一种光检测电路、方法及设备与流程

1.本技术涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种光检测电路、方法及设备。


背景技术：

2.随着信息技术的发展，信息安全问题越发引起重视。而安全芯片作为信息系统安全性的基础保障手段，其自身的安全对于信息系统至关重要。安全芯片受到多种多样的安全威胁，其中，光攻击技术具有不受电磁场影响、抗干扰能力强、无感知等优势，较为隐蔽，另一方面，由于光电特性是集成电路中器件的本征特性，光攻击往往行之有效，由此，光攻击给安全芯片带来的安全威胁尤为需要重视。
3.目前，通常利用光电探测器将光学信息转换为电子信息，通过电子技术对光学信号进行检测，从而判断位于光检测电路检测位置的安全芯片是否受到光攻击，实现对安全芯片的防护。然而，通常用作光电探测器的尺寸较小的光电二极管所产生的暗电流会随温度升高剧烈变化，导致温度较高时光检测电路的光强检测结果高于检测位置的实际光强，从而出现对光检测电路检测位置是否受到光攻击的误判，使得光检测电路的可靠性较低。
4.由此，如何提高光检测电路的可靠性，实现较为精准的检测光检测电路所检测位置的光强，成为当前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.基于上述问题，本技术提供了一种光检测电路、方法及设备，可以提高光检测电路的可靠性，较为精准的检测光检测电路所检测位置的光强。
6.本技术实施例公开了如下技术方案：第一方面，本技术提供了一种光检测电路，所述电路包括：光电转换模块、放大模块、温度补偿模块以及电流比较模块；所述光电转换模块、所述放大模块以及所述电流比较模块串联，所述温度补偿模块的第一端连接电源线路，所述温度补偿模块的第二端连接所述光电转换模块的第一端，所述光电转换模块的第二端与所述电流比较模块的第二端接地；所述光电转换模块，用于产生光电转换电流，所述光电转换电流包括由光信号转换的第一电流和随环境温度变化的第二电流；所述温度补偿模块，用于产生抵消所述第二电流的补偿电流；所述放大模块，用于放大所述光电转换模块输入的第二电流被所述温度补偿模块产生的所述补偿电流抵消后的光电转换电流，输出第三电流；所述电流比较模块，用于比较所述第三电流和预先配置的基准电流的大小，输出比较结果；所述比较结果用于表示所述光电转换模块所处环境的光强是否超出预设的光强阈值。
7.可选地，所述放大模块包括：第一晶体管和第二晶体管；所述第一晶体管与所述第二晶体管连接为电流镜，所述第二晶体管的发射极面积
大于所述第一晶体管的发射极面积；所述电流镜用于放大所述光电转换模块输入的所述第一电流，输出第三电流。
8.可选地，所述光电转换模块在所述环境温度变化范围内产生的第二电流的第一变化曲线与所述温度补偿模块在所述环境温度变化范围内产生的电流的第二变化曲线的拟合度不小于预设的参考阈值。
9.可选地，所述温度补偿模块，包括：mos器件。
10.可选地，所述电流比较模块，包括：电流比较器和基准电路；所述电流比较器的第一输入端连接所述放大模块的输出端，所述电流比较器的第二输入端连接所述基准电路的第二端，所述基准电路的第一端接地；所述基准电路，用于提供基准电流；所述电流比较器，用于比较所述放大模块输出的所述第三电流和所述基准电路提供的所述基准电流的大小，输出比较结果。
11.可选地，所述电路还包括：报警模块；所述报警模块的输入端连接所述电流比较模块的输出端；所述报警模块，用于在所述电流比较模块输出的比较结果为所述第三电流大于基准电流时，进行光检测报警。
12.第二方面，本技术提供了一种光检测方法，所述方法包括：获取光电转换电流，所述光电转换电流包括光电转换模块转换光信号得到的第一电流以及光电转换模块产生的随环境温度变化的第二电流；放大第二电流被温度补偿模块产生的补偿电流抵消后的光电转换电流，得到第三电流；比较所述第三电流和预先配置的基准电流的大小，输出比较结果；所述比较结果用于表示所述光电转换模块所处环境的光强是否超出预设的光强阈值。
13.可选地，所述比较所述第三电流和所述基准电流的大小，输出比较结果之后，所述方法还包括：若所述比较结果为所述第三电流大于所述基准电流，则进行光检测报警。
14.第三方面，本技术提供了一种光检测设备，其特征在于，所述光检测设备包括上述第一方面中任一项所述的光检测电路。
15.相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术提供了一种光检测电路，该电路包括：光电转换模块、放大模块、温度补偿模块以及电流比较模块；光电转换模块、放大模块以及电流比较模块串联，温度补偿模块的第一端连接电源线路，温度补偿模块的第二端连接光电转换模块的第一端，光电转换模块的第二端与电流比较模块的第二端接地；光电转换模块，用于产生光电转换电流，光电转换电流包括由光信号转换的第一电流和随环境温度变化的第二电流；温度补偿模块，用于产生抵消第二电流的补偿电流；放大模块，用于放大光电转换模块输入的第二电流被温度补偿模块产生的补偿电流抵消后的光电转换电流，输出第三电流；电流比较模块，用于比较第三电流和预先配置的基准电流的大小，输出比较结果；比较结果用于表示光电转换模块所处环境的光强是否超出预设的光强阈值。由此，通过使温度补偿模块产生的补偿电流抵消光电转换模块产生的第二电流，减小了高温下较大的第二电流对电流的比较结果的影响，
