Генератор схема. Генератор автомобильный: устройство, принцип работы, виды и ремонт

Основным недостатком схемы одноступенчатого генератора импульсов является физический размер .В зависимости от номинального высокого напряжения компоненты становятся больше в размерах. Кроме того, для генерации высокого импульсного напряжения требуется высокое напряжение постоянного тока . Следовательно, для схемы одноступенчатого импульсного генератора напряжения довольно сложно добиться оптимального КПД даже после использования больших источников питания постоянного тока.

Сферы, которые используются для соединения зазора, также должны быть очень большого размера. Корону, которая разряжается в результате генерации импульсного напряжения, очень трудно подавить и изменить форму.Срок службы электрода сокращается и требует замены после нескольких циклов повторения.

Эрвин Отто Маркс предоставил схему многоступенчатого импульсного генератора в 1924 году. Эта схема специально используется для генерации высокого импульсного напряжения от источника питания низкого напряжения. Схема мультиплексированного импульсного генератора или обычно называемая схема Маркса может быть замечена на изображении ниже.

В приведенной выше схеме используются 4 конденсатора (может быть n конденсаторов), которые заряжаются источником высокого напряжения в условиях параллельной зарядки с помощью зарядных резисторов R1 — R8.

Длительное время зарядки: В генераторе Маркса для зарядки конденсатора используются резисторы. Таким образом, время зарядки увеличивается. Конденсатор, который находится ближе к источнику питания, заряжается быстрее, чем другие. Это связано с увеличением расстояния из-за повышенного сопротивления между конденсатором и источником питания. Это главный недостаток генератора Маркса.

Потеря эффективности: По той же причине, что описана ранее, поскольку ток течет через резисторы, эффективность схемы генератора Маркса низкая.

Короткий срок службы разрядника: Повторяющийся цикл разряда через разрядник сокращает срок службы электродов разрядника, который необходимо время от времени заменять.

Время повторения цикла зарядки и разрядки: Из-за большого времени зарядки время повторения генератора импульсов очень низкое. Это еще один серьезный недостаток схемы генератора Маркса.

Основное применение схемы импульсного генератора — испытание высоковольтных устройств .Грозозащитные разрядники, предохранители, TVS-диоды, различные типы устройств защиты от перенапряжения и т. Д. Испытываются с помощью генератора импульсного напряжения. Не только в области испытаний, но и схема генератора импульсов также является важным инструментом, который используется в ядерно-физических экспериментах , а также в производстве лазеров, термоядерных и плазменных устройств.

Генератор Маркса используется для моделирования эффектов молнии на линиях электропередач и в авиационной промышленности.Он также используется в аппаратах X-Ray и Z. Другие применения, такие как проверка изоляции электронных устройств также проверяются с использованием схем импульсного генератора.

— типы и описание

Майкл Чотинер

Поскольку перебои в подаче электроэнергии, вызванные экстремальными погодными явлениями, становятся все более распространенными в США, все больше и больше домовладельцев изучают варианты резервного питания. Было бы неплохо, если бы каждый дом был оборудован встроенным резервным генератором, который мог бы обеспечивать электроэнергией все домохозяйство во время отключения электроэнергии, и был бы оснащен автоматическим переключателем для включения подачи электроэнергии от генератора через секунду после отключения. сбой электроснабжения.

В то время как в некоторых более новых и более дорогих домах есть такие системы резервного питания, лишь немногие из них оснащены таким оборудованием. В отчете «Стоимость против стоимости» журнала Remodeling Magazine за 2016 год указывается, почему: в среднем, модернизация системы аварийного резервного питания в жилых домах стоит около 15 000 долларов США, и владельцы могут рассчитывать на возмещение менее половины этой стоимости при перепродаже своих домов.

Сколько мощности ВАМ нужно?

Одним из первых шагов при планировании стратегии аварийного электроснабжения является определение того, что вам нужно использовать во время отключения и сколько энергии потребуется, чтобы вы могли быть уверены, что ваш генератор имеет достаточную выходную мощность.Самый доступный вариант — обойтись портативным генератором. Портативный генератор мощностью 7500 ватт может выдавать около 60 ампер при 120 вольт или 30 ампер при 240 вольт — мощности, достаточной для поддержания работы нескольких источников света и критически важных приборов, таких как холодильник, колодец или водоотливной насос, при отключении электроэнергии. Вам понадобится более дорогой генератор на 15000 ватт, чтобы также питать электрическую плиту или центральный кондиционер.

Но сам по себе портативный генератор неудобно использовать в качестве аварийного источника питания.Переносные генераторы с бензиновыми двигателями во время работы должны находиться на открытом воздухе и вдали от открытых окон и дверей. Кто захочет держать окно или дверь открытыми даже на щель в плохую погоду, чтобы проложить удлинители, идущие от генератора до холодильника или нескольких ламп во время отключения электроэнергии? Как бы вы вообще использовали портативный генератор для питания печи или котла, центрального кондиционирования воздуха, отстойника или колодезного насоса, электрической плиты или любых других приборов, которые обычно подключаются напрямую к выделенным цепям?

Войдите в безобидный переключатель…

Ответ — подключить генератор к главному центру нагрузки вашего дома с помощью ручного переключателя . Есть как минимум три хороших варианта:

1) Установите прерыватель обратного тока с выключателем блокировки генератора на главной сервисной панели вашего дома.

2) Установите простую блокировочную панель с двумя двухполюсными выключателями рядом с главной сервисной панелью вашего дома.

3) Установите панель безобрывного переключателя для управления критическими цепями, которые вам нужны, когда подача коммунальных услуг отключена.

Обратите внимание: проводка безобрывного переключателя НЕ предназначена для электриков без лицензии!

Подключение панели безобрывного переключателя не является обязанностью электриков, не имеющих лицензии. Умелые люди с базовым пониманием домашних электрических систем, расчета нагрузки и техники безопасности захотят тщательно рассмотреть варианты панели переключателей и решить, проконсультировавшись с профессионалом, что лучше всего будет работать с уже установленной электрической системой для их потребностей в аварийном питании. .

Если вы действительно хотите принять участие, вы можете сэкономить деньги, купив необходимые комплекты и / или компоненты самостоятельно и выполнив часть неэлектрической работы, например, установив панели и розетки там, где они необходимы.Но если вы не являетесь дипломированным электриком, не снимайте крышку с главной сервисной панели и не выполняйте электрические соединения самостоятельно. Это было бы опасно и, возможно, незаконно.

Вариант 1: прерыватель обратного тока с блокировочным выключателем

Один из подходов к подключению домашней электропроводки к резервному источнику питания — установка прерывателя обратного питания на главной сервисной панели. Это не передаточный переключатель, а, скорее, более простая и менее дорогая альтернатива.

При установке выключателя с обратным питанием дополнительный выключатель устанавливается на главной сервисной панели и подсоединяется к нему, чтобы принимать мощность от источника питания генератора и распределять ее по ответвленным цепям, подключенным к панели.Поскольку обратная подача энергии через домашнюю сервисную панель к линиям электроснабжения может представлять серьезную угрозу поражения электрическим током для технических специалистов, которые могут работать с ними, следует установить прерыватель обратного питания вместе с защитой выключателя блокировки, что делает невозможным работу главного переключателя сервисной панели. и выключатель генератора должны быть одновременно включены.

Автоматический выключатель на главной электрической панели
(Изображение любезно предоставлено Schneider Electric.)

Как вы можете видеть на изображении выше, блокировочный комплект представляет собой физический барьер, который не позволяет одновременно установить главный автоматический выключатель и выключатель обратного питания во включенное положение, что делает невозможным подачу энергии генератора на сеть, что может поставить под угрозу техников, работающих на ваших электрических линиях.

Чтобы решение с прерывателем обратного тока было осуществимо, на панели должно быть как минимум два неиспользуемых слота прерывателя. Вам понадобится автоматический выключатель, совместимый с маркой вашей сервисной панели и силой тока вашего генератора. Обычно используется 30-амперный прерыватель для генераторов мощностью до 8000 ватт и 50-амперный прерыватель для генераторов мощностью от 8 500 до 15 000 ватт.

Поскольку прерыватель обратного тока распределяет мощность по каждой цепи, подключенной к главной панели, а портативные генераторы не могут обеспечить достаточную мощность для одновременного запуска всего в вашем доме, вам необходимо управлять нагрузкой на генератор во время чрезвычайной ситуации.Это достаточно легко сделать, отключив выключатели, управляющие второстепенными приборами и цепями, и включив цепи, которые могут вам понадобиться в любой момент. Например, если вы большую часть дня эксплуатировали электрическую систему отопления, вам, вероятно, придется отключить эту цепь, когда вам нужно будет включить электрическую цепь для приготовления ужина. Перегрузка генератора может привести к его необратимому повреждению.

Чтобы подключить генератор к выключателю обратного питания, вам необходимо установить всепогодную входную розетку (от 50 до 80 долларов) через стену дома в пределах 30 футов от главной сервисной панели и проложить кабель от входа к выключателю.Вам также понадобится 4-проводный кабель генератора для подключения генератора к входной розетке.

Вариант 2: Панель простого ручного переключателя

Ручной переключатель с одной нагрузкой.

Самая простая и наименее дорогая панель имеет один двухполюсный переключатель на 60 А, предназначенный для использования с генераторами на 120/240 В и мощностью до 15 000 Вт. Этот тип переключателя передает мощность генератора на всю сервисную панель, к которой он подключен. Как и в случае с установкой выключателя обратного тока, описанной выше, необходимо отключить второстепенные цепи в главной панели во время аварийной ситуации, чтобы избежать перегрузки генератора.

