[发明专利]一种高精度低功耗电源毛刺检测电路

说明书

技术领域

本发明为特殊结构的电源毛刺检测电路，在智能卡安全系统中用来检测针对电源的毛刺攻击，属于模拟电路设计领域。

背景技术

电源毛刺检测电路(Glitch-Detector)简称GD，用来检测电源电压上的毛刺。此模块中的Glitch指代电源毛刺(Power Glitch)，而非时钟或数据的毛刺。GD模块针对电源上的毛刺信号进行检测，在检测到毛刺信号产生的情况下，产生复位信号，使系统进行对应的复位操作。之所以设计专门针对电源毛刺进行检测的模块，是由于逻辑系统在电源存在毛刺的情况下，容易产生错误的时序或翻转，使系统进入异常工作状态，造成内部数据错误、操作错误，或存储器内容的异常读出错误。

例如，在针对智能卡的安全攻击中，基于电源毛刺(Power Glitch)的故障注入式(Fault Injection)攻击已经被普遍应用。在这种攻击中，攻击者向卡片内部电源加入毛刺干扰，向系统中引入故障，从而达到获取系统加密算法、加密信息的目的。又如，在某些恶劣的电源环境中，某型号卡片有较小的几率产生异常的数据读出，影响到卡片的正常使用和安全性。

因此，GD模块的加入可以增强智能卡系统对电源毛刺的防护，从而增加系统的健壮性和安全性。

近年来，已经有了一些较为成熟的毛刺检测电路(如CN101943728A和CN101943729A)，这些电路，反应速度快，结构简单，功耗很低，但其检测点精度不高，并且其检测点会随着温度和工艺角的变化而变化。

发明内容

随着电源安全模块的发展，人们对于电源毛刺检测的要求越来越高。有些应用需要安全模块和电源系统相配合，只对特定深度的毛刺进行报警，其余毛刺不产生报警；有些应用需要电源毛刺检测的精度较高。因此本人发明了一种可以根据需要调节毛刺检测深度的采样电路和一种温度、工艺角补偿电路来提高毛刺检测的精度。

如图1所示，所述采样模块由电阻R1、R2、R3与温度工艺角补偿电路PM4、PM5串联，C1与R1、R2、PM4、PM5并联，C2与R2、R3并联组成，电容C1的一端为GND，另一端为R2、R3的公共节点VDDIN1，电容C2的一端为VDD另一端为R1、R2的公共节点VDDIN2；

所述温度工艺角补偿模块由PM4、PM5组成，PM4的栅端和漏端共同接地、源端与PM5的栅端和漏端向接，PM5的源端接电阻R1的一端，PM4和PM5形成两个二极管接法。

所述负毛刺检测模块由PMOS管PM1、NM1、NM3、PM3构成；PM1源端接VDDIN1、栅端接VDD、漏端接B，NM1栅端和漏端接B、源端接GND，NM3栅端接B，与NM1形成电流镜接法，源端接GND，NM3漏端与PM3漏端共同接公共节点A，PM3源接VDD，栅接VDDIN2。负毛刺检测模块实现对电源上出现的负毛刺进行实时检测。

所述正毛刺检测模块由PMOS管PM2、NM1、NM3、PM3构成；PM2源端接VDDIN2、栅端接VDDIN1、漏端接B，NM1栅端和漏端接B、源端接GND，NM3栅端接B，与NM1形成电流镜接法，源端接GND，NM3漏端与PM3漏端共同接公共节点A，PM3源接VDD，栅接VDDIN2。正毛刺检测模块实现对电源上出现的负毛刺进行实时检测。

其工作原理如下：

当VDD产生如图2所示的负向毛刺时，由于C1的存在，VDDIN1会保持一段时间，此时PM1管的源端接VDDIN1，栅端接VDD，如图2所示毛刺最低电压为Vneg，如果VDDIN1-Vneg＞Vth_PM1则PM1将导通，此时NM1会产生电流，从而抬高节点C，由于电流镜的接法NM3也会导通，从而将节点A拉为GND，VOUT产生低电平报警信号；当VDD从Vneg恢复为正常电压电压后，NM3断开，PM3导通，A点电压由PM3慢慢拉回VDD，报警信号结束。

当VDD产生正向毛刺时，由于C2的存在，VDDIN2会随着VDD的变化迅速变化，由于C1的存在，VDDIN1会保持一段时间，此时如果Vpos-VDDIN1＞Vth_PM2，则PM2将导通，此时NM1会产生电流，从而抬高节点C，由于电流镜的接法NM3也会导通，从而将节点A拉为GND，VOUT产生低电平报警信号；当VDD从Vneg恢复为正常电压电压后，NM3断开，PM3导通，A点电压由PM3慢慢拉回VDD，报警信号结束。