[發明專利]一種高精度低功耗電源毛刺檢測電路

有效

• 申請號: 201410427374.1
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104714193A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 樊星;孫泳;陳艷
• 申請（專利權）人: 北京中電華大電子設計有限責任公司
• 主分類號: G01R31/40
• 分類號: G01R31/40
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明為特殊結構的電源毛刺檢測電路，在智能卡安全系統中用來檢測針對電源的毛刺攻擊，屬于模擬電路設計領域。

背景技術

電源毛刺檢測電路(Glitch-Detector)簡稱GD，用來檢測電源電壓上的毛刺。此模塊中的Glitch指代電源毛刺(Power?Glitch)，而非時鐘或數據的毛刺。GD模塊針對電源上的毛刺信號進行檢測，在檢測到毛刺信號產生的情況下，產生復位信號，使系統進行對應的復位操作。之所以設計專門針對電源毛刺進行檢測的模塊，是由于邏輯系統在電源存在毛刺的情況下，容易產生錯誤的時序或翻轉，使系統進入異常工作狀態，造成內部數據錯誤、操作錯誤，或存儲器內容的異常讀出錯誤。

例如，在針對智能卡的安全攻擊中，基于電源毛刺(Power?Glitch)的故障注入式(Fault?Injection)攻擊已經被普遍應用。在這種攻擊中，攻擊者向卡片內部電源加入毛刺干擾，向系統中引入故障，從而達到獲取系統加密算法、加密信息的目的。又如，在某些惡劣的電源環境中，某型號卡片有較小的幾率產生異常的數據讀出，影響到卡片的正常使用和安全性。

因此，GD模塊的加入可以增強智能卡系統對電源毛刺的防護，從而增加系統的健壯性和安全性。

近年來，已經有了一些較為成熟的毛刺檢測電路(如CN101943728A和CN101943729A)，這些電路，反應速度快，結構簡單，功耗很低，但其檢測點精度不高，并且其檢測點會隨著溫度和工藝角的變化而變化。

發明內容

隨著電源安全模塊的發展，人們對于電源毛刺檢測的要求越來越高。有些應用需要安全模塊和電源系統相配合，只對特定深度的毛刺進行報警，其余毛刺不產生報警；有些應用需要電源毛刺檢測的精度較高。因此本人發明了一種可以根據需要調節毛刺檢測深度的采樣電路和一種溫度、工藝角補償電路來提高毛刺檢測的精度。

如圖1所示，所述采樣模塊由電阻R1、R2、R3與溫度工藝角補償電路PM4、PM5串聯，C1與R1、R2、PM4、PM5并聯，C2與R2、R3并聯組成，電容C1的一端為GND，另一端為R2、R3的公共節點VDDIN1，電容C2的一端為VDD另一端為R1、R2的公共節點VDDIN2；

所述溫度工藝角補償模塊由PM4、PM5組成，PM4的柵端和漏端共同接地、源端與PM5的柵端和漏端向接，PM5的源端接電阻R1的一端，PM4和PM5形成兩個二極管接法。

所述負毛刺檢測模塊由PMOS管PM1、NM1、NM3、PM3構成；PM1源端接VDDIN1、柵端接VDD、漏端接B，NM1柵端和漏端接B、源端接GND，NM3柵端接B，與NM1形成電流鏡接法，源端接GND，NM3漏端與PM3漏端共同接公共節點A，PM3源接VDD，柵接VDDIN2。負毛刺檢測模塊實現對電源上出現的負毛刺進行實時檢測。

所述正毛刺檢測模塊由PMOS管PM2、NM1、NM3、PM3構成；PM2源端接VDDIN2、柵端接VDDIN1、漏端接B，NM1柵端和漏端接B、源端接GND，NM3柵端接B，與NM1形成電流鏡接法，源端接GND，NM3漏端與PM3漏端共同接公共節點A，PM3源接VDD，柵接VDDIN2。正毛刺檢測模塊實現對電源上出現的負毛刺進行實時檢測。

其工作原理如下：

當VDD產生如圖2所示的負向毛刺時，由于C1的存在，VDDIN1會保持一段時間，此時PM1管的源端接VDDIN1，柵端接VDD，如圖2所示毛刺最低電壓為Vneg，如果VDDIN1-Vneg＞Vth_PM1則PM1將導通，此時NM1會產生電流，從而抬高節點C，由于電流鏡的接法NM3也會導通，從而將節點A拉為GND，VOUT產生低電平報警信號；當VDD從Vneg恢復為正常電壓電壓后，NM3斷開，PM3導通，A點電壓由PM3慢慢拉回VDD，報警信號結束。

當VDD產生正向毛刺時，由于C2的存在，VDDIN2會隨著VDD的變化迅速變化，由于C1的存在，VDDIN1會保持一段時間，此時如果Vpos-VDDIN1＞Vth_PM2，則PM2將導通，此時NM1會產生電流，從而抬高節點C，由于電流鏡的接法NM3也會導通，從而將節點A拉為GND，VOUT產生低電平報警信號；當VDD從Vneg恢復為正常電壓電壓后，NM3斷開，PM3導通，A點電壓由PM3慢慢拉回VDD，報警信號結束。