2025年数字IC前端学习笔记:LFSR(线性反馈移位寄存器)

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  1. 引言

LFSR(线性反馈移位寄存器)用于产生可重复的伪随机序列PRBS(Pseudo-Random Binary Sequence),结构包括n级D触发器和一些异或门(或同或门)组成,在每个时钟沿,后级D触发器输出会以某种方式反馈至前级电路,而反馈结果为某些寄存器的输出进行异或运算得到。

LFSR的初始值被称为序列的种子,末级触发器在循环输出同一个伪随机序列(特别的,对于斐波那契LFSR,每一个触发器都在循环输出同一个伪随机序列)。由n个触发器构成的LFSR电路可以产生的伪随机序列长度为2^n-1(减一是因为对于异或门构成的LFSR,全0状态是不允许存在的,因为0无论怎么异或,结果都是0,这会进入死循环,对于同或门构成的LFSR,全1状态不允许存在,理由同上)。目前有两类常用的LFSR:斐波那契LFSR和伽罗瓦LFSR,下面分别介绍。

  1. 斐波那契LFS​​​​​​​R和伽罗瓦LFS​​​​​​​R

(1)斐波那契LFSR(又称外反馈LFSR、多到一LFSR),即多个触发器的输出通过异或逻辑驱动最前级的一个触发器,具体电路如下图所示。

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