第一端；所述晶体管M10的源极连接到所述晶体管M8的漏极，栅极连接到所述电阻R4第一端，漏极连接所述电阻R6第一端。
[0061] 低频振荡模块3，与所述放大模块2连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；所述低频振荡模块包括迟滞比较器H3、差分电荷泵P3、电容C4、电容C5和电压加法器V3，所述迟滞比较器H3的第一输入端连接到所述电阻R5第一端，所述迟滞比较器H3第二输入端连接到所述电阻R6第一端，所述迟滞比较器H3的输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P3第一输出端和第二输出端连接到所述电压加法器V3，所述电荷泵P3输入端连接到所述迟滞比较器H3的输出端；所述电压加法器V3包括晶体管M9和晶体管M10，所述电容C4第一端连接到所述晶体管M9的栅极，所述电容C4第二端接地；所述电容C5第一端连接到所述晶体管M10的栅极，所述电容C5第二端接地；所述晶体管M9的源极连接到所述电阻R5第二端，所述晶体管M9的漏极接地，所述晶体管M9的栅极连接到所述电荷泵P3的第一输出端；所述晶体管M10的源极连接到所述电阻R6第二端，所述晶体管M10的漏极接地，所述晶体管M10的栅极连接到所述电荷泵P3的第二输出端。
[0062] 本实施例中，在实施例三的基础上加入了差分电荷泵P3对电压进行补偿，保证所有的信号都是差分信号，可以实现很高的共模抑制，对来自电源和地的噪声有很高的抵抗能力。
[0063] 高频振荡模块4，用于产生高频振荡信号。
[0064] D触发器5，D触发器5的第一输入端与所述高频振荡模块4连接，D触发器5的第二输入端与所述低频振荡模块3连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号。
[0065] 本实施例提供的一种随机信号发生器，通过噪声源，用于产生噪声；放大模块，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声并且使用了两级放大结构；低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号并且加入了差分泵差分信号；高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频低频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号，解决了现有技术中随机信号发生器中电流分支路数多，功耗较大和系统复杂的问题，实现了相对于现有随机信号发生器具有结构简单、高带宽和随机性更强的效果。
[0066] 实施例五
[0067] 本实施例是在实施例三的基础上进行了拓展，具体地，对放大模块2的具体结构进行了改进，参阅图6，图6为本发明实施例五中的电路连接关系示意图，本实施例提供的一种随机信号发生器包括：
[0068] 噪声源1，用于产生噪声；所述噪声源1包括晶体管M1、晶体管M2、电阻R1和电阻R2，所述晶体管M1源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS，漏极连接到电阻R1第一端，电阻R1第二端接地；所述晶体管M2源极连接到输入电源VDD，栅极连接到输入控制端VBIAS，漏极连接到电阻R2第一端，电阻R2第二端接地。
[0069] 放大模块2，与所述噪声源1连接，用于放大所述噪声；所述放大模块2包括开环噪声放大器O1，所述开环噪声放大器O1与所述噪声源1连接。所述开环噪声放大器O1包括晶体管M3、晶体管M4、晶体管M5、电阻R3和电阻R4，所述晶体管M3的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M3的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M4的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M4的栅极连接到所述晶体管M1漏极，所述晶体管M4的漏极连接到所述电阻R3第一端；所述晶体管M5的源极连接到所述晶体管M3的漏极，所述晶体管M5的栅极连接到所述晶体管M2漏极，所述晶体管M5的漏极连接到所述电阻R4第一端。所述开环噪声放大器O1还包括晶体管M8、晶体管M9、晶体管M10、电阻R5和电阻R6，所述晶体管M8的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M8的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M9的源极连接到所述晶体管M8的漏极，所述晶体管M9的栅极连接到所述电阻R3第一端，所述晶体管M9的漏极连接所述电阻R5第一端；所述晶体管M10的源极连接到所述晶体管M8的漏极，所述晶体管M10的栅极连接到所述电阻R4第一端，所述晶体管M10的漏极连接所述电阻R6第一端。所述开环噪声放大器O1还包括晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13、电阻R7和电阻R8，所述晶体管M11的源极连接到输入电源VDD，所述晶体管M11的栅极连接到输入控制端VBIAS；所述晶体管M12的源极连接到所述晶体管M9的漏极，所述晶体管M12的栅极连接到所述电阻R5第一端，所述晶体管M12的漏极连接所述电阻R7第一端；所述晶体管M13的源极连接到所述晶体管M10的漏极，所述晶体管M13的栅极连接到所述电阻R6第一端，所述晶体管M13的漏极连接所述电阻R8第一端。
[0070] 本实施例中，在两级开环噪声结构的基础上形成了三级开环噪声结构，通过晶体管M11、晶体管M12和晶体管M13连接能够产生更大噪音并且更加稳定，此时电路中也只引入了5路电流，相对于现有技术，更加稳定并且节省了电能。
[0071] 低频振荡模块3，与所述放大模块2连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；所述低频振荡模块包括迟滞比较器H1、电荷泵P1、电容C1和电压加法器V1，所述迟滞比较器H1的第一输入端连接到所述电阻R3第一端，所述迟滞比较器H1的第二输入端连接到所述电阻R4第一端，所述迟滞比较器H1输出端连接到所述D触发器的第二输入端；所述电荷泵P1输出端连接到所述电压加法器V1，所述电荷泵P1输入端连接到所述迟滞比较器H1的输出端；所述电容C1第一端连接到所述晶体管M6的栅极，所述电容C1第二端接地；所述电压加法器V1包括晶体管M6和晶体管M7，所述晶体管M6的源极连接到所述电阻R7第二端，所述晶体管M6的栅极连接到所述电荷泵P1输出端，所述晶体管M6的漏极接地；所述晶体管M7的源极连接到所述电阻R8第二端，所述晶体管M7的栅极连接到参考电压端VREF，所述晶体管M7的漏极接地。
[0072] 高频振荡模块4，用于产生高频振荡信号。
[0073] D触发器5，D触发器5的第一输入端与所述高频振荡模块4连接，D触发器5的第二输入端与所述低频振荡模块3连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号。
[0074] 本实施例提供的一种随机信号发生器，通过噪声源，用于产生噪声；放大模块，与所述噪声源连接，用于放大所述噪声并且使用了三级放大结构；低频振荡模块，与所述放大模块连接，用于根据所述放大后的噪声产生低频振荡信号；高频振荡模块，用于产生高频振荡信号；D触发器，与所述低频振荡模块和所述高频低频振荡模块连接，用于根据所述低频振荡信号和所述高频振荡信号产生随机信号，解决了现有技术中随机信号发生器中电流分支路数多，功耗较大和系统复杂的问题，实现了相对于现有随机信号发生器具有结构简单、高带宽和随机性更强的效果。
[0075] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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