● 摘要
暂态因素的影响,尤其是温度与电压,使得多数基于硅的物理不可克隆函数结构都存在着稳定性低的问题,这大大影响物理不可克隆函数的功效。为减小由稳定性低所造成的负面影响,将从电路层来考虑新型的硅物理不可克隆函数的结构。研究对温度不敏感的环形振荡器的电路结构。它包括温度自适应模块,汲取电流式环形振荡器,以及输出缓冲。进一步将考虑此种对温度不敏感的环形振荡器在物理不可克隆函数中的应用。然后,我们将考虑温度自适应模块在激励/反应物理不可克隆函数中的可能应用。电压变化对于物理不可克隆函数的稳定性也有重大影响.最直接的考虑便是外加一个稳压电路,我们将进一步考虑这种稳压电路如何加入到物理不可克隆函数的基本电路模块中去,以减小外加电压变化对于物理不可克隆函数稳定性的影响。考虑亚阈值偏置对物理不可克隆函数各模块的影响,及整体稳定性能的提高。
本文就物理不可克隆函数进行了研究,选择了最简单也最常见的硅物理不可克隆函数的结构即环形振荡器,环形振荡器在通常情况下振荡频率容易受到温度和电压的影响,通过对这两个环境因数的研究发现,作为影响因数的电压和温度之间存在一定的关系,于是我们提出了一种新型的电路结构,可以使得环形振荡器的输出频率在零下40摄氏度到零上100摄氏度之间保持恒定。这个电路结构实在0.35um BICOMS工艺技术上实现的。测试表明该电路结构可以补偿环形振荡器受温度影响带来的输出频率的变化,得到1.135GHz稳定的频率值。为有效的实现温度补偿,本文设计了温度传感器模块、温度自适应模块以及减法电路模块。通过理论分析、电路设计以及测试表明,该电路结构成功的实现了环形振荡器温度稳定性良好的目的。针对更广泛的应用,我们也设计了亚阈值工作下的电路结构,并且设计了LDO结构实现电路的功能。
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