用於產生隨機位序列的電路裝置的製作方法

2023-12-04 21:24:06 1

專利名稱：用於產生隨機位序列的電路裝置的製作方法
在許多數據處理過程中，尤其是在加密技術中，位序列需要隨機分配位序列。這種確定隨機位序列的長度能夠作為隨機數而定。
一般應用所謂的偽隨機數，其通過反饋的移位寄存器產生。偽隨機數是隨機的，並且與較大的數相繼的偽隨機數發生器不能連接到下一個值。其不含有與所應用的移位寄存器的長度有關的周期性。另外移位寄存器的輸出數據與輸入數據和移位寄存器的結構有關。
到現在為止還不知道數字電路中的有效隨機數。
上述發明的任務在於給出用於產生有效隨機位序列的電路裝置。
此任務通過權利要求1的電路裝置解決。本發明有利的改進在從屬權利要求中給出。
在本發明的電路裝置中，輸出信號的相應相位分析兩個振蕩器的數字。一個振蕩器以近似恆定的頻率振蕩，而另一個振蕩器以該頻率調製。量化噪聲支配了所滿足的頻率偏移。所以所存在的隨機位序列能夠作為隨機數應用。
在本發明的改進中以尤其有利的方式通過其他的優選以另一頻率振蕩的振蕩器進行頻率調製。其輸出信號優選的含有鋸齒波。另一振蕩器在本發明的另一改進中能夠通過附加的振蕩器進行頻率調製並且此振蕩器能夠調製。
頻率調製的振蕩器以有利的結構作為電壓控制的振蕩器實現，以致其能夠通過另一振蕩器的輸出信號進行直接控制。
相位的檢測能夠有利的尤其是以簡單的方式通過移位寄存器實現，其數據輸入端優選的通過頻率調製的振蕩器信號並且其時鐘輸入端通過振蕩器信號恆定頻率的調製。
具有恆定頻率的振蕩器在本發明的改進中通過頻率調製的振蕩器替換。
在本發明的有利改進中移位寄存器進行反饋。
下面通過附圖藉助於實施例詳細解釋本發明。圖為

圖1是本發明的電路裝置的原理圖，
圖2是電壓控制的振蕩器的原理圖。
按照圖1相位檢測器PD的第一輸入端通過第一振蕩器OSZ1的第二輸出信號輸出2加載。相位檢測器PD的第二輸入端通過第一電壓控制振蕩器VCO1的第二輸出信號輸出2加載。
振蕩器OSZ1、VCO1的第二輸出信號輸出2是矩形波。振蕩器OSZ1、VCO1提供具有大約鋸齒形狀的輸出信號輸出1。
第一電壓控制振蕩器VCO1通過第二電壓控制的振蕩器VCO2控制，此實際通過另一電壓控制的振蕩器，其沒有示出而是通過劃線標明，通過具有第一輸出信號輸出1的自由振蕩的第二振蕩器OSZ2控制。原則上第一振蕩器OSZ1作為電壓控制的振蕩器構成，其通過一個或者一鏈的多個振蕩器或者電壓控制的振蕩器以其輸出信號輸出1控制。這在圖1中通過劃線的振蕩器OSZ標明。
相位檢測器PD以有利的方式通過專業人員熟悉的移位寄存器構成。在此以優選的方式第一振蕩器1的第二輸出信號輸出2傳輸到移位寄存器的數據輸入端，而第一電壓控制振蕩器的第二輸出信號輸出2傳輸到移位寄存器的時鐘輸入端。原則上也是能夠的，第一電壓控制振蕩器VCO1的第二輸出信號輸出2施加到數據輸入端，並且第一振蕩器OSZ1的第二輸出信號輸出2施加到起相位檢測器PD作用的移位寄存器的時鐘輸入端。
作為相位檢測器PD的移位寄存器在本發明的有利改進中能夠反饋的構成。在此移位寄存器的輸出信號通過數據輸入信號進行邏輯轉換並且然後傳輸到移位寄存器的輸入端。另外能夠將移位寄存器的中間抽頭信號邏輯的轉換並且反饋到輸入端。
圖2示出了數字電壓控制的振蕩器的原理結構圖。反相器INV的輸出端通過電容C與大地端子相連並且另外與作為史密特觸發器構成的比較器ST的輸入端相連。比較器ST的輸出端輸出2提供大約矩形的信號並且反饋到反相器INV的輸入端。如果例如反相器INV的輸出狀態是「1」，電容C被充電。如果電容C上的電壓超過了比較器ST的闋值，如此切換在也構成振蕩器輸出端的輸出端輸出2，表現為邏輯「1」。其可以反饋到反相器INV的輸入端，以使該狀態在輸出端變為邏輯「0」。以此重新從電容C放電，以致比較器ST根據已知的時間重新切換。在此存在一個周期性的振蕩狀態，其頻率主要通過電容C的電容量和反相器INV的負載電路中的電阻確定。此電阻能夠可控制的構成，例如圖1所示的p-和n-MOS電晶體，其分別接在正的電源電壓端子和特有的反相器的p-MOS電晶體之間以及反相器的n-MOS電晶體和負的電源電壓端子之間。此可控制的反相器INV必需接入有兩個互補的控制信號輸入1、輸入2。
電壓控制振蕩器的基頻通過電容C的電容量的大小確定。頻率的變化藉助於控制信號輸入1、輸入2通過反相器INV的負載的電阻的變化實現。
另外含有一個輸出端，其提供具有大約鋸齒波形的第一輸出信號輸出1，並且與電容C相連。
通過本發明的電路裝置能夠產生有效的隨機位序列，其作為隨機數能夠應用在加密技術的數據處理過程中。
權利要求
1．用於產生隨機位序列的電路裝置，具有一個第一振蕩器(OSZ1)和一個第二振蕩器(VCO1)，其輸出端與準備提供隨機位序列的相位檢測器(PD)的輸入端相連，其中第二振蕩器(VCO1)被頻率調製。
2．如權利要求1的電路裝置，其特徵在於，第二振蕩器(VCO1)作為電壓控制的振蕩器構成，並且通過第三振蕩器(VCO2)控制。
3．如權利要求2的電路裝置，其特徵在於，第三振蕩器(VCO2)作為電壓控制的振蕩器構成，並且通過第四振蕩器(OSZ2)控制。
4．如上述權利要求之一的電路裝置，其特徵在於，相位檢測器(PD)通過移位寄存器構成。
5．如權利要求4的電路裝置，其特徵在於，移位寄存器被反饋。
6．如權利要求2-5之一的電路裝置，其特徵在於，第一振蕩器(OSZ1)和第二振蕩器(VCO1)大約具有相同的頻率，第三振蕩器(VCO2)和第四振蕩器(OSZ2)以另一頻率振蕩。
7．如上述權利要求之一的電路裝置，其特徵在於，第一振蕩器(OSZ1)作為電壓控制的振蕩器構成並且被頻率調製。
全文摘要
用於產生隨機位序列的電路裝置,具有一個第一振蕩器(OSZ1)和一個第二振蕩器(VCO1),其輸出端與準備提供隨機位序列的相位檢測器(PD)的輸入端相連,其中第二振蕩器(VCO1)被頻率調製。
文檔編號H03B29/00GK1217834SQ97194365
公開日1999年5月26日 申請日期1997年4月25日 優先權日1996年5月6日
發明者H·-H·維曼 申請人:西門子公司