專利名稱：隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)產(chǎn)生電路，尤指一種隨機(jī)信號(hào)的產(chǎn)生電路。
背景技術(shù)：
隨機(jī)信號(hào)作為一種序列號(hào)廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品，對(duì)于電子產(chǎn)品的信息安全有 著極其重要的作用。目前電子產(chǎn)品的序列號(hào)主要有兩種產(chǎn)生方法一種由軟件實(shí)現(xiàn)，通過軟 件的一些隨機(jī)算法給出序列號(hào)，這種方法只適用于有軟件操作的電子產(chǎn)品，并且容易被破 解。另一種是硬件實(shí)現(xiàn)，即由內(nèi)部的集成電路來實(shí)現(xiàn)，這些序列號(hào)的產(chǎn)生一般都是在集成電 路生產(chǎn)完成后通過對(duì)其內(nèi)部電路的某些支路進(jìn)行高溫熔斷或?qū)σ淮涡钥删幊屉娐肪幊毯?產(chǎn)生各不相同的集成電路序列號(hào)，由于這種方法是在集成電路制造完成后再進(jìn)行，不僅增 加了集成電路的整體成本，而且無法保證不同集成電路之間序列號(hào)的唯一性，也降低了使 用該集成電路的電子產(chǎn)品的信息安全性。
發(fā)明內(nèi)容鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種隨機(jī)信號(hào)的產(chǎn)生電路。一種隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路，包括一信號(hào)輸出電路及一連接所述信號(hào)輸出電路的信號(hào) 處理電路，所述信號(hào)輸出電路包括兩個(gè)匹配的半導(dǎo)體元件，所述信號(hào)輸出電路檢測(cè)出兩個(gè) 匹配半導(dǎo)體元件之間的微小不匹配，并將檢測(cè)出的微小不匹配轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)后進(jìn)行 放大，輸出一模擬電壓信號(hào)，所述信號(hào)處理電路將所述模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一隨機(jī)的數(shù)字信號(hào)。優(yōu)選地，所述兩個(gè)匹配半導(dǎo)體原件為兩個(gè)相互連接且匹配的場(chǎng)效應(yīng)管。優(yōu)選地，所述信號(hào)輸出電路包括一用于將微小不匹配轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)進(jìn)行放大的 放大子電路，所述放大子電路包括三個(gè)相互連接的場(chǎng)效應(yīng)管，其中一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極輸 出所述模擬電壓信號(hào)。優(yōu)選地，所述信號(hào)輸出電路還包括一與所述放大子電路相連的偏置子電路，用于 為放大子電路提供穩(wěn)定的電流。相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，在本實(shí)用新型中，隨機(jī)信號(hào)在集成電路制造過程中直接產(chǎn)生，當(dāng)集 成電路制造完成后，該隨機(jī)信號(hào)也就產(chǎn)生，只需要將該信號(hào)讀出即可，因此不需要后續(xù)工 作，大大降低了集成電路的整體成本，而且由于沒有任何人為地操作，可以提高不同集成電 路之間隨機(jī)信號(hào)的唯一性的概率，更好的保證了電子產(chǎn)品的信息安全。

圖1為本實(shí)用新型隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路中信號(hào)輸出電路的電路圖。圖2為本實(shí)用新型隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路中信號(hào)處理電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路較佳實(shí)施方式包括一信號(hào)輸出電路及一信號(hào)處理 電路。請(qǐng)參閱圖1，圖1為信號(hào)輸出電路的電路圖。其包括一電源端AVD、一接地端AVS、一 輸出端 Vout 及若干場(chǎng)效應(yīng)管 MP21、MP22、MP23、MP24、MP25、MP26、MN21、MN22、MN23、MN24、 MN25。其中，場(chǎng)效應(yīng)管MN23、MN24、MN25構(gòu)成放大子電路；場(chǎng)效應(yīng)管MP21、MP22、MN21、MN22、 MP25及MP26構(gòu)成偏置子電路，用于為放大子電路提供穩(wěn)定的電流。在本實(shí)施方式中，場(chǎng)效 應(yīng)管 MP21、MP22、MP23、MP24、MP25、MP26 為 P 型場(chǎng)效應(yīng)管(PMOS)，場(chǎng)效應(yīng)管 MN21、MN22、 MN23、MN24、MN25為N型場(chǎng)效應(yīng)管(NMOS)。在其他實(shí)施方式中，場(chǎng)效應(yīng)管可根據(jù)需要變更為 能夠?qū)崿F(xiàn)同樣功能的開關(guān)元件或電路。