专利摘要

本发明涉及噪声发生器技术领域，公开了一种互补式金属氧化层半导体噪声发生器，包括：偏置电路，用于为双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜和差分放大器提供直流工作点；双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜，用于将微小的噪声电流信号转换放大成较大的差分电压信号输出给差分放大器；差分放大器，用于将双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜输入的差分双端信号转换为单端信号，并将该单端信号放大输出。利用本发明，采用广泛使用的CMOS工艺制作，大大降低了噪声发生器的功耗，很好地解决了即使是几μW的功耗都会缩短无源标签工作距离的问题。

权利要求

1.一种互补式金属氧化层半导体CMOS噪声发生器，其特征在于，该噪声发生器包括：

偏置电路，用于为双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜和差分放大器提供直流工作点；

双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜，用于微小的噪声电流发生和将微小的噪声电流信号转换放大成较大的差分电压信号输出给差分放大器；

差分放大器，用于将双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜输入的差分双端信号转换为单端信号，并将该单端信号放大输出。

2.根据权利要求1所述的CMOS噪声发生器，其特征在于，所述双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜由两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管和两个N型的双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管连接构成。

3.根据权利要求2所述的CMOS噪声发生器，其特征在于，

所述两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的栅极相互连接，并分别连接于每一个P互补式金属氧化层半导体晶体管的一个漏极，且形成差分放大器的正输入端，两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的另外两个漏极相互连接形成差分放大器的负输入端；

所述两个N型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的栅极相互连接，并分别连接于所述偏置电路，且两个N型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的漏极分别与两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的漏极连接，形成差分放大器的正负输入端。

4.根据权利要求1或2所述的CMOS噪声发生器，其特征在于，所述双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜为噪声源。

5.根据权利要求1所述的CMOS噪声发生器，其特征在于，所述差分放大器为一个一级CMOS差分放大器。

说明书

技术领域

本发明涉及噪声发生器技术领域，尤其涉及一种低功耗互补式金属氧化层半导体(CMOS)噪声发生器。

背景技术

噪声发生器是随机数发生器中最重要的组成部件。而低功耗的CMOS工艺上的噪声发生器更是设计低功耗CMOS真随机数发生器所必须的部分，尤其是应用在射频识别标签里的真随机数发生器里，是一项关键的技术。

射频识别标签对功耗的要求很苛刻，特别是无源射频识别标签。使用普通的CMOS管作噪声源所组成的噪声发生器功耗都较大。因为普通CMOS管的噪声不够大，需要复杂的电路才能有效的把噪声放大到可用的范围，所以消耗更多的能量。

对于无源射频识别标签来说，各单元的功耗一般要低于1μW，才能不明显的缩短标签的工作距离。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种CMOS噪声发生器，以实现低功耗噪声发生器。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种互补式金属氧化层半导体CMOS噪声发生器，该噪声发生器包括：

偏置电路，用于为双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜和差分放大器提供直流工作点；

双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜，用于微小的噪声电流发生和将微小的噪声电流信号转换放大成较大的差分电压信号输出给差分放大器；

差分放大器，用于将双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜输入的差分双端信号转换为单端信号，并将该单端信号放大输出。

所述双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜由两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管和两个N型的双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管连接构成。

所述两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的栅极相互连接，并分别连接于每一个P互补式金属氧化层半导体晶体管的一个漏极，且形成差分放大器的正输入端，两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的另外两个漏极相互连接形成差分放大器的负输入端；

所述两个N型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的栅极相互连接，并分别连接于所述偏置电路，且两个N型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的漏极分别与两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的漏极连接，形成差分放大器的正负输入端。

所述双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管电流镜为噪声源。

所述差分放大器为一个一级CMOS差分放大器。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种CMOS噪声发生器，采用广泛使用的CMOS工艺制作，大大降低了噪声发生器的功耗，很好地解决了即使是几μW的功耗都会缩短无源标签工作距离的问题。

2、本发明提供的这种CMOS噪声发生器，由于双漏极互补式金属氧化层半导体(Split-drain CMOS)晶体管电流镜的两个P型Split-drain CMOS晶体管的栅极相互连接，并分别连接于自身的漏极，且两个P型Split-drainCMOS晶体管的漏极共同连接于差分放大器的正输入端，两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的另外两个漏极相互连接形成差分放大器的负输入端；两个N型Split-drain CMOS晶体管的栅极相互连接，并分别连接于所述偏置电路，且两个N型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的漏极分别与两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的漏极连接，形成差分放大器的正负输入端。所以，利用本发明能够有效消除磁调制效应。

3、本发明提供的这种CMOS噪声发生器，由于Split-drain CMOS晶体管电流镜的两个N型Split-drain CMOS管的栅极分别连接于所述偏置电路，栅极电压由偏置电路提供，所以，能够有效控制Split-drain CMOS晶体管电流镜的电流大小。

4、本发明提供的这种CMOS噪声发生器特别适合应用于射频识别(RFID)标签芯片里的真随机数发生器中。

附图说明

图1为本发明提供的低功耗CMOS噪声发生器的方框图；

图2为本发明提供的Spit-drain CMOS晶体管电流镜的示意图；

图3为依照本发明实施例提供的低功耗CMOS噪声发生器的电路图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，图1为本发明提供的低功耗CMOS噪声发生器的方框图，该噪声发生器包括：偏置电路10、Split-drain CMOS晶体管电流镜11和差分放大器12。

其中，偏置电路10用于为Split-drain CMOS晶体管电流镜和差分放大器提供直流工作点。Split-drain CMOS晶体管电流镜11用于将微小的噪声电流信号转换放大成较大的差分电压信号输出给差分放大器。差分放大器12用于将Split-drain CMOS晶体管电流镜输入的差分双端信号转换为单端信号，并将该单端信号放大输出。

基于图1所述的低功耗CMOS噪声发生器的方框图，图2示出了本发明提供的Spit-drain CMOS晶体管电流镜的示意图。该Split-drain CMOS晶体管电流镜作为噪声源，由两个P型Split-drain CMOS晶体管和两个N型的Split-drain CMOS晶体管连接构成。两个P型Split-drain CMOS晶体管的栅极相互连接，并分别连接于自身的漏极，且两个P型Split-drainCMOS晶体管的漏极共同连接于差分放大器的正输入端，两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的另外两个漏极相互连接形成差分放大器的负输入端。两个N型Split-drain CMOS晶体管的栅极相互连接，并分别连接于所述偏置电路，且两个N型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的漏极分别与两个P型双漏极互补式金属氧化层半导体晶体管的漏极连接，形成差分放大器的正负输入端。

基于图1所述的低功耗CMOS噪声发生器的方框图和，图2所述的Spit-drain CMOS晶体管电流镜的示意图，图3示出了依照本发明实施例提供的低功耗CMOS噪声发生器的电路图。其中，Split-drain CMOS晶体管电流镜是噪声源，Split-drain CMOS晶体管电流镜是由两个N型和两个P型的Split-drain CMOS晶体管连接构成。差分放大器为一个一级的CMOS差分放大器。

我们将本发明提供的这种低功耗、高灵敏度CMOS噪声发生器应用到一个真随机数发生器中，对真随机数发生器进行了电路设计以及版图设计，测试的结果为真随机数发生器所产生的随机数序列能通过美国国家标准与技术研究所(the National Institute of Standards and Technology，NIST)对随机数序列的要求，最低功耗为0.65μW，证明本发明是切实可行的，特别适合应用于射频识别(RFID)标签芯片里的真随机数发生器中。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

一种互补式金属氧化层半导体噪声发生器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。