[发明专利]一种真随机数生成器以及真随机数生成方法

权利要求书

1.一种真随机数生成器，其特征在于，包括至少两组压控延时单元、至少一个环形振荡器、一组D触发器和译码器，其中，每一组压控延时单元中所包含的各个压控延时单元首尾相连，组内的各个压控延时单元共享一个参考电压，包括：

第一组压控延时单元中的指定压控延时单元输出分别与配套数量的D触发器的输入端D耦合；

第二组压控延时单元中的指定压控延时单元输出分别与所述配套数量的D触发器的时钟端耦合；

所述配套数量的D触发器的输出端分别与所述译码器的输入端口相连，以便所述译码器输出相应码流；

其中，所述第一组压控延时单元中首个压控延时单元的输入源自第一环形振荡器的输出信号；所述第二组压控延时单元中首个压控延时单元的输入源自参考时钟RefCLK或者第二环形振荡器的输出信号。

2.根据权利要求1所述的真随机数生成器，其特征在于，第一组压控延时单元中包含的压控延时单元数量和所述D触发器数量相同，则所述第一组压控延时单元中的指定压控延时单元输出分别与配套数量的D触发器的输入端D耦合，具体包括：

第一环形振荡器的输出信号，经由首尾相连的各个压控延时单元，依次经过第一组压控延时单元中的各级压控延时单元；

其中，每经过一级压控延时单元的延时处理后的第一环形振荡器的输出信号同步输入至对应D触发器的D输入端。

3.根据权利要求1所述的真随机数生成器，其特征在于，第一组压控延时单元中包含的压控延时单元数量大于所述D触发器数量，则所述第一组压控延时单元中的指定压控延时单元输出分别与配套数量的D触发器的输入端D耦合，具体包括：

第一环形振荡器的输出信号，经由首尾相连的各个压控延时单元，依次经过第一组压控延时单元中的各级压控延时单元；

从所述第一组压控延时单元中选出位于指定级数的压控延时单元，将相应级数的压控延时单元各自延时输出的第一环形振荡器的输出信号同步输入至对应D触发器的D输入端。

4.根据权利要求1所述的真随机数生成器，其特征在于，环形振荡器中包括偶数个反相器和一个与非门组成，使能控制信号EN作为与非门的一个输入端口导入环形振荡器中，用于控制环形振荡器的工作状态。

5.根据权利要求4所述的真随机数生成器，其特征在于，所述第一环形振荡器和所述第二环形振荡器中的反相器数量相同或者相差预设数量。

6.根据权利要求1-5任一所述的真随机数生成器，其特征在于，所述第一环形振荡器的振荡频率频与所述参考时钟RefCLK的振荡频率频率除以同一数量级，并分别输入至所述第一组压控延时单元和所述第二组压控延时单元中。

7.一种真随机数生成方法，其特征在于，使用如权利要求1-6任一所述的一种真随机数生成器，当第二组压控延时单元中首个压控延时单元的输入源自参考时钟RefCLK的输出信号时，具体的：

使能各个环形振荡器的EN，各个环形振荡器开始振荡；

参考时钟RefCLK被同步输入，调整输入给各组压控延时单元的参考电压，使得指定时间位置传输的环形振荡器的输出信号波形与RefCLK波形上升沿接近对齐。

8.根据权利要求7所述的真随机数生成方法，其特征在于，所述指定时间位置的选择是译码电路的输出中0与1分布均匀的位置。

9.根据权利要求7所述的真随机数生成方法，其特征在于，译码器生成的随机数进一步通过冯诺依曼编码器进行熵压缩，从而符合随机数检测要求。

10.根据权利要求7所述的真随机数生成方法，其特征在于，译码器为两位输出时，方法具体包括：

通过调整参考电压将令无抖动时第一环形振荡器的输出信号波形在指定时间位置处幅值达到参考时钟RefCLK时，译码器的两位输出介于10，01之间的亚稳态；其中，由于第一环形振荡器的输出信号的噪声作用，输出将在10与01之间振荡，从而生成译码器输出的随机数。