Вариант 3: Панель ручного автоматического включения резерва с элементами управления

Более сложные панели ручного переключателя для дома поставляются в наборах, подходящих для работы на 30, 60 или 100 ампер, и предлагают до 16 элементов управления для отдельных аварийных цепей. Эти комплекты обычно включают в себя большинство компонентов, необходимых для полной установки, в том числе кабели, которые предварительно подключены к отдельным переключателям, защищенную от атмосферных воздействий коробку входных розеток и четырехжильный кабель для подключения его к панели переключателя резерва.Самые полезные панели переключателей имеют встроенные измерители, которые помогают пользователям сбалансировать нагрузку и избежать перегрузки генератора.

Важно отметить, что автоматические выключатели на панели автоматического выключателя должны совпадать с автоматическими выключателями на главной панели с точки зрения типа защиты, которую они предлагают. Если в главном центре нагрузки используются прерыватели дуги или замыкания на землю или прерыватели цепи защиты от перенапряжения, они также должны использоваться в ручном переключателе. Посоветуйтесь со своим электриком и поищите панель автоматического выключателя со сменными выключателями.

30-амперный, 10-контурный переключатель панели управления от Reliance Controls.

обычно устанавливаются в пределах нескольких футов от главной сервисной панели дома. Панель переключателя резерва предварительно подключена с общим нейтральным проводом (белый), общим заземляющим проводом (зеленый) и парой горячих проводов (один красный, один черный), идущих от каждого переключателя. Красная и черная пары обычно кодируются буквой или цифрой, которые соответствуют переключателю на панели передачи, который ими управляет.

Как вы можете видеть на приведенном выше рисунке, каждая панель переключения имеет максимальное количество цепей, которыми она может управлять. Все остальные цепи НЕ будут иметь генераторной мощности.

Ваш электрик проложит весь пучок проводов от распределительной панели к главной панели, обычно заключенный в гибкий кабелепровод. Жгут вводится в основную панель через заглушку и фиксируется кабельным зажимом. Белый и зеленый провода подключены к нейтральной шине на главной панели.(Некоторые панели имеют шину заземления в дополнение к нейтрали, и в этом случае к ней будет подключен зеленый провод.)

После того, как вы и электрик договорились о том, какие цепи вам нужно будет снабжать энергией генератора во время чрезвычайных ситуаций, он подключит отдельные переключатели к этим цепям на главной панели. Для каждой цепи он отсоединит существующий провод от выключателя и соединит его с черным проводом, идущим от безобрывного переключателя. Красный провод от пары зажат в клемме выключателя.Для каждой 120-вольтовой цепи он будет работать с одним выключателем и одной красно-черной парой; на каждую 240-вольтовую цепь будет два выключателя и две красные и черные пары. Эта установка позволяет запитать схему от сети во время нормальной работы или от генератора, когда передаточный переключатель включен. Передаточный переключатель изолирует питание генератора, поэтому его нельзя подавать обратно в сеть.

В общем, ручной переключатель с одной нагрузкой, установленный профессионалом, займет от двух до трех часов и будет стоить от 300 до 500 долларов плюс стоимость генератора.Оборудование и профессиональная установка более сложной панели переключения передач займет от четырех до шести часов и будет стоить около 1000 долларов. Не дешево, но намного доступнее, чем встроенная система резервного копирования. Кроме того, вы можете взять этот портативный генератор с собой в переезд.

Наличие электричества в чрезвычайной ситуации еще более важно сейчас, когда мы полагаемся на так много электрических устройств в нашей повседневной жизни. Чтобы увидеть историю использования электроэнергии в США, вы можете просмотреть эту инфографику о потреблении энергии из The Home Depot.

Об авторе: Майкл Чотинер — бывший генеральный подрядчик, который пишет на различные темы, от установки двери до выбора панели выключателя. Щелкните здесь, чтобы увидеть варианты переключения передач The Home Depot, в том числе те, которые Майкл обсуждает в этой статье.

Вернуться к списку электротехнических изделий

Как работает генератор?

Переносной генератор — это удобный способ безопасно производить собственную электроэнергию, когда сеть выходит из строя по естественным или искусственным причинам.Но как работает генератор? Независимо от того, являетесь ли вы новичком в использовании генератора или имеете большой опыт, вам нужно знать несколько вещей, чтобы использовать его безопасно.

«Самое важное, что вы можете сделать для безопасной работы генератора, — это спланировать, как использовать генератор до того, как он вам понадобится», — говорит Кевин Коул, младший инженер производителя генераторов Generac. Спланируйте, что вы хотите питать и как вы будете использовать генератор для питания этих нагрузок.

Прежде чем мы углубимся в спецификации и передовой опыт для домашнего генератора, важно отметить, что портативные генераторы — это не то же самое, что домашние резервные генераторы, которые представляют собой машины, которые постоянно подключены к вашему дому. Домашние резервные генераторы автоматически включаются, когда сеть перестает подавать электроэнергию в ваш дом, тогда как портативный генератор меньше по размеру и требует более тщательного планирования.

Переносные генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую, часто для запуска процесса используется газ (хотя вы также можете найти дизельные и пропановые установки).Тем не менее, ваш генератор состоит из пяти основных частей: двигателя внутреннего сгорания, генератора переменного тока, стартера, топливного бака и розеток.

➡️ Требования к электрооборудованию

1) Размер имеет значение: Правильно определите размер генератора, чтобы он соответствовал электрическим нагрузкам, которые вы собираетесь питать, с некоторой встроенной избыточной мощностью. Мы писали на эту тему, как и на многие другие , так что недостатка в хорошей информации нет. Если вы уменьшите мощность генератора, вы создадите по существу те же условия, что и в случае отключения электроэнергии из-за недостаточного напряжения.Это может повредить что-нибудь большое, например, скважинный насос, или такое маленькое, как компьютер.

2) Использование безобрывного переключателя: Самый безопасный способ использования портативного генератора для резервного питания дома — это использовать его вместе с ручным безобрывным переключателем — прочным электрическим устройством. Генератор подключается к безобрывному переключателю толстым прочным кабелем, называемым «шнуром генератора», который подключается к розетке, установленной снаружи дома (эта розетка официально известна как «коробка подачи питания»). .Кабель внутри дома проходит от розетки до безобрывного переключателя. Электроэнергия от генератора проходит через шнур генераторной установки, к розетке, через внутренний кабель, к безобрывному переключателю и его автоматическим выключателям к различным цепям, в которых вы нуждаетесь, безопасно.

Передаточный переключатель выполняет три функции:

• Он изолирует электрические цепи в доме, которые вы хотите запитать; все остальные цепи остаются без доступа к питанию, что помогает предотвратить перегрузку.
• Передаточный переключатель электрически изолирует генератор и дом от сети. Это предотвращает обратную подачу электроэнергии в сеть и искрообразование, а также травмы обслуживающего персонала, пришедшего для выполнения ремонтных работ и восстановления подачи электроэнергии.
• Переключатель предотвращает подачу электроэнергии в дом при работающем генераторе, что может вызвать электрический пожар и, вероятно, также вызвать возгорание генератора.

3) Используйте переключатель GFCI на генераторе GFCI: Национальный электротехнический кодекс (NEC) требует наличия розеток GFCI (прерыватель цепи замыкания на землю) на генераторах двойного напряжения (тех, которые вырабатывают 120 и 240 вольт).Для генераторов, оборудованных розетками GFCI, требуется автоматический переключатель, предназначенный для них. Этот переключатель можно назвать трехполюсным переключателем или просто переключателем, совместимым с GFCI, и он также требуется NEC. Когда вы включаете этот переключатель, вы не только отделяете цепи, питаемые генератором, от двух цепей на 120 В, питаемых электросетью, но также отключаете третью ветвь цепи, питаемой электросетью, называемую нейтралью. Если вы используете стандартный 2-полюсный переключатель на генераторе, оборудованном GFCI (который не отключает нейтраль), выходы GFCI отключатся.Использование этого переключателя является нарушением электрического кода, и, отключив розетки GFCI, вы ограничили возможности генератора. Это иронично, поскольку вы заплатили дополнительные деньги за защиту GFCI. Вы можете использовать 3-полюсный переключатель или 2-полюсный переключатель на всех других типах генераторов (без GFCI).

4) Используйте шнуры для тяжелых условий эксплуатации (правильно): Предположим, у вас еще нет денег на установку переключателя. Вы можете безопасно управлять приборами, подключенными непосредственно к генератору.Вы можете привести в действие свой холодильник, электроинструменты и компьютеры (например), подключив к генератору длинные удлинители. Эти шнуры должны быть прочными и иметь достаточно толстую проволоку, чтобы выдерживать ток, протекающий через них; упаковка шнура сообщит вам, на какую электрическую нагрузку он рассчитан. Затем шнуры должны быть рассчитаны на использование вне помещений. Наконец, вы хотите проложить шнуры таким образом, чтобы они не повреждались, не перекручивались или не скручивались, особенно при питании мощного устройства, такого как обогреватель.Свернутые в спираль удлинители могут сильно нагреваться, они могут расплавиться.


Вудс, удлинитель длиной 100 футов, 12 калибра для сверхтяжелых условий эксплуатации

Существует правильная последовательность питания нагрузки через удлинитель. Запустите генератор и подключите к нему шнуры. Затем войдите внутрь и подключите нагрузки к удлинителю. Сделайте наоборот, когда пришло время отключить нагрузки. Отключите нагрузки от генератора, затем выйдите на улицу, отсоедините шнуры и выключите генератор.

5) Узнайте, когда и как использовать заземляющий стержень: Не подключайте генератор к заземляющему стержню, когда вы подключаете нагрузки непосредственно к генератору с помощью удлинительных шнуров. Чтобы повторить это: если вы подключаете сверхмощный удлинитель к генератору и подключаете его к прибору, электроинструменту или устройству, пропустите заземляющий стержень.

