基于cadence的七位偽隨機序列電路的研究

李慶雯　何文娟　曹旭

摘 要 偽隨機信號具有類似于隨機噪聲的一些統計特性，同時又便于重復產生和處理。目前廣泛使用的偽隨機信號都是由數字電路產生的周期序列得到的。一般采用的偽隨機碼產生電路是線性反饋的移位寄存器。偽隨機碼具有周期性和類似隨機噪聲的一些統計特性，偽隨機碼被廣泛應用于導彈、衛星、飛船軌道測量和跟蹤、雷達、導航、移動通信、保密通信和通信系統性能的測量以及數字信息處理系統中。偽隨機碼產生電路有倆種：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現。

關鍵字 D觸發器 偽隨機碼 清零端 反饋移位寄存器

中圖分類號：TN710 文獻標識碼：A

0引言

偽隨機碼產生電路有倆種：線性反饋的移位寄存器和非線性反饋的移位寄存器。在設計偽隨機序列電路的時候需要先進行D觸發器的設計，在D觸發器設計的基礎上形成器件，再進行偽隨機序列電路的設計。

1D觸發器電路設計

維持阻塞式邊沿D觸發器的邏輯圖和邏輯符號如下圖所示。該觸發器由六個與非門組成，其中G1、G2構成基本RS觸發器，G3、G4組成時鐘控制電路，G5、G6組成數據輸入電路。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觸發器工作原理圖

維持阻塞D觸發器在CP脈沖的上升沿產生狀態變化，觸發器的次態取決于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器的輸出狀態沒有影響。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器置1。

2偽隨機碼產生電路設計

2.1 偽隨機碼介紹

偽隨機信號具有類似于隨機噪聲的一些統計特性，同時又便于重復產生和處理。目前廣泛使用的偽隨機信號都是由數字電路產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序列，簡稱m序列，它是由具有線性反饋的移位寄存器經反饋邏輯選擇產生的周期最長的序列。

2.2 偽隨機碼產生電路原理圖

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

4個D觸發器構成移位寄存器，異或門I14將D觸發器將I1和I4的輸出反饋回D觸發器I0，構成反饋移位寄存器。

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

2.3 偽隨機序列產生電路原理圖分析

偽隨機序列產生電路原理圖如圖2-1所示：

圖2-1 偽隨機序列產生電路圖

通過增加D觸發器的級數改變偽隨機碼產生器的位數，D觸發器越多，周期越長，隨機性越高，保密性越好。

3總結

作為產生隨機數值的工具而引入的偽隨機序列，其應當具備良好的隨機性和平衡性，m序列是最早廣泛應用于實踐中的偽隨機序列。m序列產生簡單，隨機性和相關特性都很好。但由于m序列族的規模相對較小，不能獨立地滿足大規模系統的要求，因此大量以m序列為基礎構造的偽隨機序列族產生了，其中表現尤為突出的是Gold序列.由于像m序列和Gold序列這樣的優秀偽隨機序列的出現，需要近似隨機數值的科研領域，例如環境仿真、擴頻通信等領域得到了極大的發展。相信在不久的將來，還會有更多更完美的偽隨機序列產生，為科學實踐做出更多的貢獻。

參考文獻

[1] 賈懷義，畢紅軍.基于m序列擴頻碼的研究..北方交通大學學報，2001， 25（3）：85-88.

[2] 趙星，李寶升.尋找平衡Gold序列的方法.微機發展，2005，15（9）：18-21.