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用于电子电路供电的设备和方法与流程

2022-02-25 23:02:36 来源:中国专利 TAG:

用于电子电路供电的设备和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年8月25日提交的法国专利申请no.2008673的权益,该申请通过引用并入于此。
技术领域
3.本公开大体上涉及电子设备和方法,并且特别地,涉及电子电路电源设备和方法。


背景技术:

4.电子电路可以被集成在电子芯片中。芯片通常包括具有从芯片的电源电压向电子电路递送电压的功能的电子电路电源设备。电子电路根据其操作消耗可变电流。递送到电路的电压通常是稳定的或调节的,以使得其在由电路所消耗的电流的变化期间保持恒定值。
5.电子电路可以包含机密数据,其可以被保护以防止由非授权人员进行的任何访问。这种情况例如在芯片旨在接收、存储和/或通信密码或加密数据(诸如密钥)时发生。然后攻击者可以尝试获得全部或部分机密数据。
6.在一种攻击中,攻击者操作芯片并且尝试测量被供应给电子电路电源设备的电流,以便基于该电流的变化来提取关于电子电路能够推断出机密信息的操作的信息。


技术实现要素:

7.需要一种为包含机密数据的电子电路供电的设备和方法,从而能够保护机密数据免受攻击。
8.需要简化现有的电子电路电源设备和方法。
9.实施例克服了已知电子电路电源设备的全部或部分缺点。
10.实施例克服了已知电子电路电源方法的全部或部分缺点。
11.根据第一方面,实施例提供了一种用于为电子电路供电的设备,该设备被配置为:使第一电流流过被连接到节点的第一导体,第一电流是由电子电路所消耗的第二电流的镜像;使第三电流流过被连接到节点的第二导体,电流镜的第一分支传导第三电流;使第四恒定电流流过被连接到节点的第三导体;消耗作为第三电流的镜像的第五电流;以及通过作用于与电流镜的第二分支电串联的晶体管的栅极电位来调节节点的电位。
12.实施例提供了一种为电子电路供电的方法,该方法包括以下步骤:使第一电流流过被连接到节点的第一导体,第一电流是电子电路所消耗的第二电流的镜像;使第三电流流过被连接到节点的第二导体,电流镜的第一分支传导第三电流;使第四恒定电流流过被连接到节点的第三导体;消耗作为第三电流的镜像的第五电流;以及通过作用于与电流镜的第二分支电串联的晶体管的栅极电位来调节节点的电位。
13.根据实施例,晶体管将施加电位的节点(优选地固定)耦合到电流镜的晶体管的耦合在一起的栅极。
14.根据实施例,晶体管小于电流镜的第二分支的晶体管。
15.根据实施例,节点的电位被调节到恒定值。
16.根据实施例,电阻元件传导第四电流。
17.根据实施例,恒定值是用于为电子电路供电的调节电位的值。
18.根据实施例,另一电流镜的第一分支传导第一电流;并且节点的电位被调节到另一电流镜的第二分支的端子的电位值。
19.根据实施例,运算放大器接收在节点与另一电流镜的第二分支的端子之间的电位差,并且作用于晶体管的栅极电位。
20.根据实施例,另一电流镜的第二分支在施加以参考电位为参考的电源电压的端子与施加参考电位的端子之间与电子电路电串联。
21.根据实施例,第五电流由施加电源电压的端子供应。
22.根据实施例,电流镜的第二分支的端子具有被调节到节点的电位的值的电位。
23.根据实施例,附加晶体管与电流镜的第二分支串联;并且附加晶体管由运算放大器的输出控制,该运算放大器接收在节点的电位与电流镜的第二分支的端子的电位之间的差。
24.根据实施例,在第五电流与第三电流的值之间的比率等于第二电流和第一电流的值之间的另一比率或等于另一比率和单位元素的总和。
25.实施例提供电子电路,其包括诸如上文所限定的设备和电子电路,或被配置为实施诸如上文所限定的方法。
26.根据第二方面,实施例提供了一种电子电路电源设备,其被配置为:使第一电流流过被连接到节点的第一导体,第一电流是由电子电路所消耗的第二电流的镜像;使第三电流流过被连接到节点的第二导体;通过作用于第三电流,将节点的电位调节到恒定值;使第四恒定电流流过被连接到节点的第三导体;以及消耗作为第三电流的镜像的第五电流。
27.实施例提供了一种电子电路电源方法,其包括以下步骤:使第一电流流过被连接到节点的第一导体,第一电流是由电子电路所消耗的第二电流的镜像;使第三电流流过被连接到节点的第二导体;通过作用于第三电流,将节点的电位调节到恒定值;使第四恒定电流流过被连接到节点的第三导体;以及消耗作为第三电流的镜像的第五电流。
28.根据实施例,电阻元件传导第四电流。
29.根据实施例,恒定值是用于为电子电路供电的调节电位的值。
30.根据实施例,被耦合到第一导体的电流镜的第一分支传导第一电流;并且电流镜的第二分支的端子具有被调节到恒定值的电位。
