专利名称：一种光检测电路以及具有该电路的安全芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测光的检测电路，尤其涉及一种检测有无光照的光检测电路以及具有该电路的安全芯片。
背景技术：
安全芯片为TPM(Trusted Platform Module)可信任平台�？�,是一个可独立进行密钥生成、加解密的装置，内部拥有独立的处理器和存储单元，可存储密钥和特征数据，在信息社会的各个领域中应用广泛，其主要功能包括对用户关键数据的安全存储、加密、解 密以及身份识别等。正因为安全芯片中数据的重要性，物理攻击成为获取安全芯片中数据的主要攻击手段之一。物理攻击属于侵入性攻击，其需要破坏芯片封装，借助先进的半导体测试设备，实现攻击的周期较长，探针技术就是典型的物理攻击，该技术就是将芯片的内部连线直接暴露，进而观察、操作、干扰芯片的正常工作，达到攻击目的，窃取、破坏安全信息。现有的安全芯片本身没有光检测电路，不能通过检测有无光照进而判断是否有破坏芯片封装等入侵行为的发生。
实用新型内容本实用新型是要解决现有技术的上述问题，提出一种光检测电路以及具有该电路的安全芯片。为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种光检测电路，其包括将光转换成电压信号的感光电路、连接感光电路的用以放大所述电压信号的前置放大电路、连接前置放大电路的用以对所述电压信号进行二级放大并输出检测信号的二级放大电路。所述感光电路包括依次串接在基准电压源端与地之间的第一电阻、第二电阻、光敏二极管，其中光敏二极管的负极接第二电阻、正极接地。所述前置放大电路包括全差分运算放大器，其正向输入端通过第三电阻连接第一电阻与第二电阻的连接点、并通过第四电阻接其反向输出端，其反向输入端通过第五电阻接基准电压源端、并通过第六电阻接其正向输出端；其中第三电阻与第五电阻阻值相同，第四电阻与第六电阻阻值相同。所述二级放大电路包括阈值比较器，其正向输入端连接所述全差分运算放大器的反向输出端，其反向输入端连接所述全差分运算放大器的正向输出端，其输出端输出所述检测信号。一种具有光检测电路的安全芯片，其至少包括封装壳、置于封装壳内部的处理器、连接处理器的存储单元、连接处理器的片内总线，其还包括将光转换成电压信号的感光电路、连接感光电路的用以放大所述电压信号的前置放大电路、连接前置放大电路的用以对所述电压信号进行二级放大并输出检测信号的二级放大电路，该二级放大电路的输出端连接所述片内总线。[0009]本实用新型利用反向偏置PN节的光导电特性，检测有无光照的发生。配置了光检测电路的安全芯片，通过检测安全芯片是否受到光照进而判断安全芯片是否受到物理攻击。当发现安全芯片受到光照时，会向系统发出警告，使得系统做出相应的保护措施，从而有效防止信息泄漏。
以下结合附图
和实施例对本实用新型作出详细的说明，其中图I为本实用新型较佳实施例的电路原理图；图2为本实用新型较佳实施例在有/无光照时内部信号与输出信号的波形图。
具体实施方式
本实用新型揭示了一种光检测电路，其包括将光转换成电压信号的感光电路20、连接感光电路的用以放大所述电压信号的前置放大电路21、连接前置放大电路的用以 对所述电压信号进行二级放大并输出检测信号的二级放大电路22。参看图I示出的较佳实施例的电路原理图，感光电路20包括依次串接在基准电压源端VREF与地之间的第一电阻R1、第二电阻R2、光敏二极管D，其中光敏二极管D的负极接第二电阻R2、正极接地。前置放大电路包括全差分运算放大器，其正向输入端通过第三电阻R3连接第一电阻Rl与第二电阻R2的连接点、并通过第四电阻R4接其反向输出端，其反向输入端通过第五电阻R5接基准电压源端VREF、并通过第六电阻R6接其正向输出端；其中第三电阻R3与第五电阻R5阻值相同，第四电阻R4与第六电阻R6阻值相同。二级放大电路包括阈值比较器，其正向输入端连接所述全差分运算放大器的反向输出端，其反向输入端连接所述全差分运算放大器的正向输出端。图I中的VA和VB为感光电路中取样电阻(即第一电阻Rl)两端的电压，VAB为取样电阻两端的电压差，VPN为阈值比较器正向输入端和反向输入端之间的电压差，Ir为光敏二极管D的反向漏电流。图2显示的是光检测电路在有光照和无光照条件下，电路输出与内部各节点的波形图。光检测电路工作原理为感光电路20中的基准电压通过取样电阻Rl和R2给光敏二极管提供反向偏置电压，同时给全差分运算放大器的输入端提供偏置电压。R3至R6为全差分运算放大器的反馈电阻网络，和全差分运算放大器构成前置放大电路21，闭环增益为R4/R3 (或R6/R5)。二级放大电路包括阈值比较器，VP为其正向输入端电压，VN为其反向输入端电压，OUT为其输出端电压，VDD为光检测电路的电源电压，VTH为阈值比较器的内建阈值电压，阈值比较器的正向、反向输入端和输出端的电压满足如下关系VP>VN + VTH , OUT=VDD (5. I)VP<VN + VTH , OUT=O (5.2)参看图2，在没有光照的条件下，感光电路20中反向偏置的光敏二极管反向漏电流Ir很�。莆悖梢匀衔猇A=VB=VREF,取样电阻Rl两端的电压VAB=O,通过前置放大电路21后，阈值比较器正向输入端和反向输入端电压差VPN为0，比较器输出电压为零。