專利名稱：偽隨機噪聲信號產生電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體集成電路技術領域，涉及一種產生偽隨機噪聲信號厚膜混合集 成電路。
背景技術：
隨機噪聲在通信技術中作為有損通信質量的因素受到人們重視，信道中存在的隨 機噪聲會使模擬信號產生失真，或使數字信號解調后出現誤碼，同時它還是限制信道容量 的一個重要因素。因此，人們最早是企圖設法消除或減少通信系統中隨機噪聲，但是，有時 人們也希望獲得隨機噪聲。例如，在實驗室中對通信設備或系統進行測試時，有時要故意加 一定的隨機噪聲，這時則需要產生它。隨著通信理論的發(fā)展，早在40年代末，香農(aiarmon)就曾指出，在某些情況下， 為了實現最有效的通信，應采用具有白噪聲的統計特性的信號。另外，為了實現高可靠的保 密通信也希望利用隨機噪聲。然而，利用隨機噪聲的最大困難是它難以重復產生和處理。直 到60年代，偽隨機噪聲的出現才使這一困難得到解決。偽隨機噪聲具有類似于隨機噪聲的一些統計特性，同時又便于重復產生和處理。 由于它具有隨機噪聲的優(yōu)點又避免了它的缺點，因而獲得了日益廣泛的應用。目前廣泛應 用的偽隨機噪聲都是通過數字電路產生的周期序列(經濾波等處理后)得到的，這種周期 序列我們稱為偽隨機序列。目前的偽隨機噪聲信號產生電路都是用DSP或FPGA來實現的， 但是結構復雜、體積比較大。通過檢索，沒有發(fā)現用本發(fā)明的方法來產生偽隨機噪聲信號的 文獻報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了解決已有的偽隨機噪聲信號產生電路存在的結構復雜、體 積較大的缺陷，提供一種由小規(guī)模的模擬電路和數字電路實現的偽隨機噪聲信號產生電 路。本發(fā)明采用的技術方案如下—種偽隨機噪聲信號產生電路，主要由輸入信號轉換電路、窄脈沖產生電路、RC 振蕩器電路、移位寄存器電路、帶通濾波器電路、噪聲產生及合成電路組成。其中輸入信號轉換電路是由放大器與比較器構成的雙門限遲滯比較器電路，它的 功能是把輸入的正弦波信號轉換為脈沖波信號輸出，它的輸出信號送給窄脈沖產生電路；窄脈沖產生電路主要由D觸發(fā)器和異或門電路組成，它把脈沖寬度較寬的脈沖波 信號轉換為窄脈沖信號，輸入信號轉換電路的輸出信號作為它的輸入，其輸出信號又是噪 聲產生及合成電路的輸入；RC振蕩器電路主要由非門電路組成，產生固定頻率的方波信號，給后級電路做時 鐘使用，它的輸出信號是作為移位寄存器電路的時鐘輸入；移位寄存器電路由移位寄存器和異或門電路組成，產生偽隨機噪聲脈沖信號，振
3蕩器產生的固定頻率的脈沖信號作為移位寄存器的時鐘輸入，它的輸出作為帶通濾波器電 路的輸入；帶通濾波器電路主要由精密低功耗運算放大器電路組成，通過它輸出需要的偽隨 機噪聲脈沖信號，移位寄存器電路的輸出是它的輸入信號，其輸出信號是噪聲產生及合成 電路的輸入信號；噪聲產生及合成電路主要由采樣保持器電路組成，噪聲產生及合成電路主要完成 噪聲信號的生成，帶通濾波器電路的輸出信號和窄脈沖產生電路的輸出信號作為其輸入信 號，經過噪聲產生及合成電路得到偽隨機噪聲信號。本發(fā)明的優(yōu)點在于可以用較少的模擬和數字電路來產生偽隨機噪聲，且結構簡 單，體積較小。


圖1是本發(fā)明偽隨機噪聲產生電路的原理框圖；圖2是本發(fā)明輸入信號轉換電路原理圖；圖3是本發(fā)明窄脈沖產生電路原理圖；圖4是本發(fā)明RC振蕩器電路原理圖；圖5是本發(fā)明移位寄存器電路原理圖；圖6是本發(fā)明帶通濾波器電路原理圖；圖7是本發(fā)明噪聲產生及合成電路原理圖。