31.根据实施例,电流镜的第二分支在施加以参考电位为参考的电源电压的端子与施加参考电位的端子之间与电子电路电串联。
32.根据实施例,第五电流由施加电源电压的端子供应。
33.根据实施例,被耦合到第二导体的电流镜的第一分支传导第三电流;被耦合到第二导体的电流镜的第二分支消耗第五电流;并且节点的电位通过对被耦合到第二导体的电流镜的晶体管的、被耦合在一起的栅极的电位的作用被调节。
34.根据实施例,对栅极的电位的作用通过运算放大器实施,该运算放大器接收在节点与被耦合到第一导体的电流镜的第二分支的端子之间的电位差。
35.根据实施例,对栅极的电位的作用通过作用于与被耦合到第二导体的电流镜的第二分支电串联的另一晶体管的控制电位被获得;并且优选地,另一晶体管将栅极耦合到施加电源电位的另一节点。
36.根据实施例,另一晶体管小于被耦合到第二导体的电流镜的第二分支的晶体管。
37.根据实施例,被耦合到第二导体的电流镜的第二分支的端子具有被调节到恒定值的电位。
38.根据实施例,附加晶体管与被耦合到第二导体的电流镜的第二分支串联;并且附加晶体管由运算放大器的输出控制,该运算放大器被配置为放大在恒定值与被耦合到第二导体的电流镜的第二分支的端子的电位之间的差。
39.根据实施例,在第五电流与第三电流的值之间的比率等于在第二电流与第一电流的值之间的另一比率或等于另一比率和单位元素的总和。
40.实施例提供了一种电子芯片,其包括诸如上文所限定的设备和电子电路,或被配置为实施诸如上文所限定的方法。
附图说明
41.将在通过说明而非限制的方式给出的具体实施例的以下描述中,参考随附图式对前述特征和优点以及其他特征和优点进行详细描述,在这些图式中:
42.图1示意性地示出了所描述的实施例适用的类型的电子电路电源设备的示例;
43.图2示意性地示出了根据第一方面的电子电路电源设备的实施例;
44.图3示意性地示出了根据第二方面的电子电路电源设备的实施例;以及
45.图4示意性地示出了组合第一方面与第二方面的电子电路电源设备的实施例。
具体实施方式
46.在各个图式中,相似的特征已经由相似的附图标记指示。具体地,在各个实施例之间共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以安置相同的结构、尺寸和材料性质。
47.为了清楚起见,仅详细图示和描述了对理解本文中所描述的实施例有用的步骤和元件。具体地,由电源电压供电的电子电路没有被详细描述,所描述的实施例与通常的电子芯片电路兼容。
48.除非另有指示,否则当提及被连接在一起的两个元件时,这表示没有导体以外的任何中间元件的直接连接;并且当提及被耦合在一起的两个元件时,这表示这两个元件可以被连接或它们可以经由一个或多个其他元件被耦合。
49.在以下公开内容中,除非另外指定,否则当提及绝对位置修饰词(诸如术语“前”、“后”、“顶部”、、“底部”、“左”、“右”等)或相对位置修饰词(诸如术语“上方”、“下方”、“较高”、“较低”等)或定向修饰词(诸如“水平”、“竖直”等)时,提及图式中所示出的定向。
50.除非另外指定,否则表述“约”、“大致”、“基本上”和“大约”表示在10%以内,并且优选在5%以内。
51.所描述的实施例包括所谓的金属氧化物半导体mos类型的晶体管。虽然术语mos类型最初用于指示具有金属栅极和氧化物栅极绝缘体的晶体管,但由于这种类型的晶体管的
发展,现在将mos类型理解为涵盖具有由任何电导体制成的栅极且具有由任何电介质或电绝缘体制成的栅极绝缘体的场效晶体管。
52.图1示意性地示出了所描述的实施例适用的类型的电子电路110(电路)的电源设备100的示例。
53.电源设备100和电子电路110通常被包括在电子芯片内。电子芯片可以呈封装体(优选地是紧密的)的形式,以及一个或多个晶片部分(优选地是半导体,具有形成在其内部和顶部的设备100和电路110)的形式。封装体包括与电路外部的其他电子电路(例如印刷电路板pcb)连接的连接区域或连接引脚。电子电路还可以由晶片部分(优选地是半导体,具有位于其内部和顶部的设备100和电路110)形成。
54.电路110可以是任何类型的电子芯片电路。电路110可以包括由设备100并联供电的多个子电路。电子芯片还可以包括除电路110以外的其他电子电路。
55.设备100包括在以下之间的与电子电路110电串联的组件120:施加以参考电位gnd(例如接地)为参考的电源电压vcc的端子或节点130;与施加参考电位gnd的端子或节点132。
56.表达施加以参考电位为参考的电压的端子意味着该电压等于在施加到该端子的电位与参考电位之间的差。换言之,电压vcc对应于施加到端子130的电位。电压vcc可以是递送到电子芯片以用于其操作的电压。
