خلاصة القول: لتحليل وتصميم التردد المنخفض على مدار الساعة مذبذب على أساس صحيح مولد رقم عشوائي، والضوضاء الحرارية المقاومة مصدر الضوضاء. باستخدام علاقة نسبية عالية بين مصدر الضوضاء أخذ العينات تعمل بشكل مستقل اثنين من مذبذب التردد المنخفض، وانخفاض مذبذب تردد مع عينة ثابتة فترة غضب مذبذب تردد خلال D الوجه بالتخبط، يولد تسلسل رقم عشوائي. SMIC 28 نانومتر CMOS الدائرة باستخدام عملية التصميم، يتم الانتهاء من تصميم تخطيط ورقة تدفق، وتظهر نتائج المحاكاة أن معدل الإنتاجية مولد مجموعة الإخراج هو 1.8 ~ 12 ميجا بايت / ثانية على أساس الضجيج الحراري للرقم عشوائي صحيح، وإخراج عدد عشوائي من صحيح رقم عشوائي يرضي AIS31 مصدر متطلبات الاختبار الكون، واستهلاك الطاقة الكلي من الدائرة هو 0.388 ميغاواط.

شكل الاقتباس الصيني: وي Zaikui، لذلك فو، شيويه، وما إلى ذلك ارتفاع سرعة رقم عشوائي حقا على أساس الضجيج الحراري للتصميم مذبذب التكنولوجيا الالكترونية، 2018،44 (10): 29-31،36.

الإنجليزية شكل الاقتباس: وي Zikui، فو لينغ، وانغ شيويه، وآخرون. وسرعة عالية عشوائي حقا عدد المولدات على أساس oscilltor الضوضاء الحرارية . تطبيق تقنيات الالكترونية، 2018،44 (10): 29-31،36.

0 مقدمة

مع التطور السريع لتكنولوجيا المعلومات، وأمن المعلومات أصبحت ذات أهمية متزايدة، فإن أفضل طريقة لأمن المعلومات حماية هو التشفير. في تطبيقات الترميز، سواء كان ذلك لتوليد بروتوكول تهيئة عشوائي أو التشفير خوارزميات التشفير الرئيسية في متغير معين، الحاجة إلى استخدام صحيح مصدر رقم عشوائي. رقم عشوائي صحيح وجود عشوائية إحصائيا، واستقلال وتوحيد الفضاء تشمل وقت واحد، وكذلك وجود nonrepeatability عدم القدرة على التنبؤ . يستخدم رقم عشوائي أساسا التشفير خوارزمية المفتاح حدة التشغيل، والتوثيق والتوقيعات الرقمية .

هنا تحقيق تحسن حقيقي مولد رقم عشوائي، والفكرة الأساسية هي ضمان وجود ما يكفي من غضب منخفضة على مدار الساعة وفرضية عشوائي لتحسين التردد المنخفض تردد على مدار الساعة وتردد على مدار الساعة، أرقام عشوائية الحقيقية زيادة سرعة الإنتاج، ل محسن الدائرة للحد من استهلاك الطاقة بشكل عام ومنطقة الدائرة.

تكوين الدوائر العام

ويرد الحقيقية الدائرة رقم عشوائي في الشكل 1، وذلك باستخدام العلاقة النسبية المرتفعة بين مصدر الضوضاء أخذ العينات تعمل بشكل مستقل اثنين من مذبذب التردد المنخفض، منخفض مذبذب تردد مع فترة غضب تردد أخذ العينات المحدد من قبل D الوجه بالتخبط المذبذب لتوليد تسلسل رقم عشوائي. في عملية تصميم الدوائر الفعلية، والانحراف المعياري للمذبذب غضب بطيئة كبيرة بما فيه الكفاية، بحيث تردد على مدار الساعة من مذبذب بطيئة من الصعب تحسين، بشكل عام، وتيرة الانتاج من حوالي 1 ميغاهيرتز، وسوف تؤثر تأثيرا خطيرا على انتاج رقم عشوائي صحيح سرعة؛ وعالية التردد تردد على مدار الساعة تؤثر أيضا على وتيرة الانتاج من سرعة إخراج رقم عشوائي، ويتطلب عادة بطيئة مذبذب غضب الانحراف المعياري بين 10 إلى 20 أضعاف في الفترة مذبذب.