該信號(hào)輸出電路的連接關(guān)系如下場(chǎng)效應(yīng)管MP21、MP22、麗21、麗22的柵極相連， 場(chǎng)效應(yīng)管MP21的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管MP22的源極相連，場(chǎng)效應(yīng)管MP22的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管MN21 的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管麗21的源極與場(chǎng)效應(yīng)管MN22的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管MP21、MP25、MP26 的源極與電源端AVD相連，場(chǎng)效應(yīng)管MP6、MP25的柵極與場(chǎng)效應(yīng)管MP21的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng) 管MP23、MP24的源極與場(chǎng)效應(yīng)管MP26的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管MP23的柵極與場(chǎng)效應(yīng)管MP22 的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管MP24的柵極與場(chǎng)效應(yīng)管MP22的漏極相連，場(chǎng)效應(yīng)管MP25的漏極與 場(chǎng)效應(yīng)管MN25的漏極相連，并共同連接輸出端Vout，場(chǎng)效應(yīng)管MN22的源極、場(chǎng)效應(yīng)管MN23 的源極、場(chǎng)效應(yīng)管麗24的源極及場(chǎng)效應(yīng)管麗25的源極與接地端AVS相連，場(chǎng)效應(yīng)管MP23 的漏極、場(chǎng)效應(yīng)管MN23的漏極、場(chǎng)效應(yīng)管MN23的柵極與場(chǎng)效應(yīng)管MN24的柵極相連；場(chǎng)效應(yīng) 管麗24的漏極、場(chǎng)效應(yīng)管MP24的漏極與場(chǎng)效應(yīng)管麗25的柵極相連。該信號(hào)輸出電路的工作原理描述如下場(chǎng)效應(yīng)管MP23和場(chǎng)效應(yīng)管MP24作為匹配 的兩個(gè)半導(dǎo)體元件，在集成電路制造過程中由于邊緣效應(yīng)、離子注入梯度效應(yīng)、表面態(tài)效應(yīng) 以及載流子遷移率變化等不理想因素會(huì)使理論設(shè)計(jì)上匹配的半導(dǎo)體元件之間產(chǎn)生隨機(jī)的 微小不匹配，比如場(chǎng)效應(yīng)管MP23和場(chǎng)效應(yīng)管MP24的長(zhǎng)寬不匹配、閾值電壓不匹配或者飽和 電流不匹配等，場(chǎng)效應(yīng)管MP23和場(chǎng)效應(yīng)管MP24的漏極分別輸出兩個(gè)不同大小的電信號(hào)，并 分別通過場(chǎng)效應(yīng)管MN23與場(chǎng)效應(yīng)管MN24輸出一微弱的電壓信號(hào)至場(chǎng)效應(yīng)管MN25的柵極， 場(chǎng)效應(yīng)管MN25的漏極輸出一放大后模擬電壓信號(hào)至輸出端Vout。請(qǐng)參閱圖2，圖2為信號(hào)處理電路的電路圖。其包括一電源端AVD、一接地端AVS、一 用于接收信號(hào)輸出電路中輸出端Vout輸出的模擬電壓信號(hào)的輸入端Vin、一輸出端Vout及 若干場(chǎng)效應(yīng)管MP31、MP32、MP33、MN31、MN32、MN33。在本實(shí)施方式中，場(chǎng)效應(yīng)管MP31、MP32、 MP33為P型場(chǎng)效應(yīng)管(PMOS)，場(chǎng)效應(yīng)管MN31、MN32、MN33為N型場(chǎng)效應(yīng)管(NMOS)。在其他 實(shí)施方式中，場(chǎng)效應(yīng)管可根據(jù)需要變更為能夠?qū)崿F(xiàn)同樣功能的開關(guān)元件或電路。該信號(hào)處理電路的連接關(guān)系如下場(chǎng)效應(yīng)管MP31的源極、場(chǎng)效應(yīng)管MP32的源極、 場(chǎng)效應(yīng)管MP33的源極和電源端AVD相連，場(chǎng)效應(yīng)管MP31的柵極、場(chǎng)效應(yīng)管麗31的柵極與輸 入端Vin相連，為信號(hào)處理電路的輸入端；場(chǎng)效應(yīng)管MP31的漏極、場(chǎng)效應(yīng)管麗31的漏極、場(chǎng) 效應(yīng)管MP32的柵極、場(chǎng)效應(yīng)管麗32的柵極、場(chǎng)效應(yīng)管MP33的漏極和場(chǎng)效應(yīng)管麗33的漏極 連接在一起，場(chǎng)效應(yīng)管MP32的漏極、場(chǎng)效應(yīng)管MN32的漏極、場(chǎng)效應(yīng)管MP33的柵極和場(chǎng)效應(yīng) 管MN33的柵極連接在一起，作為信號(hào)處理電路的輸出端連接至輸出端Vout，場(chǎng)效應(yīng)管MN31 的源極、場(chǎng)效應(yīng)管麗32的源極及場(chǎng)效應(yīng)管麗33的源極和接地端AVS相連。[0017]該信號(hào)處理電路的工作原理描述如下場(chǎng)效應(yīng)管MP31和場(chǎng)效應(yīng)管麗31組成反相 器電路，將信號(hào)輸出電路的輸出端Vout輸出的放大后的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為高低電平的 數(shù)字信號(hào)，場(chǎng)效應(yīng)管MP3、麗32、MP33、麗33組成鎖存電路，將反相器電路輸出的數(shù)字信號(hào)鎖 存輸出。