[发明专利]一种基于数字电路的真随机数发生器

权利要求书

1.一种基于数字电路的真随机数发生器，其特征在于，包括副振荡采样电路组、主振荡采样电路组及后处理电路；

其中，副振荡采样电路组包含至少一个基本振荡采样电路；主振荡采样电路组包含至少一个基本振荡采样电路；

    所述副振荡采样电路组中基本振荡采样电路的输出端与主振荡采样电路组的基本振荡采样电路的频率控制端连接；主振荡采样电路组的基本振荡采样电路的输出端与后处理电路的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的真随机数发生器，其特征在于，所述副振荡采样电路组包含多个基本振荡采样电路，且任意一个所述的基本振荡采样电路的频率控制端与其余所述的基本振荡采样电路的输出端连接，连接成反馈结构。

3.根据权利要求2所述的真随机数发生器，其特征在于，所述主振荡采样电路组包含两个基本振荡采样电路；

所述副振荡采样电路组中各基本振荡采样电路的输出端与主振荡采样电路组其中一个基本振荡采样电路的频率控制端连接；副振荡采样电路组中各基本振荡采样电路的输出端分别连接一个反相器，所述各个反相器的输出端与主振荡采样电路组其中另一个基本振荡采样电路的频率控制端连接。

4.根据权利要求1~3任意一项所述的真随机数发生器，其特征在于，所述基本振荡采样电路包括：低频数控环形振荡器、高频振荡器、采样电路、伪随机序列发生器以及第一异或门；

所述低频数控环形振荡器具有频率控制端，其输出端与采样电路的时钟信号输入端连接；采样电路的数据采样端与所述高频振荡器的输出端连接；采样电路的输出端与第一异或门的一个输入端连接，伪随机序列发生器的输出端与第一异或门的另一个输入端连接；第一异或门的输出端为基本振荡采样电路的输出端。

5.根据权利要求4所述的真随机数发生器，其特征在于，高频振荡器输出信号的频率至少为低频数控环形振荡器输出信号频率的20倍。

6.根据权利要求5所述的真随机数发生器，其特征在于，所述高频振荡器输出信号的占空比等于50%。

7.根据权利要求4所述的真随机数发生器，其特征在于，所述后处理电路包括第一寄存器、第二寄存器、第二异或门及第一线性移位寄存器；

所述第一寄存器的数据输入端与第二寄存器的数据输入端分别对应与所述主振荡采样电路组的两个基本振荡采样电路的输出端连接；所述第一寄存器的输出端与第二寄存器的输出端分别对应与所述第二异或门的两个输入端连接；第二异或门的输出端与第一线性移位寄存器的数据输入端连接；第一线性移位寄存器的输出端为后处理电路的输出端；

所述第一寄存器、第二寄存器、第二异或门及第一线性移位寄存器的时钟信号输入端连接相同的控制时钟信号源。

8.根据权利要求7所述的真随机数发生器，其特征在于，后处理电路的控制时钟信号源的最低频率小于所述主振荡采样电路组的两个基本振荡采样电路的输出的随机序列的最低频率。

9.根据权利要求7所述的真随机数发生器，其特征在于，所述伪随机序列发生器输出信号的频率≥副振荡采样电路组中基本振荡采样电路的低频环形振荡器输出信号的最低频率                                               主振荡采样电路组中基本振荡采样电路的低频环形振荡器输出信号的最低频率后处理电路的控制时钟信号源的频率。

10.根据权利要求4或7所述的真随机数发生器，其特征在于，所述低频数控环形振荡器包括若干反相器、与非门及若干可变电容电路；

所述各个反相器串联，其中最后一个反相器的输出端一方面作为低频数控环形振荡器的输出端，一方面与所述与非门的一个输入端连接；与非门的输出端与第一个反相器的输入端连接；

    所述与非门及各反相器的输出端上各连接有至少一可变电容电路，各个可变电容电路的控制端直接作为低频数控环形振荡器的频率控制端；或者各个可变电容电路的控制端部分直接作为低频数控环形振荡器的频率控制端，部分连接在一起作为低频数控环形振荡器的频率控制端，部分直接接地。