在有光照的条件下，由于反向偏置的PN节的光导电效应，光敏二极管反向漏电流Ir会增大，此时VA=VREF-IrRl, VB=VREF,取样电阻Rl两端的电压VAB=-IrRl,通过前置放大电路21后，比较器22正向输入端和反向输入端电压差VPN为IrRl (R4/R3)，当IrRl (R4/R3)>VTH时，阈值比较器输出电压为VDD。例如，在有光照条件下，光敏二极管的反向漏电流Ir为50nA，取样电阻Rl为200K欧，取样电阻上的压降为VAB=-IOmV,前置放大电路的闭环增益R4/R3为50，阈值比较器正向输入端和反向输入端电压差VPN为500mV，比较器的内建阈值VTH=300mV，阈值比较器的输出电压为VDD。光检测电路在没有光照条件下，输出电压为0，在有光照条件下输出电压为电源电压VDD。本实用新型还揭示了一种具有光检测电路的安全芯片，其至少包括封装壳、置于封装壳内部的处理器、连接处理器的存储单元、连接处理器的片内总线，其还包括将光转换成电压信号的感光电路、连接感光电路的用以放大所述电压信号的前置放大电路、连接前置放大电路的用以对所述电压信号进行二级放大并输出检测信号的二级放大电路，该二级放大电路的输出端连接所述片内总线。在较佳实施例中，感光电路包括依次串接在基准电压源端与地之间的第一电阻、第二电阻、光敏二极管，其中光敏二极管的负极接第二电阻、正极接地。前置放大电路包括全差分运算放大器，其正向输入端通过第三电阻连接第一电阻与第二电阻的连接点、并通过第四电阻接其反向输出端，其反向输入端通过第五电阻接基准电压源端、并通过第六电阻接其正向输出端；其中第三电阻与第五电阻阻值相同，第四电阻与第六电阻阻值相同。二级放大电路包括阈值比较器，其正向输入端连接所述全差分运算放大器的反向输出端，其反向输入端连接所述全差分运算放大器的正向输出端，其输出端连接所述片内总线用于输出所述检测信号。光检测电路在没有光照条件下，输出电压为0，在有光照条件下输出电压为电源电压VDD。该信号通过片内总线传至处理器，处理器内置控制程序，通过判断光检测电路输出电平的高低来判断安全芯片是否受到物理攻击，进而采取相应的保护措施，从而有效防止信息泄漏。以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。权利要求1.一种光检测电路，其特征在于，包括将光转换成电压信号的感光电路、连接感光电路的用以放大所述电压信号的前置放大电路、连接前置放大电路的用以对所述电压信号进行ニ级放大并输出检测信号的ニ级放大电路。
2.如权利要求I所述的光检测电路，其特征在于，所述感光电路包括依次串接在基准电压源端与地之间的第一电阻、第二电阻、光敏ニ极管，其中光敏ニ极管的负极接第二电阻、正极接地。
3.如权利要求2所述的光检测电路，其特征在于，所述前置放大电路包括全差分运算放大器，其正向输入端通过第三电阻连接第一电阻与第二电阻的连接点、并通过第四电阻接其反向输出端，其反向输入端通过第五电阻接基准电压源端、并通过第六电阻接其正向输出端；其中第三电阻与第五电阻阻值相同，第四电阻与第六电阻阻值相同。
4.如权利要求3所述的光检测电路，其特征在干，所述ニ级放大电路包括阈值比较器，其正向输入端连接所述全差分运算放大器的反向输出端，其反向输入端连接所述全差分运算放大器的正向输出端，其输出端输出所述检测信号。
5.ー种具有如权利要求I所述的光检测电路的安全芯片，其至少包括封装壳、置于封装壳内部的处理器、连接处理器的存储单元、连接处理器的片内总线，其特征在于，还包括将光转换成电压信号的感光电路、连接感光电路的用以放大所述电压信号的前置放大电路、连接前置放大电路的用以对所述电压信号进行ニ级放大并输出检测信号的ニ级放大电路，该ニ级放大电路的输出端连接所述片内总线。
6.如权利要求5所述的安全芯片，其特征在于，所述感光电路包括依次串接在基准电压源端与地之间的第一电阻、第二电阻、光敏ニ极管，其中光敏ニ极管的负极接第二电阻、正极接地。
7.如权利要求6所述的安全芯片，其特征在于，所述前置放大电路包括全差分运算放大器，其正向输入端通过第三电阻连接第一电阻与第二电阻的连接点、并通过第四电阻接其反向输出端，其反向输入端通过第五电阻接基准电压源端、并通过第六电阻接其正向输出端；其中第三电阻与第五电阻阻值相同，第四电阻与第六电阻阻值相同。
8.如权利要求7所述的安全芯片，其特征在于，所述ニ级放大电路包括阈值比较器，其正向输入端连接所述全差分运算放大器的反向输出端，其反向输入端连接所述全差分运算放大器的正向输出端，其输出端连接所述片内总线用于输出所述检测信号。
专利摘要本实用新型公开了一种光检测电路，其包括将光转换成电压信号的感光电路、连接感光电路的用以放大所述电压信号的前置放大电路、连接前置放大电路的用以对所述电压信号进行二级放大并输出检测信号的二级放大电路。本实用新型还公开了具有光检测电路的安全芯片。本实用新型利用反向偏置PN节的光导电特性，检测有无光照的发生。配置了光检测电路的安全芯片，通过检测安全芯片是否受到光照进而判断安全芯片是否受到物理攻击。当发现安全芯片受到光照时，会向系统发出警告，使得系统做出相应的保护措施，从而有效防止信息泄漏。
文档编号G01R31/28GK202372617SQ20112054030
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者吴晓勇, 徐浩, 王新亚 申请人:深圳国微技术有限公司
专业数控铣床产品供应商
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