利用最后通过时间的环形振荡器的真正随机数发生器( Truly Random Number Generator Based on a Ring Oscillator Utilizing Last Passage Time )

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本文介绍了一种基于环形振荡器的真随机数发生器(TRNG)的设计和制作,该发生器采用0.13微米CMOS工艺制作。这种随机性源于环形振荡器中的相位噪声。利用了多次越过阈值（即最后通过时间(LPT)）而产生的定时抖动。之前开发了抖动模型，并将其应用于环形振荡器的一部分慢压控振荡器的内核延迟单元，其中引入慢压摆率相位以大幅增加相位噪声。在本文中，对整个TRNG进行了成功的设计。这包括设计电路以避免在TRNG中引入相关。为此，设计了新颖的时序电路，可通过接入前级输出，适当控制慢压摆率阶段的开始和终止。1/f噪声也必须降至最低。此外，本文还设计、实现和制作了整个TRNG系统，并给出了实验结果。制作的环形振荡器具有1.5ns的定时抖动。整个电池在PVT变化下的仿真表明，抖动变化在30%以内，表明所设计的控制电路能够在这种PVT变化下执行。本文还对TRNG进行了电源变化的熵仿真，以评估其在偏置条件变化时的有效性。整个TRNG的随机性通过应用美国国家标准与技术研究院(NIST)的测试进行评估。对于NIST推荐的具有较长位流的那些测试，对长度增加的位流执行额外的测试测量。对20 k,200 k,400 k被测位进行了熵测试,结果熵值均接近1。

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