57.通常,组件120相对于电路110位于施加电压vcc的端子130的一侧上。例如,组件120被连接或耦合到端子130。进一步地,组件120可以被耦合(优选地被连接)到施加参考电位gnd的端子132。
58.组件120在组件120与电路110之间的连接节点134上向电路110递送以参考电位gnd为参考的电压vdd。换言之,以参考电位gnd或电位vdd为参考的电压vdd被施加到节点134。
59.在所示出的示例中,电压vcc和vdd为正。芯片电源电压vcc通常在3.3v到5v的范围内,并且由组件120递送的电压vdd通常为大约1.2v。
60.组件120可以包括耦合节点130与134的例如p沟道mos类型的晶体管t121。更具体地,晶体管t121具有其被耦合(优选地被连接)到相应的节点130和134的导电端子。表述晶体管的导电端子指示晶体管在导电状态下电连接在一起并且在非导电状态下彼此电绝缘的端子。在所示出的示例中,晶体管t121具有被耦合(优选地被连接)到节点130的源极端子(s)和被耦合(优选地被连接)到节点134的漏极端子(d)。
61.组件120可以包括控制晶体管t121的运算放大器122。换言之,在晶体管t121属于mos类型的示例中,晶体管t121具有被耦合(优选地被连接)到运算放大器122的输出的栅极。运算放大器122因此接收在递送到电子电路110的电压vdd与具有恒定值(即,相对于电位gnd恒定)的电位vdd0之间的差。更具体地,运算放大器122的非反相输入( )可以被耦合(优选地被连接)到节点134,并且运算放大器122的反相输入(-)可以被耦合(优选地被连接)到施加恒定电位vdd0的节点。既没有描述也没有示出从电压vcc递送电位vdd0的元件,实施例与这种常用元件兼容。
62.在操作中,运算放大器122和晶体管t121将递送到电路110的电压vdd调节(也就是说,稳定)到等于电位vdd0的恒定值的值。换言之,运算放大器122作用于晶体管t121的控制
以将递送到电路110的电压vdd维持在电位vdd0的恒定值。
63.组件120可以包括晶体管t123,其与晶体管t121形成电流镜124。
64.电流镜指示包括两个分支的电路,分支被设置成使得分支中的一个分支中的电流是分支中另一个分支中的电流的镜像。作为彼此的镜像意味着电流的值具有恒定比率。优选地,电流镜包括具有相同导电类型的沟道的接收相同控制电压的两个mos晶体管,更优选地电流镜由这两个mos晶体管形成。在mos类型晶体管中,控制电压意味着施加在晶体管的栅极与源极之间的电压。电流镜的晶体管被提供,如在电流镜中通常的那样,以使得流过晶体管的电流在其漏极的电位相等时以等于晶体管的尺寸比率的恒定比率通过。优选地,在电流镜中,两个晶体管具有其被耦合在一起(更优选地被连接在一起)的栅极,并且具有其被耦合在一起(更优选地被连接在一起)的源极。优选地,在电流镜中,每个晶体管限定电流镜的分支。作为变型,分支可以包括具有预定值比率的相应电阻器。
65.晶体管之间的尺寸比率意味着一个晶体管的栅极的宽度(w)与长度(l)的比率相对于另一晶体管的栅极的宽度与长度的比率。
66.组件120可以包括例如p沟道mos类型的晶体管t125。晶体管t125例如具有其被耦合(优选地被连接)到晶体管t123的漏极的源极。晶体管t125由运算放大器126控制。运算放大器126接收在电流镜124的晶体管t121与t123的漏极端子之间的电位差。更具体地,运算放大器126在反相输入(-)上接收晶体管t123的漏极电位并且在非反相输入( )上接收晶体管t121的漏极电位。
67.在操作中,设备消耗由节点vcc供应的电流i0。放大器126和晶体管t125调节晶体管t123的漏极电位,以使得晶体管t123的漏极的电位等于晶体管t121的漏极的电位。这种情况使得能够在晶体管t123中获得电流i1,该电流具有与由电子电路110所消耗的电流i2成恒定比率的值。换言之,电流i1是电流i2的镜像。电流i1和i2验证相等性i1=i2/k124,其中k124指示常数并且其中为了简化以相同方式指示电流及其值。由于电流i0是电流i1与i2的总和,所以电流i0和i1然后验证相等性i1=i0/(k124 1),换言之,电流i1也是电流i0的镜像。作为示例,常数k124在5到200的范围内,优选地等于100。
68.组件120还可以包括晶体管t127,例如n沟道mos晶体管。晶体管t127具有被连接或被耦合到(优选地通过晶体管t125)晶体管t123的漏极的漏极端子128。晶体管t127的源极被耦合(优选地被连接)到施加参考电位gnd的端子132。换言之,晶体管t123、t127和t125电串联在端子130与端子132之间。具体地,晶体管t123、t125和t127传导相同的电流i1。晶体管t127具有其栅极与其漏极被耦合在一起(优选地被连接在一起)。