И наоборот, используйте заземляющий стержень при питании цепей через безобрывный переключатель. Подключите клемму заземления на генераторе к заземляющему стержню с помощью куска медного провода того же диаметра, что и самый тяжелый провод в цепи, которую вы запитываете.Например, если вы используете генератор для питания чего-то такого большого, как кондиционер на 240 вольт или электрическая плита, вам может понадобиться заземляющий провод 6 или 8 калибра.

Lex20Getty Изображений

➡️ Безопасность по отношению к оксиду углерода

Как и большинство машин с малым объемом двигателя, генераторы производят большое количество оксида углерода (CO). Вы слышали, как мы говорили это раньше, но мы скажем это снова: никогда, ни при каких обстоятельствах не включайте генератор в гараже, хозяйственном здании или сарае (даже с открытой дверью), в подвале или в любом другом помещении. способ, которым окись углерода может накапливаться до такой степени, что становится смертельной.

STA-BIL Стабилизатор топлива для хранения

СТА-БИЛ walmart.com

8,88 долл. США

Кроме того, направьте выхлопную трубу генератора подальше от дома. Если возможно сориентировать генератор относительно преобладающего ветра так, чтобы ветер шел вниз от дома, сделайте это. Зафиксируйте генератор с помощью высокопрочной цепи и навесного замка.

Наконец, многие генераторы оснащены детекторами CO, которые отключают машину до того, как CO накапливается до точки, когда он становится смертельным.Хотя генератор, оборудованный таким образом, немного дороже, чем генератор без такой технологии, это все же хорошая идея.

➡️ Качество и безопасность топлива

Не заправляйте горячий генератор, не заправляйте его при наличии обогревателя или другого горячего объекта (например, гриля для барбекю), который работает поблизости, и не храните топливо контейнеры возле генератора. Обратите особое внимание на то, что глушитель генератора может быть достаточно горячим, чтобы расплавить пластик. Представьте себе это: вы выключаете генератор и кладете к нему газовый баллон, пока ждете, пока генератор остынет — в процессе вы забываете, что глушитель раскаленный докрасна, и он небрежно расплавляет дыру в стенке глушителя. -размещен газовый баллончик.

Поддерживайте запас топлива. Если вы покупаете топливо оптом, чтобы хватило на несколько дней или дольше, используйте стабилизатор топлива, чтобы замедлить химическое разложение топлива. После того, как аварийная ситуация прошла, тщательно удалите топливо из генератора. Дайте машине прогреться и слейте газ из карбюратора и топливных магистралей. Химически испорченное топливо может оставлять остатки, затрудняющие перезапуск генератора.

➡️ Безопасность при погодных условиях

Люди изобретательно строят всевозможные сооружения из брусчатки для защиты своих генераторов от ветра, дождя и снега.Если предположить, что они не будут взорваны или разрушены, все в порядке, но оставьте воздушное пространство в пять футов от генератора до окружающих поверхностей; это предотвращает перегрев генератора и снижает риск возгорания. Если вы предпочитаете решение «под ключ», вы можете купить заводское покрытие для работы генератора в ненастную погоду, например, Gen Tent.

➡️ Эксплуатационная безопасность: проведите тестовый запуск

Единственный способ убедиться, что ваша система работает правильно, — это тщательно протестировать ее сразу после установки.Не ждите аварийной ситуации, сделайте полный тестовый запуск, пока все в норме и вы спокойны. Вы можете узнать несколько вещей. Все может работать от генерируемой энергии так же легко, как и от электросети. Или не может. Когда тестовый запуск указывает на проблемы, необходимо проверить несколько вещей.

---

4 отличных портативных домашних генератора

Самый мощный

Переносной генератор DuroMax XP12000EH

DuroMax амазонка.ком

$ 1399,00

Этот двухтопливный генератор с пусковой мощностью 12000 Вт может работать на пропане или электричестве и имеет электрический запуск и отключение при низком уровне масла.

Тихий

Champion 4000-ваттный инвертор-генератор с открытой рамой

Чемпион amazon.com

669,00 долл. США

Этот Champion тише и легче, чем генераторы такой же мощности, и его можно подключать к домам на колесах или к домашней розетке, а также работать на газе до 17 часов.

Портативный

WEN 56200i Газовый инверторный генератор мощностью 2000 Вт

Этот компактный генератор с емкостью на один галлон и множеством розеток безопасен для зарядки электроники.

Удаленный запуск

Портативный генератор Westinghouse WGen7500

Westinghouse amazon.com

919,00 долл. США

Благодаря дистанционному брелку и простому запуску с помощью кнопки вы можете безопасно запустить этот генератор на расстоянии до 260 футов от вашего дома на газе или пропане.

---

1) Отключение розеток GFCI: Это указывает на то, что в цепи, которую питает генератор, произошло замыкание на землю, или что использовался несовместимый двухполюсный переключатель. Установка 3-полюсного безобрывного переключателя должна решить проблему. Если это не так, вам нужно найти место замыкания на землю, скрывающееся где-то в электрической системе.

2) Сработавшие выключатели: Вы что-то перегрузили — попробуйте лучше управлять питанием.Например, вы могли рассчитать потребляемую мощность скважинного насоса. Если выясняется, что двигателю насоса требуется больше мощности, чем вы думали, настройте потребление энергии так, чтобы ничто другое не потребляло мощность (или только незначительную мощность), и позвольте скважинному насосу иметь полный доступ к полной мощности генератора, когда он заряжает хорошо танк. Последнее, что вам нужно, — это пониженное напряжение для больших нагрузок, таких как скважинный насос, что в конечном итоге приведет к его повреждению. Электродвигатели могут увеличивать ток в три раза больше номинального в течение первых нескольких секунд запуска.


3) Устройства, которые отказываются работать или работают плохо на мощности генератора: Этому есть множество причин, от небрежной установки переключателя до неисправности самого генератора . Недорогим генераторам (от компаний, о которых вы никогда не слышали) может не хватать качества их электрической мощности. Например, генератор выдает 120 вольт, но не постоянно. Эти плохие новости становятся еще хуже, когда размер генератора меньше.Теперь его низкое качество электроэнергии при нормальных условиях эксплуатации становится еще хуже, поскольку к нему предъявляются повышенные требования.

И недорогая бытовая электроника (тот огромный телевизор с плоским экраном, который был подозрительно недорогим в крупном розничном магазине), и крупная бытовая техника часто имеют плохие возможности фильтрации мощности в схемах постоянного тока. Оба они могут быть уязвимы из-за низкого качества электроэнергии, производимой генераторами, производимыми компаниями-однодневками. Это приведет к повреждению вашей техники или электроники.

Мы советуем придерживаться известных брендов генераторов, особенно производителей, входящих в Ассоциацию производителей портативных генераторов. Это не гарантия от проблем с качеством электроэнергии, но, безусловно, улучшает шансы.


---

🎥 Смотри:

Рой Берендсон Старший домашний редактор Рой Берендсон проработал более 25 лет в Popular Mechanics, где он писал о плотницких, каменных, малярных, сантехнических, электрических, деревообрабатывающих, кузнечных, сварочных работах, уходе за газонами, использовании бензопил и наружном энергетическом оборудовании.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Колер 10РЕСВЛ | Генератор Kohler 10кВт

Генератор Kohler 10RESVL-100LC12 10 кВт с 12-контурным автоматическим переключателем на 100 А Характеристики:

Генератор Kohler 10RESVL-100LC12 10 кВт Характеристики:

• Генератор Kohler 10RESVL-100LC12 60 Гц работает на надежном двигателе Kohler Series 7000 KT725 V-2, который развивает максимальную скорость 3600 об / мин.
• Это аварийный резервный генератор, предназначенный для домашнего и коммерческого использования.
Система регулирования напряжения
• PowerBoost обеспечивает устойчивый запуск двигателя и быструю реакцию на изменяющиеся условия нагрузки.
• Цифровой изохронный регулятор поддерживает постоянную скорость при всех нагрузках. Цифровое регулирование напряжения составляет ± 0,5% RMS на холостом ходу или при полной нагрузке.
• Алюминиевая головка блока цилиндров, стальные топливные электромагнитные клапаны и поршни из алюминиевого сплава делают двигатель более долговечным.
• Вместимость масляного бака составляет 2 кварты / 1,9 литра. Система смазки маслом под давлением делает модель неприхотливой в обслуживании.
• Kohler 10RESVL-100LC12 обладает исключительной пусковой способностью двигателя, что делает его идеальным для всех типов климата. Стальной корпус и критически важный глушитель снижают звук.
• Kohler 10RESVL мощностью 10 кВт безопасен для современной электроники, имеющей микросхемы. Генератор оснащен цифровым регулятором напряжения, который защищает чувствительную электронику от скачков напряжения.
• Контроллер RDC2 управляет генератором, автоматическим переключателем RXT, комплектом сброса нагрузки и программируемым интерфейсным модулем (PIM).
• Используйте iPhone®, iPad®, устройство Android ™, ПК или Mac® для проверки диагностических сообщений для двигателя, генератора, безобрывного переключателя RXT, модуля программируемого интерфейса (PIM) и устройства управления нагрузкой.
• Стальной корпус имеет съемные панели, обеспечивающие быстрый доступ без инструментов для обслуживания и ремонта генератора.
• Этот компактный генератор может быть установлен на открытом воздухе на расстоянии 18 дюймов от конструкции. Бетонная монтажная площадка размером 4 дюйма рекомендуется для установки в районах, подверженных штормам. Отвечает ветру со скоростью 181 миль в час.
• Сертификаты и списки включают CSA, cUL, UL 2200 и EPA.
• Поставляется с ограниченной гарантией 5 лет / 2000 часов.