2 التردد المنخفض تصميم ساعة والمحاكاة

التحليل النظري على مدار الساعة التردد المنخفض 2.1

A منخفض مذبذب تردد مع غضب بطيئة الساعة (clkslow)، الدائرة هو مبين في الشكل.

بعد تمكين الدائرة المفتوحة، دائرة التحيز يوفر الجهد التحيز ويبدأ الحالية. عندما L_OUT عالية، بحيث التفريغ المرجع مضخة الجهد قطرات، يقلل من انتاج التيار الكهربائي، ووصلت إلى أدنى مستوى عتبة -VTL، L_OUT يذهب منخفضة، والعكس بالعكس. التشغيلية إشارة خرج مكبر للصوت هي واحدة من التباطؤ الثلاثي موجة المقارنة بين العتبات العلوية والسفلية تهادى، الضوضاء الحرارية في المقاومات R1 و R2 بعد أمبير المرجع تضخيم متراكبة على موجة الثلاثي الحصول L_OUT مدار الساعة حافة غضب والضوضاء الحرارية، يلبي متطلبات الحياة الطبيعية التوزيع.

الثلاثي إخراج إشارة موجة من مكبر للصوت التشغيلي هو مبين في الشكل (3)، S في FIG المنحدر من مكبر للصوت الناتج موجة الثلاثي، Tclkslow بطيئة إشارة على مدار الساعة هي الدورية. يمكنك الحصول على:

V (ر) هو وظيفة من الوقت متفاوتة انتاج التيار الكهربائي، هو تضخيم مقاومة الضوضاء الحرارية، فإنه يمكن إدخال كوبينستاينير (ر):

2.2 ردود الفعل السلبية تصميم المرجع أمبير

من المعادلة (4) و (5) يمكن أن يرى، E {Tclkslow} و {Tclkslow} معكوس العلاقة، إلى زيادة إذا كانت فترة من ساعة التردد المنخفض، وربما يتم تخفيض قيمة غضب على مدار الساعة التردد المنخفض. يرتبط قيمة غضب أيضا لانخفاض على مدار الساعة تردد عرض النطاق الترددي الضوضاء (وزن الجسم من) والضوضاء الحرارية المقاوم (R1، R2). لتسريع وتيرة الانتاج العشوائي عدد يجب زيادة للحد من الشحن وتفريغ مضخة Icharge الحالية والسعة لالأرض C، المعلمتين هي القيم على مدار الساعة التردد المنخفض لتقليل غضب. لجعل كافية أدنى تردد قيمة ساعة غضب، ويمكن زيادة الصيغة المعروفة (5) و (7) والضوضاء الحرارية مقاومة الضوضاء عرض النطاق الترددي. يتم تحديد عرض النطاق الترددي الضوضاء حسب حجم مكبر للصوت ردود الفعل السلبية -3 عرض النطاق الترددي ديسيبل ومرشح عرض النطاق الترددي المنخفض تمريرة، كما هو مبين في الشكل الضوضاء الحرارية المقاوم R1 وشكل السعة C1 الطفيلية المنخفضة تمرير مرشح 2، عندما تكون قيمة المقاوم زيادات R1، والطفيلية زيادة السعة، وعرض النطاق الترددي للمرشح تمرير منخفض تصبح صغيرة، مما أدى إلى انخفاض عرض النطاق الترددي الضوضاء، مرشح عرض النطاق الترددي المنخفضة للمرور قد تؤثر أيضا على عرض النطاق الترددي حلقة من مذبذب بطيئة.

من خلال التحليل الوارد أعلاه، حدد مقاومة الضوضاء الحرارية هو المهم في اختيار المقاوم، حدد بولي المقاوم عالية المقاومة، والحد الأدنى المقاوم عرض اتخاذها. عندما تؤخذ المقاوم 500 أوم، من خلال استخراج تخطيط قيمة السعة الطفيلية C1 حوالي 8 فرنك فرنسي.