69.设备100包括节点150。节点150通过晶体管t145被耦合到施加参考电位gnd的端子132。晶体管t145可以是n沟道mos类型。具体地,晶体管t145具有被耦合(优选地被连接)到节点150的漏极端子和被耦合(优选地被连接)到端子132的源极端子。
70.n沟道晶体管t127和t145形成电流镜146。漏极端子128和节点150形成电流镜的相应分支的端子。
71.在操作中,由晶体管t145形成的电流镜146的分支传导源自节点150的电流i1'。
72.设备100还包括将施加电压vcc的端子130耦合到节点150的电流源155。电流源向节点150递送恒定电流i4。
73.设备100包括将节点150耦合到施加参考电位的端子132的晶体管t160。晶体管
t160可以是n沟道mos类型,晶体管t160的漏极被耦合(优选地被连接)到节点150,并且晶体管t160的源极被耦合(优选地被连接)到端子132。
74.设备100还包括控制晶体管t160的组件170。组件170耦合施加电压vcc的端子130与施加参考电位gnd的端子132。组件170接收在节点150的电位与晶体管t127的漏极端子128的电位之间的差。换言之,组件170接收在电流镜146的分支的端子的电位之间的差。
75.组件170包括与晶体管t160一起形成电流镜174的晶体管t172。晶体管t172可以属于n沟道mos类型。晶体管t172可以具有其被耦合(优选地被连接)到施加参考电位gnd的端子132的源极。晶体管t172的漏极可以优选地通过晶体管t175被连接或耦合到施加电位vcc的端子130。然后晶体管t175在端子130与端子132之间与由晶体管t172形成的电流镜174的分支串联。
76.优选地,组件170包括控制晶体管t175的运算放大器176。运算放大器176接收电流镜174的晶体管的漏极的电位之间的差,换言之,运算放大器176被配置为放大该差。例如,晶体管t175是p沟道mos类型,并且运算放大器176具有被耦合(优选地被连接)到节点150的反相输入(-)和被耦合(优选地被连接)到与晶体管t172和t175的漏极彼此连接的节点177的非反相输入( )。节点177限定了由晶体管t172形成的电流镜174的分支的端子。
77.在操作中,晶体管t160引起来自节点150的电流i3的流动,换言之,晶体管t160传导电流i3。放大器176和晶体管t175将端子177的电位调节到节点150的电位的值。因此,晶体管t172传导电流i5,该电流是电流i3的镜像、并且由施加电位vcc的端子130供应。
78.设备100还包括运算放大器178。运算放大器178接收在节点150与晶体管t127的漏极端子128之间的电位差。更具体地,运算放大器178具有被耦合(优选地被连接)到漏极端子128的反相输入(-)和被耦合(优选地被连接)到节点150的非反相输入( )。运算放大器178作用于电流镜174的晶体管t160与t172的被耦合在一起的栅极的电位。换言之,运算放大器178的输出被耦合(优选地被连接)到晶体管t160和t172的栅极。
79.在操作中,运算放大器178通过作用于电流i3而将节点150的电位调节到等于漏极端子128的电位的值的值。因此,电流i1'是电流镜146对电流i1的镜像。由于电流i1是电流i2以及i0的镜像的事实,电流i1'是电流i0以及i2的镜像并且与电流i0具有1/k的值比率,换言之,电流i1'验证关系i1'=i0/k。作为示例,电流镜146具有等于1的电流比。比率1/k可以等于1/(k124 1),例如,等于1/101。
80.优选地,提供晶体管t160和t172,以使得电流i5与电流i3具有比率k,该比率是在电流i1'与电流i0之间的比率1/k的倒数。换言之,电流i5与i3的值之间的比率k等于单位元素1与比率k124的总和,比率k124是由电路110所消耗的电流i2的值与晶体管t145中的电流i1'之间的比率。因此,由端子130供应的电流i0、i4和i5的总和i0 i4 i5保持恒定,等于值(k 1)*i4,而无论电子电路110所消耗的电流i2的变化如何。
81.因此,搜索由电子芯片所消耗的电流i0 i5的变化以从中推断出电子电路110中存在的机密数据的攻击者将不会发现变化并且因此无法实现攻击。因此保护电子电路免受这种攻击。
82.根据第一方面,与图1的设备100的示例相比,保护电子电路免受上述攻击的电子电路电源设备和方法的实施例提供了对免受上述攻击的保护的改善和/或供应给电子电路的电流i2的更快变化和/或递送到电路的电压vdd的残余变化的减少。
83.根据第二方面,与图1的设备100的示例相比,保护电子电路免受上述攻击的电子电路电源设备和方法的实施例提供了更容易的实施方式和/或部件数量减少。
