量子加密通信依靠着其高效性、保密性,逐渐变成了未来通信重要的发展方向,其相关硬件设备研制也变成了当下亟待解决的问题。本设计将作为激光器的驱动设备,主要应用于量子加密通信中。此外,由于输出波形可通过电脑进行配置更改,本设计同样能在量子计算机和光电通信领域得到使用。作为新兴应用,由于其输出波形的特殊性,目前尚未有类似且已公开的研究成果。本作品针对需求,实现了两款芯片以及电脑端对应的通信程序。本文首先介绍了设计中的主体芯片(高速随机脉冲驱动芯片)的输入输出关系以及设计指标。作为实现主要功能的芯片,提出了一种新颖的内部结构,以使整个芯片在硬件实现上更加高效。测试结果显示,芯片的工作频率为40M～1GHz,幅度的调节范围为0～0.86V,脉冲宽度的调节范围为220～800ps,芯片面积为7.6mm~2。由于测试环境受限,暂时无法对芯片的性能进行全面的测试,但已知结果证明芯片可以完整地实现功能,证明了设计内部框架的合理性。随后,文章介绍了辅助芯片(Sigma-Delta转换器)的设计流程。凭借着Matlab软件和其内部成熟的算法,高效地确定了Sigma-Delta转换器的传输函数。基于工艺的实际情况,选用四阶单环CIFB结构,并讨论了晶体管电路的优化实现过程。最终,给出了Sigma-Delta转换器芯片各个工艺角下的后仿结果。结果显示,本次设计的Sigma-Delta转换器SNDR为105dB,DR为99dB,SFDR为90dB,带宽为2kHz,功耗为20.2mW,芯片工作电压为2.5V,芯片面积为0.68mm~2。