الجدول 1 هو انخفاض قيمة غضب على مدار الساعة تردد قيم المقاومة المختلفة (الناتج تردد على مدار الساعة من 5 ميغاهيرتز)، عندما كانت المقاومة هي كبيرة، وسوف عرض النطاق الترددي للمرشح تمرير منخفض في هذا الوقت تحد بشدة من عرض النطاق الترددي حلقة على مدار الساعة التردد المنخفض، فإن عددا عشوائي تحد تيرة الانتاج، نظرا لقيمة مقاومة الضوضاء الحرارية أخذ 500 أوم، {} Tclkslow هو 15 نانو ثانية، وعرض النطاق الترددي للمرشح تمرير منخفض هو 40 ميغاهرتز. وسيتم تحديد السلبي مضخم عمليات التغذية المرتدة، وعرض النطاق الترددي مقارنة hysteretic بناء على عرض النطاق الترددي للمرشح تمرير منخفض، وعرض النطاق الترددي كبير جدا، وسوف لا تضيع السلطة.

اختر مطوية هنا التكوين أمبير cascode المرجع، عملية في التصميم الفعلي، وإدخال لتقليل مساحة الأنبوب، من أجل الحد من السعة الطفيلية.

2.3 منخفضة التردد محاكاة على مدار الساعة

تم تصميم هذه المقالة لتوليد رقم عشوائي صحيح، ومجموعة من الناتج الإنتاجية من 1.8 ~ 12 ميجا بايت / ثانية، وإدخال كلمة السيطرة 3 قليلا لضبط نطاق الإخراج، التردد المنخفض مجموعة مدار الساعة وتيرة الانتاج من 1.79 ~ 12.95 ميجا بايت / ثانية، وسط تردد من قيمة الانتاج 4.6 ميجا بايت / ثانية.

ويبين الجدول 2 وتيرة الانتاج على مدار الساعة التردد المنخفض الموافق {} Tclkslow نتائج المحاكاة، يتضح من الجدول، وزيادة وتيرة، و الناتج {Tclkslow}، وارتفاع وتيرة تردد على مدار الساعة المطلوبة.

تصميم ومحاكاة على مدار الساعة عالية التردد 3

من أجل تحسين القدرة المضادة للتدخل الحقيقي مولد رقم عشوائي والناتج من خصائص تسلسل عشوائي، وفترة مدار الساعة السريعة للمذبذب هي بطيئة غضب مذبذب 1/20 ~ 1/10. عندما خرج على مدار الساعة التردد المنخفض من وتيرة مركز التصميم 4.6 ميغاهيرتز، {Tclkslow} هو 15 نانو ثانية، في الفترة من الساعة الترددات العالية يؤخذ {Tclkslow} 15/1، دورة سريعة على مدار الساعة مذبذب 1 نانو ثانية، وتردد على مدار الساعة إلى 1 غيغاهيرتز. وهنا تأخذ وتيرة عالية التكوين الدائرة على مدار الساعة من مذبذب عصابة، للتأكد من أن تردد على مدار الساعة الانتاج بنسبة 50 واجب دورة الاختلافات PVT، وخاتم مذبذب إشارة خرج الموضوع إلى سرعة عالية، دائرة الانقسام. اثنين من سرعة عالية هيكل الدائرة تردد المفرق الدائرة الفجوة اعتمدت (وTSPC) أ.

وتبين نتائج المحاكاة أن الساعة عالية التردد، تردد على مدار الساعة من التردد المركزي هو 1.07 غيغاهرتز، ونسبة واجب هو 48.5.

4 الشاملة تخطيط ومحاكاة الدوائر

صحيح رقم عشوائي مولد الدارات الكهربائية المصممة في هذه الورقة تستخدم SMIC 28 نانومتر عملية CMOS، جوهر مجال تخطيط الدوائر أقل من 0.025 mm2، استهلاك الطاقة الإجمالي هو 0.388 ميغاواط، FIG. 4 هو تخطيط الدائرة كلها.

تنفذ ورقة عالية السرعة الناتج عشوائي، تضخيم الضوضاء وتوزيع الضجيج من سرعة الانتاج محاكاة في 12 ميغابايت / ثانية، كما هو مبين في الشكل. 5، وجدت أنه تمشيا مع توزيع الضجيج الناتج عن توزيع الضوضاء البيضاء في FIG. 5. هل القيم غضب لمعالجة العادي من FIG 5، وجدت قيمة منخفضة غضب على مدار الساعة تردد التوزيع الطبيعي، والانحراف المعياري {} Tclkslow هو 6.7 نانو ثانية. ويستند FIG 6 على الحقيقية رقم عشوائي مولد مذبذب الدائرة نتائج المحاكاة عابرة متكامل.