Этот генератор Kohler 10 кВт, 60 Гц поставляется с приемником RXT на 100 А с 12-местным центром нагрузки и стальным корпусом NEMA 1 для установки внутри помещений.Он обеспечивает безопасность семьи, дома и магазина во время отключения электроэнергии. В течение 10 секунд после отключения электроэнергии включается генератор с воздушным охлаждением, чтобы продолжить работу систем отопления, охлаждения и безопасности, поэтому вы можете оставаться в безопасности и комфортно в помещении в плохую погоду. Спокойно управляйте кондиционером, системой безопасности, электроинструментами и прочей бытовой техникой. Удаленный мониторинг позволяет вам оставаться на связи с генератором из удаленных мест.

Kohler 10RESVL-100LC12 Генератор мощностью 10 кВт работает так же тихо, как кондиционер при 67 дБА, не мешая вашему сну.Генератор LPG / природного газа мощностью 10 кВт эффективно работает на мощном промышленном двигателе. Максимальная мощность, крутящий момент и стабильность во всех рабочих условиях обеспечиваются за счет смазки под полным давлением и конструкции верхнего клапана. Он оснащен подъемниками с гидравлическими клапанами, которые устраняют необходимость в продолжительных периодах обкатки и дорогостоящей регулировке клапана. Пользователи получают выгоду от выдающихся цифровых значений напряжения и частоты, которые не повреждают их современные устройства и электронику. Запустите его на сжиженном нефтяном газе или природном газе от кухонной линии, чтобы получить неограниченный запас топлива.Стальной корпус из устойчивой к коррозии и атмосферным воздействиям делает его идеальным выбором для работы на море и в экстремальных климатических условиях. Модель поставляется бесплатно и поставляется с бесплатной пожизненной технической поддержкой. Kohler, отмеченная наградами компания, известна своей исключительной надежностью и производительностью.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СКАЧАТЬ

Демонстрация трех схем истинного генератора случайных чисел с использованием энтропии, созданной мемристором, и коммерческих готовых компонентов

Энтропия (Базель).2021 Март; 23 (3): 371.

Иржи Петрзела, научный редактор

Департамент электротехники и вычислительной техники, Государственный университет Бойсе, Бойсе, ID 83725, США; [email protected]

Поступила в редакцию 10 февраля 2021 г .; Принято 17 марта 2021 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья представляет собой статью в открытом доступе, распространяемую в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

Abstract

В этой работе мы создаем и тестируем три схемы генератора истинных случайных чисел (ГСЧЧ) на основе мемристоров: две ранее представленные в литературе, а одна является нашей собственной разработкой.Функциональность каждой цепи оценивается с помощью набора статистических тестов (STS) Национального института стандартов и технологий (NIST). Цепи TRNG были построены с использованием имеющихся в продаже готовых деталей, включая мемристор. Результаты этой работы подтверждают полезность мемристоров для успешной реализации схем TRNG, а также легкость, с которой TRNG может быть построен с использованием простых схем и готовых компонентов макетных схем.

Ключевые слова: генератор истинных случайных чисел, мемристор, энтропия, мультивибратор, осциллятор

1.Введение

Случайные числа имеют множество применений в современных вычислениях и информационной безопасности, от простого принятия решений в видеоигре до шифрования защищенных документов и обеспечения безопасности банковских транзакций [1,2,3,4,5,6] . Безопасность данных и каналов связи особенно важна сегодня, когда во всем мире растет количество подключенных устройств. Генераторы случайных чисел (ГСЧ) по-прежнему необходимы для обеспечения безопасности устройств и каналов связи.

ГСЧ делятся на два основных типа: генераторы псевдослучайных чисел (ГПСЧ) и генераторы истинных случайных чисел (ГСЧ) [7]. PRNG часто реализуются как регистр сдвига с линейной обратной связью (LFSR) или линейный конгруэнтный генератор (LCG) [8] среди других. Одна вещь, которая отделяет ГПСЧ от ГПСЧ, заключается в том, что все ГПСЧ являются детерминированными. То есть, если текущее состояние ГПСЧ известно, то будущий вывод ГПСЧ может быть предсказан. Основное использование ГПСЧ часто — это научные исследования и моделирование (например,г., Монте-Карло) [6,9].

TRNG не генерируют случайные числа на основе формулы, а вместо этого захватывают энтропию из среды для генерации случайных чисел в аппаратном обеспечении. В отличие от ГПСЧ, выходной сигнал ГПСЧ не является детерминированным, и его невозможно угадать, зная предыдущие выходные данные или текущее состояние генератора. Это основная причина того, что ГПСЧ часто используются для защиты каналов данных и связи.

TRNG могут быть реализованы разными способами. Примеры TRNG включают измерение времени между щелчками на счетчике Гейгера [10], измерение частот или задержек асинхронных событий на ПК [11,12] и схемы, состоящие из осцилляторов, в которых энтропия фиксируется как джиттер [3,4,5, 7,13,14,15,16].Даже современные процессоры могут иметь специальное оборудование на специализированной интегральной схеме (ASIC) для захвата энтропии [17].

Недавний подход в схемах TRNG заключался в использовании мемристорного устройства [18,19,20] для захвата энтропии для схем TRNG [1,2,5,6,15,21,22,23]. Многие из этих конструкций используют мемристоры в цепи, которая колеблется (например, кольцевой генератор) или приводится в действие генератором импульсов. Во многих случаях мемристор просто используется вместо резистора в более традиционной схеме генератора.Мемристоры предлагают отличную платформу для моделирования случайных событий из-за природы нитевидного мемристора, состоящего из постоянно перестраивающихся атомов [20].

В этой работе мы реализуем две схемы TRNG, недавно представленные в литературе [1,2], с использованием имеющихся в продаже мемристоров [24] и деталей [25]. Затем мы подвергли эти схемы тестам, установленным набором статистических тестов (STS) Национального института стандартов и технологий (NIST), который используется для оценки случайности TRNG [26].Наконец, мы создаем схему TRNG на основе мемристора собственной разработки и проводим ее через те же тесты, чтобы продемонстрировать простоту реализации TRNG на основе мемристора и их доступность для всех, кто использует коммерчески доступные компоненты. Хотя существуют и другие наборы статистических тестов для проверки случайности ГСЧ, NIST STS наиболее широко использовался в нашем обзоре литературы, поскольку он использовался для оценки ГСЧ в [1,2,5,6,7,8,14, 15,16]. Краткое описание каждого теста в NIST STS можно найти в Приложении A.

2. Материалы и методы

2.1. Электрические компоненты и измерения

Для реализации каждой схемы и электрических испытаний использовались коммерчески доступные готовые детали. Использованный мемристор представлял собой 16-контактный двухрядный корпус (DIP) с дискретным вольфрамовым самонаправленным каналом (W-SDC), состоящий из 8 мемристорных устройств в каждом корпусе [24]. Остальные компоненты схемы были приобретены в DigiKey [25], а часть номера указаны на принципиальных схемах. Все схемы реализованы на макетных платах; тем не менее, TRNG, разработанный для этой работы, также был реализован на печатной плате (PCB).Мемристор W-SDC работает с использованием механизма самонаправленного канала, как описано для базового мемристора SDC [18], за исключением того, что конструкция устройства предназначена для обеспечения более непрерывного изменения сопротивления и работы с использованием сочетания механизмов изменения фазы и SDC. путем включения тонкого слоя совместно нанесенного W-Ge ₂ Se ₃ между слоями Ge ₂ Se ₃ .

Электрические измерения были выполнены с использованием Digilent Analog Discovery 2 [27] с монтажной платой, которая соединяла AD2 с макетной платой.AD2 использовался для подачи питания на схему, генерации входной последовательности импульсов и тактовых сигналов и сбора данных с помощью программного обеспечения Digilent Waveforms, поставляемого с AD2. Поток отдельных битов был дискретизирован по нарастающему или спадающему фронту тактовой частоты входных данных. Один бит (или выборка) генерируется последовательно за такт. Каждый бит представляет выходной сигнал TRNG за один такт. Биты были последовательно объединены в файл CSV и подвергнуты последующей обработке с помощью сценария Perl для преобразования их в двоичный формат.Используемый сценарий Perl приведен в дополнительном материале. Любые дополнительные сведения об электрических измерениях, относящихся к каждой цепи, описаны в разделах описания цепей в разделе 2.2 Проверенные цепи. В общей сложности 100 битовых потоков длиной 1 миллион бит каждый были проверены на случайность для каждой схемы. Конечные двоичные потоки битов представляют собой серию единиц и нулей, которые последовательно записываются в файл сценарием Perl, обрабатывающим файлы CSV. Используемый сценарий Perl включен в файл дополнительных материалов.

Устранение смещения фон Неймана [9] использовалось при постобработке данных из цепей RNG и включено в сценарий Perl, генерирующий файлы CSV. Отбеливание (также известное как сглаживание) — это метод устранения смещения в выходном потоке битов, например, если нулей больше, чем единиц. Фон Неймана или другие типы алгоритмов устранения смещения часто используются для устранения смещения выходных данных генераторов истинных случайных чисел [5,7,10,16,17]. Было обнаружено, что необходимо применить устранение смещения к выходным сигналам всех трех проверенных цепей ГСЧ из-за смещения в выходных данных ГСЧ.Схема устранения смещения фон Неймана проста в реализации как аппаратно, так и программно. Он обеспечивает простой метод удаления смещения из потока битов, не влияя на энтропию потока битов. Смещение смещения — это метод, который обычно используется в ГПСЧ. Чтобы описать этот процесс, мы используем который показывает смещенный входной битовый поток, который устраняется отбеливанием по фон Нейману. Биты во входном потоке битов сгруппированы в пары. Если два бита одинаковы, то оба бита отбрасываются. Если два бита различны, то сохраняется только первый бит.Результирующий битовый поток — это вывод с устранением смещения. Ниже первая пара двоичных битов равна единице. Биты совпадают, поэтому отсчет отбрасывается. Следующая пара битов, ноль и единица, различны. Первый бит (ноль) сохраняется и добавляется к окончательному потоку битов. Этот процесс повторяется до тех пор, пока все пары во входном потоке битов не будут обработаны.