84.图2示意性地示出了根据第一方面的用于为设备200外部的电子电路110供电的设备200的实施例。电路110是上文关于图1所描述的类型。设备200和电路110优选地被包括在电子芯片内。
85.在所示出的示例中,设备200包括与图1的设备100的元件相同或类似的元件,被相同或类似地布置。下文将不再详细描述这种元件及其布局。仅突出显示差异。
86.设备200与图1的设备100的不同之处在于,在设备200中,图1的设备100的组件170用组件270替代。如同图1的设备100的组件170一样,组件270具有控制晶体管t160以通过作用于电流i3来调节节点150的电位和消耗作为电流i3的镜像的电流i5的功能。以与图1的设备100相同的方式,由组件270所消耗的电流i5被添加到由电子电路110和组件120所消耗的电流i0,以使得设备200和电路110所消耗的总电流在电路110的操作期间保持恒定。因此,设备200保护电路110免受攻击。
87.设备200的组件270与图1的设备100的组件170的不同之处在于:组件270包括与由晶体管t172限定的电流镜174的分支电串联的晶体管t210;图1的组件170的运算放大器178用运算放大器278替代。运算放大器278接收在漏极端子128与节点150之间的电位差,并且控制晶体管t210;以及位于晶体管t175的一侧上的晶体管t210的传导端子被耦合(优选地被连接)到电流镜174的晶体管t172和t160的栅极。换言之,晶体管t210将晶体管t172和t160的栅极耦合到施加电位vcc的节点130。电位vcc优选地是固定的,也就是说,相对于电位gnd恒定。
88.在所示出的示例中,晶体管t210属于p沟道mos类型。在该示例中,晶体管t210的源极被耦合(优选地被连接)到施加电源电位vcc的节点130。在该示例中,放大器278具有被耦合(优选地被连接)到端子128的非反相输入( )、被耦合(优选地被连接)到节点150的反相输入(-)和被耦合(优选地被连接)到晶体管t210的栅极的输出。
89.优选地,晶体管t175将晶体管t210和t172的漏极耦合在一起,换言之,晶体管t175与晶体管t210以及t172串联,并且位于晶体管t210与晶体管t172之间。
90.在操作中,放大器278作用于晶体管t210的栅极电位。由于晶体管t210将晶体管t172和t160的栅极耦合到施加电位vcc的节点130的事实,这导致对电流镜174的晶体管t172和t160的被耦合在一起的栅极的电位的作用。这作用于电流i3,以将节点150的电位调节到晶体管t127的漏极端子128的电位的值。晶体管t160因此被控制以通过作用于电流i3来调节节点150的电位。
91.与图1的设备100相比,放大器278的输出因此经由晶体管t210控制晶体管t172的栅极。如上文所提及,晶体管t172的尺寸通常大于晶体管t160的尺寸,换言之,晶体管t160小于晶体管t172。例如,晶体管t172和t160的尺寸比在大致50到大致200的范围内,并且优选地等于101。特别地,晶体管t210小于晶体管t175。
92.因此,与晶体管t210的杂散栅极电容相比,晶体管t172具有相对高的杂散栅极电容。由于放大器278的输出经由晶体管t210控制晶体管t172的事实,由放大器278对晶体管t172的控制比由图1的设备100的放大器178对晶体管t172的控制快。
93.因此,与图1的设备100相比,由设备200所消耗的电流i5更快地跟随由电路110所
消耗的电流i2的变化。
94.由于晶体管t210与晶体管t172串联的事实,在电流i2的变化瞬时导致在节点150的电位与晶体管t172的漏极的电位之间的差期间,放大器278和晶体管t210作用于晶体管t172的漏极电位以比在电路(诸如图1的设备的组件170)中更快地补偿该差异。在所示出的示例中,如果节点150的电位瞬时增加,那么晶体管t210变得更导电,这有助于增加晶体管t172的漏极电位。在所示出的示例中,如果节点150的电位瞬时降低,那么晶体管t210变得较不导电,这有助于降低晶体管t172的漏极电位。这种情况有助于具有比在电源设备中更快的电流i2以及电流i5的变化,在电源设备中,晶体管t160和t172的栅极的电位将经由不定位成与晶体管t172串联的晶体管来控制。
95.针对电流i5更快速地跟随电流i2的变化的事实减少了在电流i2改变值时由芯片所消耗的电流的瞬态残余变化的持续时间和幅度。针对电流i2的值的改变的相同速度,这种情况使得能够降低攻击者瞬时检测芯片所消耗的电流的这种残余变化的风险。因此改进了免于攻击的保护。针对给定的保护水平,也就是说,由芯片所消耗的电流的给定的残余变化水平,这种情况也使得由电子电路110所消耗的电流i2能够更快速地变化。电子电路110因此可以更快和/或通过增加运算放大器122的速度,可以向电路110提供更稳定的电压vdd。