FIG 7 هو نتيجة الاختبار من رقم عشوائي، على أساس صحيح رقم عشوائي معايير اختبار AIS31، يتم تقييم التصميم الفعلي للصحيح مولد رقم عشوائي. وقد اظهرت النتائج أن عدد من الاختبارات العشوائية بما يتماشى مع متطلبات AIS31.

الجدول 3 هو المقارنة بين نتائج الاختبار مع معايير الأداء المرجعية مسح الأدب ورقة تدفق الأجانب صحيح عشوائي عدد المولدات ذات الصلة، والنتائج في السطر الأخير من هذه المادة.

5. الخاتمة

هذا التصميم من رقم عشوائي صحيح ولدت على أساس الضوضاء الحرارية من المذبذب هو المقاوم، ويمكن ترتيب الدائرة تأمين غضب عالية لتحسين خصائص دورة للتيار بت عشوائي الانتاج. في التصميم الحالي يأخذ في الاعتبار الكامل للعلاقة بين الإنتاج وسرعة التردد المنخفض مذبذب نرفز، في نهاية المطاف النهج وتيرة الانتاج مذبذب 12 ميغاهيرتز، خط انتاج الضوضاء مع توزيع الضوضاء البيضاء، العشوائية هو أفضل. ورقة تدفق كاملة تخطيط تصميم وتصميم الدوائر على أساس. نتائج المحاكاة تظهر أنه بناء على رقم عشوائي صحيح توليد الناتج الضوضاء الحرارية الإنتاجية تتراوح 1.8 ~ 12 ميجا بايت / ثانية، العشوائي عدد يرضي الانتاج نتيجة AIS31 الاختبارات العشوائية، واستهلاك الطاقة 0،388 ميغاواط.

هذا التصميم من الأرقام العشوائية وغيرها من الأوراق بالمقارنة مع السرعة واستهلاك الطاقة قد تحسنت إلى حد كبير، ويمكن استخدامها في مجال أمن المعلومات، الحوسبة محاكاة العشوائية، نظام رقمي مدمج في أنظمة أداء كشف والتجارة الإلكترونية.

مراجع

وقال لو طلب من Sugui بينغ وانغ، العمود يانغ، وآخرون صحيح مولد رقم عشوائي في أمن المعلومات عشوائي هندسة الحاسوب، 2002،28 (6): 114-115.

يانغ Y.Implementation 200 ميغابت في الثانية عشوائي حقا عدد المولدات .Beijing: جامعة تسينغهوا، 2013.

شين شي، تسنغ يانغ، تشانغ الحق، الخ صحيح مولد العدد العشوائي المقاوم الضوضاء الحرارية على أساس الالكترونيات الدقيقة وعلوم الحاسوب، 2004،21 (7): 143-146.

ULKUHAN جولر، ERGUN S.A سرعة عالية، تماما الرقمية IC عشوائي عدد المولدات .AEU-المجلة الدولية للهندسة الالكترونيات والاتصالات، 2012،66 (2): 143-149.

يانغ K، D فيك، HENRY M B، وآخرون al.16.3 A 23 ميجا بايت / ثانية 23 PJ / ب تصنيعه بالكامل المولد الحقيقي عشوائية-رقم في 28 نانومتر و 65 نانومتر CMOS .IEEE الدولية الدوائر الحالة الصلبة Conference.IEEE، 2014: 280-281.

الكاتب المعلومات:

وي Zaikui 1،2، 1،2 شخصية جدا، وانغ الثلوج 3، 1،2 معالي يانغ شين جين 1،2، 1،2 موجات TAN،

هو جين يي 1،2، 1،2 Tangxiao كه، وتشانغ هاى فنغ 1،2، 1،2 Zhaodong يان

1. بكين النواة الالكترونيات الدقيقة السلطة رقاقة تحليل تصميم مختبر مختبر التكنولوجيا المحدودة، شركة شبكة الدولة، بكين 100192، الصين،

2. بكين النواة الدقيقة والتكنولوجيا المحدودة، المحدودة مركز بكين للطاقة الكهربائية IC التصميم الهندسي لأبحاث موثوقية عالية، بكين 100192، الصين،

3. شبكة الدولة للطاقة الكهربائية المحدودة فرع لياونينغ المعلومات والاتصالات، وشنيانغ 110006.