一種基于真隨機數發生器的擴展頻譜CMOS振蕩器的設

由于t放約占(t放+t充)的1％，因此計算時可以忽略t放，在仿真時改變R1的大小，就可以達到預期的目標。

整個電路輸出時鐘為：

4 擴展頻譜振蕩器整體電路的仿真結果

4.1 真隨機數發生器電路的仿真

真隨機數發生器電路的仿真如圖4所示。c5，c6，c7，a10為串聯的D觸發器中最后四位的輸出信號，從仿真結果中可見，在開始幾個微秒內，這四位隨機信號沒有變化，則輸出的時鐘信號的周期保持不變；在幾個微秒之后，這四位隨機信號隨機變化，則輸出時鐘的頻率以基頻為最小值隨機變化。此后，輸出時鐘信號的周期將隨著這四位隨機信號的改變而變化。

4.2 振蕩器整體電路的仿真

通過Cadence spectre仿真工具對電路進行仿真驗證，當隨機開關都關閉時振蕩器的振蕩頻率為1 MHz；而當隨機開關管都打開時振蕩器的振蕩頻率為1.6 MHz。振蕩器的輸出為隨機信號如圖5所示。a2是對應于Vout的輸出時鐘信號。從仿真波形可見，輸出時鐘信號a2的周期隨機變化，驗證了所設計的電路的正確性。

5 試驗情況

將上述電路應用于DC／DC轉換器電路，在輸出電流為500 mA，輸出電容為10 μF的條件下進行整體測試。同時將DC／DC轉換器的頻率固定，即將振蕩器的隨機控制信號置為低電平，在輸出電流為500 mA，輸出電容為22μF的條件進行整體測試。測試結果表明，使用擴展頻譜振蕩器電路的轉換器的輸出電容值僅為固定頻率轉換器的一半，但是峰值大于20 dBm的輸出噪聲很明顯地減少了。由此可見，采用擴展頻譜振蕩器的轉換器抑制噪聲的能力比工作頻率固定的轉換器強。

6 結語

本文利用真隨機數發生器產生隨機信號控制充電恒流源電流大小，完成了一種擴展頻譜振蕩器電路的設計。仿真結果表明，在5 V電源電壓下，利用隨機數發生器產生的控制信號實現了擴展頻譜振蕩器在1～1.6 MHz的范圍頻譜內隨機變化，隨機振蕩信號性能良好，能滿足實際電路需要。