96.根据第一方面的实施例不限于上文所描述的具体示例。在设备200中,组件120可以用被配置为控制晶体管t145的任何电路替代;并且递送节点150的电位的值,针对该值,晶体管t145中的电流i1'是由电路110所消耗的电流i2的镜像。
97.具体地,代替晶体管t145将节点150耦合到施加参考电位的端子132,可以提供将节点150耦合到施加电压vcc的端子130的晶体管,如下文关于图4所描述。流过被连接到节点150的导体251的电流i1'用朝向节点150流过被连接到节点150的导体的电流替代。
98.组件120和晶体管t145因此可以用被配置为使电流流过被连接到节点150的导体并且递送节点150的电位的值的任何电路替代,针对该值,电流是由电路110所消耗的电流i2的镜像。
99.图3示意性地示出了根据第二方面的设备300外部的电子电路110的电源设备300的实施例。电路110是上文关于图1所描述的类型。设备300和电路110优选地被包括在电子芯片内。设备300包括与图1的设备100的元件相同或类似的元件,这些元件不再详细描述。
100.设备300包括在施加电压vcc的端子130与施加参考电位gnd的端子132之间与电子电路110电串联的组件320。优选地,组件320相对于电路110位于施加电位vcc的端子130的一侧上。例如,组件320被连接到端子130。进一步地,组件320可以被耦合(优选地被连接)到施加参考电位gnd的端子132。组件320在由晶体管t121的漏极端子限定的节点134上将电压vdd递送到电路110。
101.组件320包括晶体管t121和运算放大器122,与图1的设备100的晶体管和运算放大器相同或类似,被相同或类似地布置。以与图1的设备100中相同的方式,运算放大器122和晶体管t121调节递送到电路110的电压vdd。
102.设备300包括通过晶体管t345被耦合到施加电压vcc的端子130的节点150。晶体管t345可以是p沟道mos类型。具体地,晶体管t345具有被耦合(优选地被连接)到节点150的漏极端子和被耦合(优选地被连接)到端子130的源极端子。
103.p沟道晶体管t121和t345形成电流镜346。晶体管t121的漏极端子134和节点150形成电流镜346的相应分支的端子。优选地,晶体管t121和t345的源极被耦合在一起,更优选地被连接在一起,并且晶体管t121和t345的栅极被耦合在一起,更优选地被连接在一起。由晶体管t121形成的电流镜346的分支在施加参考电源电压vcc的端子130与施加参考电位gnd的端子132之间与电子电路110电串联。
104.在操作中,由晶体管t345形成的电流镜346的分支使电流i1'通过被连接到节点150并且被耦合到电流镜346的导体351流向节点150。
105.设备300还包括将节点150耦合到施加参考电位gnd的端子132的电阻元件355。电阻元件355从节点150采样电流i4。换言之,电阻元件355使电流i4流过被连接到节点150的导体352。电阻元件355可以由电阻器或串联和/或并联的多个电阻器形成。
106.设备300包括将节点150耦合到施加电压vcc的端子130的晶体管t360。晶体管t360可以是p沟道mos类型,晶体管t360的漏极被耦合(优选地被连接)到节点150,并且晶体管t360的源极被耦合(优选地被连接)到端子130。
107.设备300还包括组件370。组件370耦合施加电压vcc的端子130与施加参考电压gnd的端子132。组件370接收在电流镜146(由节点150和134形成)的分支的端子的电位之间的差。
108.组件370包括与晶体管t360一起形成电流镜374的晶体管t372。晶体管t372可以是p沟道mos类型。晶体管t372可以具有其被耦合(优选地被连接)到施加电压vcc的端子130的源极。晶体管t372的漏极可以优选地通过晶体管t375被连接或耦合到施加参考电位的端子132。然后晶体管t375在端子130与端子132之间与电流镜374的晶体管t372串联。
109.优选地,组件370包括控制晶体管t375并且接收在电流镜374的晶体管的漏极电位之间的差的运算放大器376。例如,晶体管是n沟道mos类型,并且运算放大器376具有被耦合(优选地被连接)到节点150的反相输入(-)和被耦合(优选地被连接)到与晶体管t372以及t375的漏极彼此连接的节点377的非反相输入( )。节点377形成了由晶体管t372限定的电流镜374的分支的端子。
110.换言之,设备300的电流镜374、晶体管t375和放大器376分别对应于图1的设备100的电流镜174、晶体管t175和放大器176,其中电压符号已被交换,晶体管的沟道的n类型与p类型已被交换,并且端子130与132已被交换。