Пример отбеливания по фон Нейману.

2.2. Проверенные схемы

Два ранее описанных ГПСЧ, использующих мемристоры, были реализованы аппаратно с мемристорным устройством W-SDC: Цзян [1] и Рай [2].Третья испытанная цепь ГПСЧ была нашей собственной разработкой и получила название ГПСЧ студента (S-TRNG). Эти схемы показаны на.

Проверенные схемы. ( a ) Схема Цзяна модифицирована для тестирования [1]; (b ) Схема Раи адаптирована для тестирования [2]; ( c ) Наша разработка, генератор случайных чисел по-студенческому (S-TRNG).

2.3. TRNG

Цзяна Схема Цзяна, a, была физически реализована в их опубликованной работе [1] с использованием диффузионного мемристорного устройства на основе Ag: SiO ₂ .В конструкции Цзяна последовательность импульсов проходит через мемристор, включенный последовательно с резистором. Энтропия фиксируется мемристорным устройством как изменчивость времени, которое требуется устройству для перехода из состояния с высоким сопротивлением в состояние с низким сопротивлением.

2.3.1. Работа цепи Цзяна

Работа ГПСЧ Цзяна описана на временной диаграмме в. Когда на выходе схемы мемристор-резистор (Mem Out) низкий уровень (мемристор имеет высокое сопротивление), ниже V _ref , на выходе компаратора (Clk_en_) высокий уровень.Когда сигнал Clk_en_ высокий, счетчик отключен. В противоположном случае, когда мемристор находится в состоянии низкого сопротивления, выходной сигнал схемы выше, чем V _ref , и сигнал Clk_en_ имеет низкий уровень, что включает счетчик. Это небольшая модификация исходной схемы Цзяна, в которой на входе счетчика использовался логический элемент И для включения или отключения синхросигнала вместо вывода включения счетчика. Две схемы функционально эквивалентны, потому что логический элемент И действует как разрешающий сигнал тактового сигнала.Если вход разрешения равен 0, то выход логического элемента И подавляет синхронизацию и всегда равен 0. Если вход разрешения равен 1, то выход логического элемента И совпадает с входом вывода синхронизации.

Пояснение временной диаграммы схемы истинного генератора случайных чисел Цзяна.

Область временного окна, обозначенная буквой A in, показывает время, в течение которого Digilent AD2 производит выборку случайного бита из предыдущих часов. Линия B обозначает нарастающий фронт последовательности импульсов. В это время счетчик очищается коротким импульсом на входе сброса.Это время, когда мемристор будет запрограммирован на состояние с более низким сопротивлением. К моменту времени, обозначенному линией C, мемристор переходит с высокого сопротивления на низкое. Когда напряжение Mem Out поднимается выше V _ref , выходной сигнал компаратора становится низким. Это включает Clk_en_ на счетчике, позволяя ему считать. В точке D напряжение последовательности импульсов становится низким, в результате чего напряжение Mem Out упадет ниже V _ref и отключит счетчик, сохранив выходное значение MSB.Случайный бит, сгенерированный в этом случае, сохраняется в «1». В это время мемристор также будет сброшен из высокого состояния в низкое. В точке E цикл возобновляется. В точке F переход мемристора с высокого сопротивления на низкое происходит раньше, чем в предыдущем цикле. Сигнал Clk_en_ переходит в высокий уровень на G, и счетчик отключается, на этот раз сохраняя свой выход равным «0», потому что было подсчитано другое количество тактов, чем в предыдущем окне последовательности импульсов.

2.3.2. Реализация макетной платы и измерения схемы Цзяна

Мы реализовали схему Цзяна на макетной плате с использованием мемристора W-SDC, который отличается от мемристорной технологии, используемой Цзяном.Во время тестирования использовались частота последовательности импульсов 4 кГц и тактовая частота 50 МГц (обе генерируются Digilent AD2 Wavegen и функциями шаблона). V _ref был сгенерирован с помощью потенциометра между источником питания Digilent AD2 V + и источником питания V-. Это позволяло легко регулировать напряжение V _ref для изменения амплитуд входного импульсного напряжения. Наименьший значащий бит (LSB) с выхода счетчика был дискретизирован цифровым входом AD2. Данные были сохранены с использованием частоты дискретизации 20 кГц.Резистор 22 кОм использовался последовательно с мемристорным устройством W-SDC, как показано на рисунке. Окончательный двоичный результат был подвергнут постобработке с использованием устранения смещения фон Неймана [9] и проанализирован с помощью приложения NIST STS [28]. Было протестировано 100 выборок по 1 миллиону бит. Время, затраченное на сбор этих образцов, составило примерно 40 часов. показывает изображение макета схемы ГПСЧ Цзяна.

Реализация дизайна Цзяна на макете. Схема подключена к Digilent AD2 справа.

2.4. Rai’s TRNG

Второй TRNG, реализованный в этой статье, предложенный Райом и др., Представляет собой конструкцию, вдохновленную конструкцией обычного двойного инверторного генератора TRNG [2]. Дизайн Раи ранее физически не реализовывался до того, как мы здесь приступили к работе. Вместо этого дизайн был смоделирован Раем с использованием мемристорной модели TiO ₂ , описанной в [29]. Энтропия определяется как время, которое требуется для формирования проводящего канала в мемристорном устройстве, или как время, которое требуется устройству для перехода от высокого сопротивления к низкому сопротивлению.

2.4.1. Работа схемы Rai

Схема TRNG Rai состоит из двух цепей задержки инвертора, с мемристором, включенным последовательно с инверторными устройствами в каждом тракте задержки [2]. Выходы двух инверторных цепочек дискретизируются, и выход TRNG зависит от того, какой выход переключается первым. Если первым переключается выход D , выход равен 0. Если первым переключается выход D _{, второй} , то выход равен 1.

В моделировании схемы Раи использовалась защелка.В нашей реализации схемы (b) мы использовали компаратор в качестве защелки, поскольку он имеет функцию защелкивания. Мы реализовали схему, в которой один путь задержки подключен к входу компаратора, а другой путь задержки подключен к входу защелки на компараторе. Если первый путь задержки быстрее, на выходе компаратора устанавливается высокий уровень до того, как выходной сигнал фиксируется вторым путем задержки. Если второй путь задержки быстрее, выход компаратора фиксируется на низком уровне.

2.4.2. Макетная реализация и измерения схемы Раи

Макетная схема для конструкции TRNG Раи показана на. Инверторные микросхемы TI CD40106BE использовались вместе с мемристорами SDC на основе W для создания цепочек путей задержки инвертор-мемристор. Вход схемы управлялся часами прямоугольной формы, генерируемыми Digilent AD2 Wavegen. Для входа тактовой частоты последовательности импульсов использовалась частота 2 кГц. Компаратор Analog Devices AD8561 использовался для определения того, какое устройство переключилось первым, с помощью входа защелки на компараторе.V _ref был сгенерирован аналоговым выходом Digilent AD2. Было протестировано 100 выборок по 1 миллиону бит. Прошедшее время для сбора этих данных составило примерно 80 часов.

Макетная реализация схемы истинного генератора случайных чисел Раи. Схема подключена к Digilent AD2 справа.

2,5. S-TRNG

Новая схема TNRG на основе мемристора, называемая студенческим TRNG или S-TRNG, была создана, реализована и охарактеризована для сравнения с двумя предыдущими схемами.Принципиальная схема этой конструкции показана на c. Основная концепция схемы S-TRNG аналогична многим другим TRNG [3,4,5,7,13,14,15,16]. Схема состоит из двух генераторов. Один осциллятор работает с высокой скоростью, а другой осциллятор работает с медленной. Медленный осциллятор действует как часы для выборки данных из быстрого осциллятора. Энтропия фиксируется в медленном осцилляторе как джиттер или изменчивость периода осциллятора. В случае S-TRNG используются два медленных генератора, а выходы объединяются с помощью операции XOR, чтобы увеличить частоту получаемого медленного тактового сигнала.Это позволило нам быстрее собирать данные.

2.5.1. Работа схемы S-TRNG

Схема S-TRNG состоит из двух мемристорных генераторов мультивибратора, которые подаются на вентиль XOR. Выход логического элемента XOR подается на вход защелки компаратора. Он действует как медленный генератор, который выбирает выходной сигнал гораздо более быстрого генератора. Третья схема мультивибратора с резистором (не мемристором) используется для генерации быстрых колебаний. Выход этой схемы подается на вход компаратора.Таким образом, быстрый осциллятор опрашивается часами, генерируемыми медленными осцилляторами.

Схема мультивибратора состоит из операционного усилителя с делителем напряжения на выходе операционного усилителя, подключенного к неинвертирующему входу операционного усилителя. Мемристор, который заряжает конденсатор, подключен от выхода к инвертирующему входу операционного усилителя. Выходной сигнал операционного усилителя колеблется между положительным напряжением питания (V _CC ) и отрицательным напряжением питания (-V _CC ).Когда на выходе V _CC , напряжение на неинвертирующем входе составляет 1/2 V _CC из-за делителя напряжения. Напряжение на инвертирующем входе будет заряжаться от -1/2 В _CC до 1/2 В _CC . Как только инвертирующий вход достигает напряжения 1/2 В _CC (такое же напряжение на неинвертирующем входе), выход операционного усилителя переключится на -V _CC . Напряжение на неинвертирующем входе переключится на -1/2 В _CC , и конденсатор начнет разряжаться с напряжения 1/2 В _CC до напряжения -1/2 В _CC .Как только на инвертирующем входе будет достигнуто напряжение -1/2 В _CC , цикл начнется снова.