具體實施例方式本發(fā)明的組成如圖1所示，主要由輸入信號轉換電路、窄脈沖產生電路、RC振蕩 器電路、移位寄存器電路、帶通濾波器電路、噪聲產生及合成電路組成。參考圖2可知信號輸入轉換電路主要由放大器與比較器電路構成遲滯比較器(雙 門限比較器)，把輸入的正弦波信號，轉換為脈沖波信號，并且比較器的閾值可通過閾值調 節(jié)端進行調節(jié)。V+ = (R1XV0)Z(R^R9)，當 V0 = Voh 時 V+1 = (R1XVoh)Z(R^R9)，當 V0 = Vol 時V+2= (R1XVJZ(RAR9)，遲滯比較器(雙門限比較器)的抗干擾能力比單門限比較器抗 干擾能力強。參考圖3可知窄脈沖產生電路主要由雙D觸發(fā)器和異或門電路組成。該電路把脈 沖寬度較寬的脈沖波信號轉換為窄脈沖信號，窄脈沖信號的寬度T = RXC。其中一個觸發(fā) 器用來把輸入脈沖的上升沿轉換為窄脈沖信號，另一個觸發(fā)器用來把輸入脈沖的下降沿轉 換為窄脈沖信號，兩路信號通過異或門輸出。RC振蕩器電路主要由非門電路組成，如圖4所示，產生固定頻率的方波信號，給后 級電路做時鐘使用，我們采用的是RC環(huán)形多諧振蕩器，其中Rl、Cl用于延時，產生方波信 號，R2是限流電阻，T 2. IXRXC。移位寄存器電路由移位寄存器和異或門電路組成，如圖5所示。振蕩器產生固定 頻率的脈沖信號，作為移位寄存器的時鐘輸入，移位寄存器與異或門電路共同作用產生偽 隨機噪聲脈沖，產生偽隨機脈沖主要是因為移位脈沖與異或電路輸出的不確定性，之所以 稱為偽隨機是因為輸出脈沖是有周期性的。
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帶通濾波器電路主要由精密低功耗運算放大器電路組成，如圖6所示。帶通濾波 器的 fL = 1/(2X3. 14XR1XC1)，fH = 1/(2X3. 14XR2XC2)。噪聲產生及合成電路主要由采樣保持器電路組成，如圖7所示。采樣保持器用來 鎖存某一時刻的模擬信號，在“采樣”狀態(tài)下，電路輸出跟蹤輸入模擬信號，在“保持”狀態(tài) 下，保持前一次采樣的瞬時值。噪聲產生及合成電路主要完成噪聲(脈沖幅度隨機變化)生 成。帶通濾波器電路的輸出端連接到“隨機脈沖輸入”端，窄脈沖產生電路的輸出端連接到 采樣保持控制端，作為采樣保持的觸發(fā)信號，把帶通濾波器電路的輸出電壓進行保持(帶 通濾波器電路的輸出電壓是隨機的)，得到偽隨機噪聲(脈沖幅度是隨機變化的)。Cl為保 持電容，與電路內部的電阻構成充放電回路，T = RC。
權利要求
1. 一種偽隨機噪聲信號產生電路，其特征在于包括輸入信號轉換電路，由放大器與比較器構成的雙門限遲滯比較器電路，將輸入的正弦 波信號轉換為脈沖波信號輸出；窄脈沖產生電路，主要由D觸發(fā)器和異或門電路組成，接收輸入信號轉換電路輸出的 脈沖波信號，利用脈沖波信號的上升沿及下降沿產生窄脈沖信號；RC振蕩器電路，主要由非門電路組成，產生固定頻率的方波信號，給后級電路做時鐘使用；移位寄存器器電路，由移位寄存器和異或門電路組成，接收RC振蕩器電路產生固定頻 率的方波信號，產生偽隨機噪聲脈沖信號；帶通濾波器電路，接收移位寄存器電路輸出的偽隨機噪聲脈沖信號，并輸出需要頻率 范圍的偽隨機噪聲脈沖信號；噪聲產生及合成電路，主要由采樣保持器電路組成，接收帶通濾波器電路輸出的偽隨 機噪聲脈沖信號和窄脈沖產生電路輸出的窄脈沖信號，完成噪聲信號的生成及合成，產生 并輸出幅度是隨機變化的偽隨機噪聲信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種偽隨機噪聲信號產生電路，由輸入信號轉換電路、窄脈沖產生電路、RC振蕩器電路、移位寄存器電路、帶通濾波器電路及噪聲產生及合成電路組成。輸入信號轉換電路將輸入的正弦波信號轉換為脈沖波信號，窄脈沖產生電路將脈沖波信號的上升沿及下降沿產生窄脈沖信號；移位寄存器器電路接收RC振蕩器電路產生固定頻率的方波信號，產生偽隨機噪聲脈沖信號；由帶通濾波器電路輸出偽隨機噪聲脈沖；最終由噪聲產生及合成電路完成噪聲信號的生成及合成。它解決了已有的偽隨機噪聲信號產生電路存在的結構復雜、體積較大的缺陷，是一種由小規(guī)模的模擬電路和數字電路實現的偽隨機噪聲信號產生電路。
文檔編號G06F7/58GK102104370SQ200910185989
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者劉海亮, 張憲起, 李壽勝 申請人:華東光電集成器件研究所