111.操作因此类似于关于图1所描述的操作。晶体管t360使电流i3通过被连接到节点150并且被耦合到电流镜374的导体353流向节点150。放大器376和晶体管t375将端子377的电位调节到节点150的电位的值。由晶体管t372形成的电流镜374的分支消耗电流i5,该电流是电流i3的镜像,由施加电位vcc的端子130供应。
112.设备300还包括运算放大器378。运算放大器378接收在节点150的电位与恒定值vcst之间的电位差。更具体地,运算放大器378具有被耦合(优选地被连接)到节点150的非反相输入( )以及接收具有恒定值vcst的电位的反相输入(-)。运算放大器378的输出被耦合(优选地被连接)到晶体管t360和t372的栅极。因此,运算放大器378作用于电流镜374的晶体管t360和t372的被耦合在一起的栅极的电位。
113.在操作中,运算放大器378通过作用于电流i3来将节点150的电位调节到恒定值vcst。
114.由于节点150的电位被调节到恒定值的事实,电流i4是恒定的。与图1的设备100相比,通过简单的电阻元件,恒定电流i4已经通过替代电流源155更简单地被获得,该恒定电流i4被提供以在电流源两端的电压变化时供应保持恒定的电流。
115.根据实施例,恒定值vcst是调节电压vdd的恒定值。在所示出的示例中,放大器378的非反相输入被耦合(优选地被连接)到施加电压vdd的节点134。在未示出的另一示例中,放大器378的非反相输入被耦合或连接到具有与电压vdd相同的值的电位(诸如电位vdd0)的节点,该节点例如是放大器122的非反相输入。
116.由于在其上调节使节点150的电位的恒定值vcst等于电压vdd的值的事实,由电流镜346流过导体351的电流i1是由电子电路110所消耗的电流i2的镜像。因此,电流i1是由端子132供应的电流i0'的镜像,电流i0'是电流i1'与i2的总和。更具体地,电流i1'验证关系i1'=i0'/(k346 1),其中k346是电流i2与i1'之间的比率。换言之,电流i1验证关系i1'=i0'/k',其中k'=k346 1。值k'可以在50到200的范围内,例如,等于101。
117.作为电流i0'的镜像的电流i1'因此已经流过被连接到节点150的导体351,而不使用部件,诸如图1的设备100的晶体管t123、t125和t127。因此,与设备(诸如图1的设备100)相比,设备300更容易形成且包括更少的部件。
118.提供晶体管t360和t372,以使得电流i5和i3具有等于常数k346的值的比率。换言之,在电流i5与电流i3之间的比率与电流i2与在电流i1'之间的比率相同。因此,作为电流i3和i5的总和的由端子130供应的电流i6与电流i3具有比率k,该比率是电流i1'与电流i0'的比率1/k的倒数。因此,由端子130供应的电流i0与i6的总和i0' i6保持恒定,等于k*i4,而无论由电子电路110所消耗的电流i2的变化如何。因此,电路110被保护免受上文所描述的攻击。
119.根据第二方面的实施例不限于上文所描述的具体示例。在设备300中,组件370可以用被配置为控制晶体管t360以将节点150的电位调节到恒定值vcst的任何电路替代;并且消耗作为流过晶体管t360的电流i3的镜像的电流i5,也就是说,从端子130和132中的一个端子到端子130和132中的另一个端子的运行电流i5,该电路是电流i3的镜像。
120.优选地,电路替代组件370包括与晶体管t360形成电流镜的晶体管,晶体管t360形成电流镜的分支。电流镜的另一分支消耗电流i5。在该另一分支中,漏极端子的电位被调节到恒定值vcst,以使得电流镜的两个漏极端子具有相同的电位。因此,在变型中,放大器376的反相输入不被连接或耦合到节点150,而是被连接或耦合到具有等于或被调节到恒定值vcst的电位的另一节点,诸如用于供应电压vdd的节点134和放大器122的反相输入。
121.进一步地,组件320可以用被配置为控制晶体管t345以在跨晶体管t345的电压具有恒定值vcst时使作为电流i2的镜像的电流i1'流经晶体管t345的任何电路替代。优选地,这种电路替代组件320包括与晶体管t345形成电流镜的晶体管,晶体管t345形成电流镜的分支。在电流镜的另一分支中,漏极端子的电位被调节到恒定值vcst,以使得电流镜的两个漏极端子具有相同的电位。
122.具体地,代替晶体管t345将节点150耦合到施加电位vcc的端子130,将节点150耦合到施加参考电位gnd的端子132的晶体管(诸如晶体管t145(图1))可以被提供。以与晶体管t345相同的方式,晶体管t145使电流流经被连接到节点150的导体。因此,实施例包括与图1的设备100的元件相同的元件,其中不同之处在于:放大器178(图1)在其反相输入处接