Период колебаний схемы мультивибратора — это общее время, необходимое для зарядки конденсатора с -1/2 В _CC до 1/2 В _CC , а затем разряда обратно до -1/2 В _CC . Период колебаний схемы мультивибратора может быть получен для типичного мемристорного устройства с высоким сопротивлением R _H , низким сопротивлением R _L и временем переключения R _LH путем изучения двух временных окон работы. .Первое временное окно — это зарядка конденсатора, когда мемристор находится в состоянии низкого сопротивления, пока он не переключится в состояние высокого сопротивления. Это моделируется уравнением (1) для вычисления V _LH , напряжения, при котором мемристор переключается из состояния с высоким сопротивлением в состояние с низким сопротивлением.

VLH = VCC − 1.5VCCe − TLHRLC

(1)

Второе временное окно, показанное в уравнении (2), вычисляет T _HLC как время от момента, когда устройство переключает низкое сопротивление в состояние высокого сопротивления до конденсатора полностью заряжен.

TLHC = −RHCln (12VCCVCC − VLH)

(2)

Уравнение (3) представляет собой сумму времени переключения с высокого сопротивления на низкое сопротивление и оставшегося времени для зарядки конденсатора.

Уравнения (1) и (2) можно просто перевернуть, чтобы смоделировать разряд конденсатора. Уравнение (3) легко адаптируется для разрядной части выходного цикла мультивибратора, чтобы получить уравнение (4).

Уравнение (5) представляет собой просто сумму уравнений (3) и (4) и дает период одного колебания мультивибратора.Уравнение (5) показывает время одиночного периода колебаний мультивибратора с мемристором.

TOSC = TC + TD = TLH + TLHC + THL + THLD

(5)

Поскольку задержка переключения мемристора изменяется с каждым циклом мемристора в схеме мультивибратора, энтропия захватывается TRNG как случайный поток битов . Следует отметить, что важно выбрать емкость конденсатора, которая должна быть достаточно большой, чтобы заряд или разряд конденсатора занимал больше времени, чем для переключения мемристора из состояния с высоким сопротивлением в состояние с низким сопротивлением или наоборот.

показывают гистограммы изменчивости измерения периода тактовой частоты мультивибраторного генератора, реализованного с мемристором (вверху) или резистором (внизу). Период измеряется как время от одного нарастающего фронта до следующего нарастающего фронта выходного сигнала генератора. Вариабельность периода генератора значительно больше при использовании мемристорного устройства в цепи мультивибратора, чем при использовании резистора. показывает пример периода тактовой частоты для генератора на основе мемристора (с высокой изменчивостью периода синхронизации) и генератора на основе резистора (с низкой изменчивостью периода синхронизации).

Гистограммы энтропии, захваченные как медленные тактовые импульсы, дискретизирующие быстрые тактовые импульсы в генераторе случайных чисел с двумя осцилляторами, используемом в схеме S-TRNG. Верхний график: с мемристором. Нижний график: только с резистором. Всего было отобрано 6000 тактовых периодов для каждого типа осциллятора.

Пример тактовых периодов для генераторов на основе мемристоров и резисторов (в этом примере подчеркивается изменчивость).

2.5.2. Реализация макетной платы и измерения схемы S-TRNG

Схема изначально была создана на макете (а), а затем спроектирована и протестирована на печатной плате (б).Подобные ответы были измерены с помощью тестов NIST STS для двух разных реализаций. Поэтому окончательное тестирование проводилось на печатной плате. Как и в случае схем Цзян и Рай, 100 битовых потоков длиной 1 миллион бит каждый были протестированы с помощью схемы S-TRNG на печатной плате. Один бит данных собирается для каждого тактового цикла медленного генератора TRNG. В отличие от ГПСЧ Jiang и Rai, ГПСЧ S-TRNG самосинхронизируется медленным генератором в цепи. В этом случае необходимо выполнить асинхронную выборку выходного сигнала S-TRNG с помощью Digilent AD2.Также было необходимо увеличить выборку более чем в 2 раза из-за изменчивости тактового периода медленного генератора на основе мемристора. Цепи Цзяна и Рая синхронизировались Digilent AD2, что позволяло использовать тактовые импульсы с последовательностью импульсов в качестве тактовых импульсов для сбора данных для этих ГПСЧ.

( a ) Внедрение макета; ( b ) Реализация схемы S-TRNG на печатной плате.

Конденсатор емкостью 1 нФ использовался для медленных генераторов с устройствами W-SDC, в результате чего частота колебаний могла составлять от 500 Гц до 5 кГц, в зависимости от состояния мемристорного устройства.Для схемы быстрого генератора использовались резистор и конденсатор 2,2 кОм и 100 пФ, что дало частоту колебаний 600 кГц. Из-за значительной вариабельности выходной тактовой частоты медленного генератора возникла необходимость передискретизации более чем в 2 раза. Тактовая частота 40 кГц использовалась для дискретизации выходного сигнала схемы. С каждым медленным генератором, работающим на частоте приблизительно 4 кГц, для завершения сбора данных потребовалось около 25 часов.

3.Результаты

Набор статистических тестов NIST [26], кратко описанный в Приложении A, был использован для оценки случайности всех трех реализованных TRNG. Все тесты NIST были запущены с настройками по умолчанию и параметрами, перечисленными в Приложении A. Данные для всех TRNG были подвергнуты последующей обработке с помощью отбеливания по фон Нейману. Результаты этих тестов суммированы в том месте, где перечислены все тесты NIST вместе со скоростью прохождения этого теста для каждой цепи. Перечислены два дополнительных столбца таблицы, чтобы показать сравнение ранее опубликованных результатов испытаний для схемы Цзян с использованием другого типа мемристора и опубликованных результатов моделирования для Rai с измерениями, выполненными в этой работе.Чтобы считаться пройденным, должно пройти не менее 96% из 100 битовых потоков для каждого теста.

Таблица 1

Сравнение всех результатов измерений TRNG для 15 тестов STS и дополнительное сравнение последовательности, сглаживания и реализации для каждого набора данных. Показатели успешности показаны для каждого теста STS. Выделенные жирным шрифтом показатели успешности считаются неуспешными (менее 96%).

Частота 97%96 Случайные варианты % Linear Co mplexity 908 Аппаратное обеспечение9614 9013 909 Реализация схемы 909 Аппаратное обеспечение

NIST STS Test	Jiang TRNG (из [1])	Jiang TRNG	Rai TRNG (из [2])	Rai TRNG	S-TRNG
9
99%	100%	100%	98%
Частота блоков	99%	99%	—	100%	98%	908 Кумулятивная	97%	99%	100%	100%	97%
циклов	99%	98%	100%	100%	82%
100%	82%
100%	99%	—	100%	100%
Рейтинг	100%	96%	—	100%	98%	99%	99%	100%	100%	97%
Шаблон без перекрытия	98%	99%	—	99%	99%	4
Шаблон с перекрытием	98%	—	100%	98%
Универсальный	100%	99%	—	100%	100%
Приблизительно	99%	100%	100%	94%
Случайные экскурсии	98%	98%	—	96%	98%
99%	—	98%	99%
Серийный	100%	99%	—	96%	98%
100%	99%	—	100%	100%
Длина последовательности	1,000,000	1,000,000	5000 909,000	1,000,000	909 909	100	100	100	100
Снятие смещения применено	Нет	Да	Нет	Да	Да
Аппаратное обеспечение
Мемристорное устройство	Ag: SiO 2	W-SDC	Модель для TiO 2 [28]	W-SDC	W-SDC

Jiang сообщили о прохождении тестов STS (первая колонка данных) с использованием диффузионного мемристора на основе Ag: SiO ₂ . лед с содержанием> 96%.Аппаратная реализация (второй столбец данных) с использованием мемристора W-SDC также показывает прохождение всех тестов. Чтобы пройти частотный тест во время реализации схемы W-SDC в нашей работе, необходимо было применить дебиазинг к выходу TRNG. Без устранения смещения схемы ГПСЧ Цзяна показатель успешности проверки частоты STS составлял 0%. Схема Цзяна в нашей реализации работала немного хуже, чем в [1]. Это могло быть связано с множеством факторов, скорее всего с тем, что в нашем тестировании использовался мемристор другого типа.

Результаты моделирования Раи с использованием модели TiO ₂ [29] приведены в третьем столбце результатов в. В отчете Рая было смоделировано только пять тестов NIST. Однако аппаратная реализация Rai TRNG с использованием мемристора W-SDC (четвертый столбец данных) показывает, что Rai TRNG проходит все тесты NIST с превосходной производительностью по сравнению с любыми другими TRNG, протестированными в нашем исследовании. Тем не менее, без устранения дефектов наша аппаратная реализация TRNG Рая имеет показатель успешности 0% для теста частоты STS, аналогично результату, полученному для схемы Цзян.

В последнем столбце данных показаны результаты испытаний S-TRNG 13 из 15 тестов NIST STS, которые проходят для этой цепи. Тест Runs завершился неудачно со скоростью прохождения 82%, а приблизительный тест энтропии не прошел с прохождением 94%. Тест запусков — это мера количества запусков в последовательности. Прогон определяется как повторение одного и того же значения в последовательности. Например, серия нулей длиной 4 будет «0000». Если количество запусков каждой длины не соответствует ожидаемому распределению запусков в случайной последовательности, то тест запусков не выполняется.Приблизительный энтропийный тест анализирует шаблоны в данных, в частности, рассматривая последовательности длиной m и m + 1 бит. Если распределение шаблонов в случайной последовательности не соответствует ожидаемому значению, то приблизительный тест энтропии не проходит. Тщательное исследование схемы на предмет источников потенциального шума может устранить определенное детерминированное поведение и улучшить скорость прохождения схемы для этих двух тестов.