其中，匹配半導(dǎo)體元件包括電阻、電容、電感、場(chǎng)效應(yīng)管、三極管、二極管等；微小不 匹配包括半導(dǎo)體元件的大小的不匹配，電學(xué)參數(shù)的不匹配等。在本實(shí)施方式中匹配半導(dǎo)體元件為場(chǎng)效應(yīng)管MP23和場(chǎng)效應(yīng)管MP24，由于場(chǎng)效應(yīng) 管MP23和場(chǎng)效應(yīng)管MP24在集成電路制造過程中之間由于邊緣效應(yīng)、離子注入梯度效應(yīng)、表 面態(tài)效應(yīng)以及載流子遷移率變化等不理想因素產(chǎn)生的微小不匹配，使得場(chǎng)效應(yīng)管MP23和 場(chǎng)效應(yīng)管MP24的漏極分別輸出兩個(gè)不同大小的電信號(hào)，并分別通過場(chǎng)效應(yīng)管MN23與場(chǎng)效 應(yīng)管麗24輸出一微弱的電壓信號(hào)至場(chǎng)效應(yīng)管麗25的柵極，場(chǎng)效應(yīng)管麗25的漏極輸出一 放大后的模擬電壓信號(hào)至輸出端Vout，并通過信號(hào)處理電路的輸入端Vin輸入信號(hào)處理電 路，通過信號(hào)處理電路的輸出端Vout輸出一隨機(jī)的數(shù)字信號(hào)。由于匹配半導(dǎo)體元件之間的這種微小不匹配具有不可預(yù)測(cè)性，本實(shí)用新型利用匹 配半導(dǎo)體元件在集成電路制造過程中產(chǎn)生的微小不匹配，運(yùn)用信號(hào)輸出電路將匹配半導(dǎo)體 元件的這種微小不匹配轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再對(duì)該信號(hào)進(jìn)行放大和數(shù)字化處理，最后得到所需 的一位隨機(jī)信號(hào)。這個(gè)一位隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路作為標(biāo)準(zhǔn)單元電路，將多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元電路放 置在集成電路版圖的各個(gè)不同區(qū)域，即可產(chǎn)生互不聯(lián)系的多位隨機(jī)信號(hào)輸出。該隨機(jī)信號(hào) 在集成電路制造過程中直接產(chǎn)生，當(dāng)集成電路制造完成后，該隨機(jī)信號(hào)也就產(chǎn)生，只需要將 該信號(hào)讀出即可，因此不需要后續(xù)工作，大大降低了集成電路的整體成本，而且由于沒有任 何人為地操作，可以提高不同集成電路之間序列號(hào)的唯一性的概率，更好的保證了電子產(chǎn) 品的信息安全。
權(quán)利要求一種隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述電路包括一信號(hào)輸出電路及一連接所述信號(hào)輸出電路的信號(hào)處理電路，所述信號(hào)輸出電路包括兩個(gè)匹配的半導(dǎo)體元件，所述信號(hào)輸出電路檢測(cè)出兩個(gè)匹配半導(dǎo)體元件之間的微小不匹配，并將檢測(cè)出的微小不匹配轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)后進(jìn)行放大，輸出一模擬電壓信號(hào)，所述信號(hào)處理電路將所述模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一隨機(jī)的數(shù)字信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述兩個(gè)匹配半導(dǎo)體原件為 兩個(gè)相互連接且匹配的場(chǎng)效應(yīng)管。
3.如權(quán)利要求1所述的隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述信號(hào)輸出電路包括一用 于將微小不匹配轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)進(jìn)行放大的放大子電路，所述放大子電路包括三個(gè)相互連 接的場(chǎng)效應(yīng)管，其中一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極輸出所述模擬電壓信號(hào)。
4.如權(quán)利要求3所述的隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路，其特征在于所述信號(hào)輸出電路還包括一 與所述放大子電路相連的偏置子電路，用于為放大子電路提供穩(wěn)定的電流。
專利摘要一種隨機(jī)信號(hào)產(chǎn)生電路，包括一信號(hào)輸出電路及一連接所述信號(hào)輸出電路的信號(hào)處理電路，所述信號(hào)輸出電路包括兩個(gè)匹配的半導(dǎo)體元件，所述信號(hào)輸出電路檢測(cè)出兩個(gè)匹配半導(dǎo)體元件之間的微小不匹配，并將檢測(cè)出的微小不匹配轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)后進(jìn)行放大，輸出一模擬電壓信號(hào)，所述信號(hào)處理電路將所述模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一隨機(jī)的數(shù)字信號(hào)。本電路降低了集成電路的成本，更好的保證了電子產(chǎn)品的信息安全。
文檔編號(hào)H03K3/84GK201629722SQ20102016830
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者朱國(guó)軍 申請(qǐng)人:四川和芯微電子股份有限公司