收恒定值vcst;提供了能够将晶体管t127的漏极端子128的电压调节到恒定值vcst的元件,其与晶体管t127和t125串联;并且,优选地,电流源155由电阻元件形成,这能够简化电流源155。
123.组件320和晶体管t145因此可以用被配置为当节点150的电位具有恒定值vcst时使电流流过被连接到节点150的给定导体的任何电路替代。
124.进一步地,电阻元件355可以用能够在跨电流源的电压具有恒定值vcst时获得恒定电流i4的任何电流源替代。具体地,电阻元件355不必受益于不使用部件(诸如晶体管t123、t125和t127(图1))的上文所提及的优点。
125.图4示意性地示出了组合第一方面与第二方面的用于为电子设备110供电的设备400的实施例。电路110是上文关于图1所描述的类型。设备400和电路110优选地被包括在电子芯片内。
126.在所示出的示例中,设备400包括与图3的设备300的元件相同或类似的元件,被相同或类似地布置。下文将不再详细描述这些元件及其布局。仅突出显示差异。
127.设备400与图3的设备300的不同之处在于,在设备400中,设备300的组件370被组件470替代。如同设备300的组件370一样,组件470具有控制晶体管t360以通过作用于电流i3来调节节点150的电位和消耗作为电流i3的镜像的电流i5的功能。因此,设备400保护电路110免受攻击。
128.设备400的组件470与图3的设备300的组件370的不同之处在于:组件370包括与晶体管t372电串联的晶体管t410;图3的组件的运算放大器378用运算放大器478替代。运算放大器478接收在恒定值vcst与节点150的电位之间的差,并且控制晶体管t410;以及位于晶体管t375的一侧上的晶体管t410的传导端子412被耦合(优选地被连接)到电流镜374的晶体管t372以及t360的栅极。
129.在所示出的示例中,晶体管t410是n沟道mos类型。在该示例中,晶体管t410的源极被耦合(优选地被连接)到施加参考电位gnd的端子132。在该示例中,放大器478具有被耦合(优选地被连接)到端子134或施加等于或调节至恒定值的节点的非反相输入( );被耦合(优选地被连接)到节点150的反相输入(-);以及被耦合(优选地被连接)到晶体管t410的栅极的输出。换言之,晶体管t410将晶体管t372以及t360的栅极耦合到施加固定电位gnd的节点132。
130.在操作中,放大器478作用于晶体管t410的栅极电位。这种情况引起对晶体管t360中的电流i3的作用,以将节点150的电位调节到恒定值vcst。晶体管t360因此被控制以通过作用于电流i3来调节节点150的电位。
131.与图3的设备300相比,在设备400中,放大器478的输出因此经由晶体管t410控制晶体管t372的栅极。晶体管t410小于晶体管t372。以与图2的设备200相同的方式,由放大器478对晶体管t372的控制比由图3的设备300的放大器378对晶体管t372的控制快。
132.以与图2的设备200相同的方式,在设备400中,与图3的设备300相比,由于晶体管t372的控制更快的事实并且由于晶体管t410与晶体管t372串联的事实,由设备400所消耗的电流i5更快地跟随由电路110所消耗的电流i2的变化。与图3的设备300相比,这种情况提供了免于攻击的保护的改进和/或供应给电子电路的电流i2的更快变化和/或递送到电路的电压vdd的残余变化的减少。
133.已经描述了各种实施例和变型。本领域的技术人员将理解,可以组合这些实施例的某些特征,并且本领域的技术人员将容易想到其他变型。具体地,尽管上文已经描述了正电压vcc和vdd,但是本领域的技术人员能够使上文所描述的实施例(例如,通过交换以晶体管的n和p沟道导电类型、通过交换运算放大器的反相和非反相输入以及通过使电流的方向反相)适于负电压vcc和/或vdd。
134.进一步地,已经描述了实施例,其中晶体管由运算放大器控制。根据放大器的电源电压以及放大器和晶体管的性质,实施一个或多个晶体管的n和p沟道导电类型被交换的实施例将在本领域的技术人员的能力范围内,(多个)相关放大器的反相和非反相输入被交换。
135.最后,基于上文给出的功能指示,所描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域的技术人员的能力范围内。
136.这种更改、修改和改进旨在作为本公开的一部分,并且旨在落入本发明的精神和范围内。因此,前述描述仅作为示例,而并不旨在进行限制。本发明仅如所附权利要求书和其等同物中所限定地限制。
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