[发明专利]一种基于亚阈值特性的真随机数发生器

权利要求书

1.一种基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述发生器包括快速振荡器、慢速振荡器、电平转换电路、采样触发器和改善输出序列随机特性的信号后处理电路，所述快速振荡器的输出端通过电平转换电路与采样触发器的数据端相连接，慢速振荡器的输出端与采样触发器的时钟端相连接，采样触发器的输出端与信号后处理电路的输入端相连接，信号后处理电路的输出端作为发生器的输出端。

2.根据权利要求1所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述快速振荡器由通过奇数个反相器串联构成的环形振荡电路实现，所述快速振荡器工作在亚阈值区内。

3.根据权利要求1所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述慢振荡器为一种晶振时钟电路，所述慢速振荡器的时钟频率为快速振荡器的时钟频率的1/10以下。

4.根据权利要求1所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述采样触发器采用边沿敏感的寄存器。

5.根据权利要求1所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述采样触发器采用D触发器。

6.根据权利要求1所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述信号后处理电路由异或网络、伪随机电路和SHA1哈希函数电路构成，采样触发器的输出端与异或网络的输入端相连接，异或网络的输出端与伪随机电路的输入端相连接，伪随机电路的输出端与SHA1哈希函数电路的输入端相连接，SHA1哈希函数电路的输出端作为发生器的输出端。

7.根据权利要求6所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述异或网络由二级以上移位寄存器串联构成，在相邻的移位寄存器的输出端之间连接有异或门，并逐级传递至下一级，连接最高级移位寄存器的输出端的异或门的输出端作为异或网络的输出端与伪随机电路的输入端相连接。

8.根据权利要求7所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述伪随机电路为一种线性反馈移位寄存器，包括两个以上相串联的寄存器和一个特征多项式构造反馈函数网络，所述反馈函数网络为模二加法器电路。

9.根据权利要求1所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述慢速振荡器的占空比为50％。

10.根据权利要求1所述的基于亚阈值特性的真随机数发生器，其特征在于：所述电平转换电路包括第零PMOS晶体管MP0、第一PMOS晶体管MP1、第二PMOS晶体管MP2、第三PMOS晶体管MP3、第零NMOS晶体管MN0、第一NMOS晶体管MN1、第二NMOS晶体管MN2和第三NMOS晶体管MN3；第一PMOS晶体管MP1和第一NMOS晶体管MN1构成反相器输出连接到第零NMOS晶体管MN0的输入，第零NMOS晶体管MN0的漏端连接至第二PMOS晶体管MP2栅极，第二PMOS晶体管MN2的漏端连接至第零PMOS晶体管MP0的栅极，第零NMOS晶体管MN0、第零PMOS晶体管MP0、第二NMOS晶体管MN2、第二PMOS晶体管MP2共同构成交叉结构，输出连接到由第三NMOS晶体管MN3和第三PMOS晶体管MP3构成的反相器输入端。