Пропускная способность тестируемых ГПСЧ различалась в зависимости от конструкции. Пропускная способность — это мера того, насколько быстро каждый TRNG может генерировать случайные данные.Все TRNG работали до тех пор, пока не было собрано 100 миллионов бит после отбеливания по фон Нейману. S-TRNG был самым быстрым — 25 часов (1111 бит в секунду). Jiang был следующим по производительности при 40 часах (694 бит в секунду). Rai потребовалось 80 часов для сбора данных (347 бит в секунду). Следует отметить, что пропускная способность TRNG сильно зависит от устройств и значений компонентов схемы, используемых в случае S-TRNG. На частоту колебаний S-TRNG может влиять как изменчивость устройства W-SDC, так и выбранная емкость конденсатора в цепи.Точно так же на пропускную способность как Jiang, так и Rai TRNG влияет частота, с которой работает последовательность импульсов. Это ограничено временем, которое требуется мемристорным устройствам для переключения состояний.

4. Обсуждение

Три схемы TRNG были физически реализованы и протестированы с использованием мемристоров W-SDC. Цепи TRNG на основе мемристоров Цзян и Рай прошли все тесты NIST STS на истинную случайность. Студент TRNG (S-TRNG) сдал 13 из 15 тестов NIST STS. В данной работе анализируются несколько плюсов и минусов каждого ГПСЧ.Схема S-TRNG сложнее, чем у Рай и Цзян, и не генерирует случайные числа так же хорошо, как Рай или Цзян. Однако конструкция S-TRNG самосинхронизируется; то есть не требуется подавать на схему внешний тактовый сигнал. В некоторых случаях это может быть преимуществом. Кроме того, во время тестирования TRNG от Rai было обнаружено, что требуется некоторая тонкая настройка, чтобы получить близкие друг к другу временные задержки цепочки задержки для получения значимого вывода. Этого можно было достичь несколькими способами: либо заменой мемристорных устройств до тех пор, пока не будут найдены два устройства, которые давали аналогичные задержки, либо добавлением сопротивления последовательно с мемристором, либо добавлением небольшого количества емкости на выходе мемристора.Кроме того, было обнаружено, что тонкий баланс путей задержки может меняться в процессе тестирования. Это одна из областей, в которой одного моделирования недостаточно, чтобы доказать случайность ГПСЧ. S-TRNG не требовал такой настройки. Все ГПСЧ требовали отбеливания на выходе для прохождения частотного теста. Во время первоначальной разработки схемы S-TRNG было обнаружено, что мемристор W-SDC вместо резистора в схеме мультивибратора привел к значительному увеличению джиттера, создаваемого схемой.Это свойство было использовано для значительного увеличения количества энтропии, захваченной схемой. Также было обнаружено, что может быть полезно реализовать счетчик после логического элемента XOR и перед входом в защелку, чтобы существенно разделить медленные часы на еще более низкую частоту. Этот эффект позволяет захватывать больше энтропии, потому что джиттер от нескольких медленных тактовых циклов теперь вносит шум в выборку быстрых тактовых импульсов. Кроме того, частоту медленных тактовых импульсов можно более легко отрегулировать, выбрав другой выход из двоичного счетчика IC.

В ходе обширной разработки и тестирования схемы S-TRNG было обнаружено, что одним из основных факторов, которые могут привести к неслучайному выходу из TRNG, является шум питания. Пульсации источника питания могут наблюдаться из-за мгновенного высокого тока, наблюдаемого, когда схема мультивибратора переключается из одного моностабильного состояния в другое. Эта пульсация питания от переключения одного генератора может привести к тому, что другие генераторы будут использовать одно и то же переключение питания в одно и то же время. Чтобы улучшить изоляцию источника питания между медленными генераторами и быстрым генератором, выходы генератора напряжения на Digilent AD2 использовались для питания быстрого генератора, в то время как обычные выходы источника питания использовались для питания медленных генераторов.Это помогает гарантировать отсутствие корреляции между быстрым и медленным генераторами из-за шума источника питания, вносимого одним или другим генератором.

5. Выводы

Мемристоры были физически реализованы в схемах для генерации истинных случайных чисел посредством захвата энтропии. Были реализованы две схемы, описанные в литературе (Jiang [1] и Rai [2]), и одна дополнительная схема была разработана и реализована в этой работе. Цель этой работы состояла в том, чтобы продемонстрировать, что схемы истинного генератора случайных чисел легко достижимы с использованием готовых компонентов и схемотехники на многих уровнях сложности.

Приложение A

NIST (Национальный институт стандартов и технологий) предоставил программное обеспечение для проверки случайности генераторов случайных чисел [26]. Пакет статистических тестов (STS) версии 2.1.2 использовался для анализа двоичных битовых потоков чисел, генерируемых ГСЧ. STS содержит серию из 15 статистических тестов на случайность серии сгенерированных чисел. Некоторые тесты так же просты, как проверка того, что количество единиц и нулей равно 50/50 (частотный тест).Другие тесты ищут повторяющиеся шаблоны или непрерывные прогоны одного и того же бита в последовательности. В следующих параграфах приводится полный список и краткое описание каждого теста.

Приложение A.1. Проверка частоты (монобиты)

Истинно случайное число должно иметь распределение единиц и нулей 50/50. Частотный тест анализирует количество единиц и нулей в тестовой последовательности. Тест не пройден, если единиц значительно больше, чем нулей, или нулей значительно больше, чем единиц.Количество нулей и единиц должно быть примерно одинаковым. Ни один из других тестов случайности NIST не действителен, если этот тест не прошел. Случай всех нулей или всех единиц в последовательности не является случайным и не пройдет проверку частоты.

Приложение A.2. Проверка частоты в блоке

Этот тест эквивалентен проверке частоты, описанной выше. Этот тест просто смотрит на частоты единиц и нулей в M-битовом блоке выборки. Для действительно случайного числа количество единиц и нулей должно быть примерно одинаковым.Возможно, серия из 100 нулей, за которыми следуют 100 единиц, пройдут проверку частоты, но проверка частоты в пределах блока может уловить и не пройти этот случай.

Приложение A.3. Тест запусков

Цель теста запусков — оценить общее количество запусков в последовательности случайных чисел. Прогон состоит из последовательности повторяющихся битов, ограниченных на каждом конце противоположным битом. Длина серии — это количество идентичных битов в серии. Например, последовательность «100001» представляет собой серию нулей длиной 4.Этот тест проверяет, соответствует ли количество прогонов различной длины ожидаемому для случайной последовательности. В частности, этот тест может находить колебания в случайной последовательности. Последовательность из четырех нулей, за которыми следуют четыре, повторяющиеся снова и снова, может пройти оба вышеупомянутых частотных теста, но не пройти тест запусков, потому что нет прогонов длины один, два или три.

Приложение A.4. Тест на самые длинные прогоны

Тест на самые длинные прогоны находит самые длинные прогоны в каждом блоке и табулирует частоты по категориям.Каждая категория — это длина пробега. Анализ частоты появления самых длинных прогонов в блоке может предсказать, является ли число случайным. Выполнение более длинных, чем ожидалось, указывает на генератор неслучайных чисел. Нулевые серии в этом тесте не проверяются. Этот тест работает в предположении, что прогоны нулей аналогичны сериям единиц.

Приложение A.5. Тест ранжирования двоичной матрицы

Целью этого теста является поиск линейной зависимости между подстроками фиксированной длины исходной последовательности.Тест двоичной последовательности вычисляет ранг матрицы, сформированной путем размещения входной последовательности в строках и столбцах. Тест не проходит, если обнаруживается линейная зависимость между подстроками фиксированной длины исходной последовательности. Эта последовательность также включена в другое программное обеспечение для тестирования случайности.

Приложение A.6. Тест дискретного преобразования Фурье (спектральный)

Спектральный тест дискретного преобразования Фурье (ДПФ) анализирует случайную последовательность и ищет в ней периодические шаблоны.Этот тест определит, находятся ли повторяющиеся узоры рядом друг с другом. Совершенно случайная последовательность должна иметь ровный спектральный анализ (должен выглядеть как шум). Тест завершится неудачно, если в спектре будут пики, превышающие 95% -ный порог. Двоичное представление синусоидальной волны не пройдет тесты DFT из-за единственного большого спектрального пика.

Приложение A.7. Тест соответствия шаблонов без перекрытия

Цель этого теста — проанализировать частоту появления заранее заданных целевых списков чисел.Этот тест ищет совпадения между предоставленными двоичными шаблонами (расположенными в папке «templates») и случайной входной последовательностью. Если совпадение не найдено, последовательность сдвигается на 1 бит, и поиск следующей последовательности начинается с этой последовательности. Если последовательность найдена, то поиск следующей последовательности начинается с конца текущей последовательности. Тест не пройден, если в последовательности обнаружено слишком много вхождений одного и того же шаблона. Например, упомянутая выше тестовая последовательность в тесте частотного блока из четырех нулей, за которыми следуют четыре повторяющихся единицы, не сможет пройти тест сопоставления с неперекрывающимся шаблоном.

Приложение A.8. Тест сопоставления с перекрывающимся шаблоном

Последовательность сопоставления с перекрывающимся шаблоном очень похожа на тест сопоставления с неперекрывающимся шаблоном, описанный выше. Основное отличие от теста без перекрытия заключается в том, что тест с перекрывающимся шаблоном будет сканировать новые последовательности, начиная с приращения на единицу от начала последней последовательности, вместо того, чтобы начинать с конца предыдущей последовательности. Тест не пройден, если в последовательности обнаружено слишком много вхождений одного и того же шаблона.

Приложение A.9. «Универсальный статистический» тест Маурера

Целью этого теста является поиск повторения во входной последовательности. Первая часть последовательности превращается в набор узоров. Остальная часть последовательности анализируется на повторение этих паттернов. Цель этого теста — проверить, легко ли можно сжать последовательность без потери информации. Если в остальной части последовательности встречается слишком много этих шаблонов, то последовательность не является случайной.Этот тест аналогичен тестам на перекрывающиеся и неперекрывающиеся шаблоны.

