基于cadence的七位偽隨機(jī)序列電路的研究

李慶雯　何文娟　曹旭

摘 要 偽隨機(jī)信號具有類似于隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計特性，同時又便于重復(fù)產(chǎn)生和處理。目前廣泛使用的偽隨機(jī)信號都是由數(shù)字電路產(chǎn)生的周期序列得到的。一般采用的偽隨機(jī)碼產(chǎn)生電路是線性反饋的移位寄存器。偽隨機(jī)碼具有周期性和類似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計特性，偽隨機(jī)碼被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈、衛(wèi)星、飛船軌道測量和跟蹤、雷達(dá)、導(dǎo)航、移動通信、保密通信和通信系統(tǒng)性能的測量以及數(shù)字信息處理系統(tǒng)中。偽隨機(jī)碼產(chǎn)生電路有倆種：線性反饋的移位寄存器和非線性反饋的移位寄存器，線性反饋的移位寄存器更容易實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵字 D觸發(fā)器 偽隨機(jī)碼 清零端 反饋移位寄存器

中圖分類號：TN710 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引言

偽隨機(jī)碼產(chǎn)生電路有倆種：線性反饋的移位寄存器和非線性反饋的移位寄存器。在設(shè)計偽隨機(jī)序列電路的時候需要先進(jìn)行D觸發(fā)器的設(shè)計，在D觸發(fā)器設(shè)計的基礎(chǔ)上形成器件，再進(jìn)行偽隨機(jī)序列電路的設(shè)計。

1D觸發(fā)器電路設(shè)計

維持阻塞式邊沿D觸發(fā)器的邏輯圖和邏輯符號如下圖所示。該觸發(fā)器由六個與非門組成，其中G1、G2構(gòu)成基本RS觸發(fā)器，G3、G4組成時鐘控制電路，G5、G6組成數(shù)據(jù)輸入電路。和分別是直接置0和直接置1端，有效電平為低電平。分析工作原理時，設(shè)為高電平，不影響電路的工作。電路工作過程如圖1-1所示。

圖1-1 D觸發(fā)器工作原理圖

維持阻塞D觸發(fā)器在CP脈沖的上升沿產(chǎn)生狀態(tài)變化，觸發(fā)器的次態(tài)取決于CP脈沖上升沿前D端的信號，而在上升沿后，輸入D端的信號變化對觸發(fā)器的輸出狀態(tài)沒有影響。如在CP脈沖的上升沿到來前=0，則在CP脈沖的上升沿到來后，觸發(fā)器置0；如在CP脈沖的上升沿到來前=1，則在CP脈沖的上升沿到來后觸發(fā)器置1。

2偽隨機(jī)碼產(chǎn)生電路設(shè)計

2.1 偽隨機(jī)碼介紹

偽隨機(jī)信號具有類似于隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計特性，同時又便于重復(fù)產(chǎn)生和處理。目前廣泛使用的偽隨機(jī)信號都是由數(shù)字電路產(chǎn)生的周期序列得到的。最長線性反饋移存器序列是最常見和最常用的一種偽隨機(jī)序列，簡稱m序列，它是由具有線性反饋的移位寄存器經(jīng)反饋邏輯選擇產(chǎn)生的周期最長的序列。

2.2 偽隨機(jī)碼產(chǎn)生電路原理圖

置位端和清零端都接VDD，使之無效。原理圖上前三個D觸發(fā)器構(gòu)成周期為7的偽隨機(jī)碼發(fā)生器。原理圖中包含4個D觸發(fā)器、2個異或門和一個3輸入與非門。

4個D觸發(fā)器構(gòu)成移位寄存器，異或門I14將D觸發(fā)器將I1和I4的輸出反饋回D觸發(fā)器I0，構(gòu)成反饋移位寄存器。

第三個D觸發(fā)器輸出端產(chǎn)生0101110的7位偽隨機(jī)絕對碼。由于要輸出相對碼，故須使用第四個D觸發(fā)器將an與b n-1 異或產(chǎn)生bn信號（0100011）。第四個D觸輸出7位偽隨機(jī)絕對碼。

2.3 偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路原理圖分析

偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路原理圖如圖2-1所示：

圖2-1 偽隨機(jī)序列產(chǎn)生電路圖

通過增加D觸發(fā)器的級數(shù)改變偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器的位數(shù)，D觸發(fā)器越多，周期越長，隨機(jī)性越高，保密性越好。

3總結(jié)

作為產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)值的工具而引入的偽隨機(jī)序列，其應(yīng)當(dāng)具備良好的隨機(jī)性和平衡性，m序列是最早廣泛應(yīng)用于實(shí)踐中的偽隨機(jī)序列。m序列產(chǎn)生簡單，隨機(jī)性和相關(guān)特性都很好。但由于m序列族的規(guī)模相對較小，不能獨(dú)立地滿足大規(guī)模系統(tǒng)的要求，因此大量以m序列為基礎(chǔ)構(gòu)造的偽隨機(jī)序列族產(chǎn)生了，其中表現(xiàn)尤為突出的是Gold序列.由于像m序列和Gold序列這樣的優(yōu)秀偽隨機(jī)序列的出現(xiàn)，需要近似隨機(jī)數(shù)值的科研領(lǐng)域，例如環(huán)境仿真、擴(kuò)頻通信等領(lǐng)域得到了極大的發(fā)展。相信在不久的將來，還會有更多更完美的偽隨機(jī)序列產(chǎn)生，為科學(xué)實(shí)踐做出更多的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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