Приложение A.10. Тест линейной сложности

Цель этого теста — вычислить длину LFSR, необходимую для генерации входного шаблона. Алгоритм Берлекампа-Месси используется для определения минимальной длины LFSR, необходимой для генерации шаблона для каждого блока в последовательности. Шаблон с LFSR небольшой длины или шаблон, в котором отсутствует линейная сложность, считается неслучайным. Во многих случаях ГПСЧ не могут быть обнаружены с помощью этого теста, потому что большинство современных ГПСЧ имеют чрезвычайно длительный период.Известный Mersenne Twister имеет период 2 ¹⁹⁹³⁷ -1.

Приложение A.11. Последовательный тест

Последовательный тест анализирует частоту появления всех возможных шаблонов перекрытия во входной последовательности. Случайный шаблон должен иметь такую ​​же частоту появления, что и все другие шаблоны, если он является случайным. Вход считается неслучайным, если частота появления некоторых шаблонов выше ожидаемой. Обратите внимание, что для длины шаблона, равной 1, последовательный тест такой же, как и частотный.

Приложение A.12. Приблизительный тест энтропии

Этот тест фокусируется на частоте всех возможных шаблонов перекрытия во всей последовательности. Этот тест сравнивает частоту появления m-битовых комбинаций с m + 1-битовыми комбинациями в последовательности. Тест завершится неудачно, если частота перекрывающихся блоков не соответствует ожидаемой для случайной последовательности.

Приложение A.13. Тест совокупных сумм

Тест совокупных сумм анализирует совокупную сумму последовательности, чтобы проверить, что последовательность никогда не отклоняется слишком далеко от ожидаемого значения.Единицы добавляют единицу к совокупной сумме, а нули вычитают единицу из совокупной суммы. Если последовательность случайна, совокупная сумма никогда не должна отклоняться слишком далеко от нуля. Тест совокупных сумм завершится неудачно, если отклонение от нуля слишком велико или слишком мало. Из предыдущего примера последовательности из 100 единиц, за которыми следуют 100 нулей, совокупная сумма достигнет значения на 100 шагов от нуля, что маловероятно для серии случайных чисел длиной 200, которые проходят частотные тесты.

Приложение A.14. Тест на случайные экскурсии

Тест на случайные отклонения — это другой подход к тесту совокупных сумм. Как и в тесте совокупных сумм, единица прибавляет единицу к совокупной сумме, а ноль убирает единицу из совокупной суммы. Последовательности выбираются таким образом, чтобы они начинались и заканчивались нулём. Выполняется анализ количества посещений определенного состояния (т.е. −4, −3, −2, −1, +1, +2, +3 или +4) в последовательностях. Если количество посещений определенного состояния не соответствует ожидаемому от случайной последовательности, последовательность не является случайной.Из предыдущего примера, в котором повторяются четыре единицы с последующими четырьмя нулями, тест совокупных сумм будет последовательно достигать совокупной суммы +4 и 0 с той же частотой появления. Для действительно случайной последовательности кумулятивная сумма +4 должна встречаться реже, чем кумулятивная сумма 0.

Приложение A.15. Тест варианта случайных экскурсий

Так же, как тест кумулятивных сумм и случайных отклонений, тест варианта случайных экскурсий анализирует общее количество посещений каждого штата.Состояния в этом тесте варьируются от -9 до +9. Если количество посещений каждого состояния отклоняется от ожидаемого от случайной последовательности, тест не проходит.

Вклад авторов

Conceptualization, S.S. and K.A.C .; Формальный анализ, S.S. and K.A.C .; Расследование, С.С .; Программное обеспечение, S.S .; Надзор, K.A.C .; Письмо — черновик, С.С .; Написание — просмотр и редактирование, K.A.C. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получало внешнего финансирования.

Конфликты интересов

Патенты на мемристор (патенты США 9,583,703 и 9,583,699), используемые в этой работе, лицензированы Knowm, Inc. Государственным университетом Бойсе. KC является изобретателем патента и потенциально может получать гонорары от Государственного университета Бойсе за счет продажи мемристоров компанией Knowm, Inc.

Footnotes

Примечание издателя: MDPI остается нейтральным в отношении юрисдикционных требований в опубликованных картах и ​​филиалах организаций.

Список литературы

1.Цзян Х., Белкин Д., Савельев С.Е., Лин С., Ван З., Ли Ю., Джоши С., Мидья Р., Ли К., Рао М. и др. Новый генератор истинных случайных чисел на основе стохастического диффузионного мемристора. Nat. Commun. 2017; 8: 882. DOI: 10.1038 / s41467-017-00869-х. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 2. Рай В.К., Трипат С., Мэтью Дж. Генератор случайных чисел на основе мемристора: Архитектура и оценка. Процедуры Comput. Sci. 2017; 125: 577–583. DOI: 10.1016 / j.procs.2017.12.074. [CrossRef] [Google Scholar] 3.Буччи М., Джермани Л., Луцци Р., Трифилетти А., Варанонуово М. Источник истинно случайных чисел на основе высокоскоростного осциллятора для криптографических приложений на ИС смарт-карты. IEEE Trans. Comput. 2003. 52: 403–409. DOI: 10.1109 / TC.2003.11
. [CrossRef] [Google Scholar] 4. Ян К., Блаау Д., Сильвестр Д. Проекты оборудования для обеспечения безопасности в системах Интернета вещей сверхнизкого энергопотребления: обзор и обзор. IEEE Micron. 2017; 37: 72–89. DOI: 10.1109 / MM.2017.4241357. [CrossRef] [Google Scholar] 5. Хашим Н.А.Н., Лунг Дж.Т.Х., Газали А., Хамид Ф.А. Мемристорные кольцевые генераторы, генератор истинных случайных чисел с различными оконными функциями для приложений в криптографии. Индонезийский. J. Electr. Англ. Comput. Sci. 2019; 14: 201–209. DOI: 10.11591 / ijeecs.v14.i1.pp201-209. [CrossRef] [Google Scholar] 6. Таскиран З.Г.К., Таскиран М., Киллиоглу М., Кахраман Н., Седеф Х. Новый мемристический дизайн истинного генератора случайных чисел. Compel Int. J. Comput. Математика. Электр. Электрон. Англ. 2019; 39: 1931–1947. DOI: 10.1108 / COMPEL-11-2018-0463. [CrossRef] [Google Scholar] 7.Сунар Б., Мартин В. Дж., Стинсон Д. Р. Генератор случайных чисел Provably Secure True со встроенной устойчивостью к активным атакам. IEEE Trans. Comput. 2007. 56: 109–119. DOI: 10.1109 / TC.2007.250627. [CrossRef] [Google Scholar] 8. Каттис Р.С., Кавассери Р.Г., Сай В. Генерация псевдослучайных битов с использованием связанных конгруэнтных генераторов. IEEE Trans. Circuits Syst. II Экспресс-трусы. 2010; 57: 203–207. DOI: 10.1109 / TCSII.2010.2041813. [CrossRef] [Google Scholar] 9. Фон Нейман Дж. Различные методы, используемые в связи со случайными цифрами.В: Householder A.S., Forsythe G.E., Germond H.H., редакторы. Метод Монте-Карло. Том 12. Типография правительства США; Вашингтон, округ Колумбия, США: 1951. С. 36–38. [Google Scholar] 13. Ракитин В.В., Русаков С.Г. Генератор последовательности импульсов на основе мемристора. Русь. Микроэлектрон. 2019; 48: 255–261. DOI: 10,1134 / S106373971
73. [CrossRef] [Google Scholar] 14. Робсон С. Магистерская диссертация. Университет Ватерлоо; Ватерлоо, Онтарио, Канада: 2013. Генератор действительно случайных чисел на основе кольцевого осциллятора. [Google Scholar] 15.Сингх Дж. П., Колей Дж., Акгул А., Гурвин Б., Рой Б. К. Новый хаотический генератор, содержащий обобщенный мемристор, одиночный операционный усилитель и RLC с подавлением хаоса и приложение для генерации случайных чисел. Евро. Phys. J. 2019; 228: 2233–2245. [Google Scholar] 16. Ядав А. Магистерская диссертация. Университет Содружества Вирджинии; Ричмонд, Вирджиния, США: 2013. Разработка и анализ цифрового генератора истинных случайных чисел. [Google Scholar] 18. Кэмпбелл К.А. Самонаправленный канальный мемристор для работы при высоких температурах.Микроэлектрон. J. 2017; 59: 10–14. DOI: 10.1016 / j.mejo.2016.11.006. [CrossRef] [Google Scholar] 19. Чуа Л.О. Четвертый элемент. Proc. IEEE. 2012; 100: 1920–1927. DOI: 10.1109 / JPROC.2012.21. [CrossRef] [Google Scholar] 20. Ян Ю., Гао П., Ли Л., Пан Х., Таппертцхофен С., Чой С., Вазер Р., Валов И., Лу В.Д. Электрохимическая динамика наноразмерных металлических включений в диэлектриках. Nat. Commun. 2014; 5: 4232. DOI: 10,1038 / ncomms5232. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 21. Раджендран Дж., Карри Р., Вендт Дж.Б., Потконяк М., Макдональд Н., Роуз Г.С., Высоцкий Б. Нано встречает безопасность: исследование наноэлектронных устройств для приложений безопасности. Proc. IEEE. 2015; 103: 829–849. DOI: 10.1109 / JPROC.2014.2387353. [CrossRef] [Google Scholar] 22. Чакраборти С., Гарг А., Сури М. Генерация истинных случайных чисел из обычных микросхем NVM. IEEE Trans. Избрать. Dev. 2020; 67: 888–894. DOI: 10.