也即减小了第二电流对光检测结果的影响，可以提高光检测电路的可靠性，较为精准的检测光检测电路所检测位置的光强。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本技术实施例提供的一种光检测电路示意图；图2为本技术实施例提供的一种光电转换模块与温度补偿模块在环境温度变化范围内的电流变化曲线对比图；图3为本技术实施例提供的另一种光检测电路示意图；图4为本技术实施例提供的一种光检测方法流程图。
具体实施方式
18.正如前文描述，目前通常利用光电探测器将光学信息转换为电子信息，通过电子技术对光学信号进行检测，从而判断位于光检测电路检测位置的安全芯片是否受到光攻击，实现对安全芯片的防护。然而，通常用作光电探测器的尺寸较小的光电二极管所产生的暗电流会随温度升高剧烈变化，导致温度较高时光检测电路的光强检测结果高于检测位置的实际光强，从而出现对光检测电路检测位置是否受到光攻击的误判，使得光检测电路的可靠性较低。
19.有鉴于此，本技术提供了一种光检测电路，通过使温度补偿模块产生的补偿电流抵消光电转换模块产生的随温度变化的第二电流，减小了高温下较大的第二电流对电流的比较结果的影响，也即减小了第二电流对光检测结果的影响，可以提高光检测电路的可靠性，较为精准的检测光检测电路所检测位置的光强。
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
21.参见图1，该图为本技术实施例提供的一种光检测电路示意图，可用于检测电路是否受到光攻击，该电路包括：光电转换模块、放大模块、温度补偿模块以及电流比较模块。
22.光电转换模块、放大模块以及电流比较模块串联，温度补偿模块的第一端连接电源线路，温度补偿模块的第二端连接光电转换模块的第一端，光电转换模块的第二端与电流比较模块的第二端接地。
23.光电转换模块，用于产生光电转换电流，光电转换电流包括由光信号转换的第一电流和随环境温度变化的第二电流。
24.作为示例，光电转换模块包括光电二极管，光电二极管产生的电流为光电转换电流，其中，光电二极管产生的反向电流为第一电流，产生的暗电流为第二电流。光电二极管在反向电压下工作时，暗电流较为微弱，在有光照时，光电二极管的反向电流迅速增大，光
照强度越大，反向电流也越大，从而将光信号转换为第一电流。然而，在工艺尺度到达几十纳米甚至几纳米的情况下，光电二极管产生的暗电流随着环境温度的变化也将产生剧烈变化，总体上，环境温度越高，光电二极管产生的暗电流越大，也即第二电流越大。
25.温度补偿模块，用于产生抵消第二电流的补偿电流。
26.示例性地，温度补偿模块可以包括mos器件，mos器件在高温下会产生较大的泄漏电流，本技术实施例中，可以以泄漏电流作为补偿电流。泄漏电流主要由亚阈值电流、pn结反向饱和电流和栅极漏电流组成，温度升高，mos器件的阈值电压降低，亚阈值电流增大，同时pn结反向饱和电流与温度成指数正比关系，故当温度升高时，反向饱和电流增大，热载流子效应加强，栅极漏电流加大，泄漏电流随温度升高而升高，也即补偿电流随温度升高而升高。
27.可选地，温度补偿模块在环境温度变化范围内所产生的电流的变化曲线与光电转换模块在环境温度变化范围内所产生的电流的变化曲线的拟合度不低于预设的参考阈值。
28.示例性地，可以预先扫描温度变化范围内用作温度补偿模块的mos器件和用作光电转换模块的光电二极管各自在环境温度变化范围内的电流变化曲线，如图2所示，光电二极管在环境温度变化范围内产生的第二电流的变化曲线为第一变化曲线i1，mos器件在环境温度变化范围内产生的电流的变化曲线为第二变化曲线i2，从而可以基于光电二极管和mos器件各自在环境温度变化范围内的电流变化曲线。
29.为了使温度补偿模块在环境温度变化范围内产生的补偿电流可以较好地抵消光电转换模块在环境温度变化范围内产生的第二电流，可以通过例如线性回归检验等方式计算度补偿模块与光电转换模块各自在环境温度变化范围内所产生的电流的变化曲线的拟合度，可以预先设置一个拟合度的参考阈值，若拟合度不低于该预设的参考阈值，则可以认为温度补偿模块所产生的补偿电流可以在环境温度变化范围内抵消光电转换模块所产生的第二电流，从而选择电流变化曲线与光电二极管较为一致的mos器件作为温度补偿模块，使得mos器件产生的补偿电流可以更好地抵消光电二极管产生的随环境温度变化的第二电流。
30.放大模块，用于放大光电转换模块输入的第二电流被温度补偿模块产生的补偿电流抵消后的光电转换电流，输出第三电流。
31.放大模块的第二端接地，放大模块的输入端可以接收光电转换模块产生的第一电流。具体地，光电转换模块产生第一电流和第二电流，其中，第二电流被温度补偿模块产生的补偿电流抵消，放大模块的输入端接收到的电流将为第一电流，第一电流经放大模块放大，从放大模块的输出端输出为第三电流。
32.电流比较模块，用于比较第三电流和预先配置的基准电流的大小，输出比较结果；比较结果用于表示光电转换模块所处环境的光强是否超出预设的光强阈值。
33.示例性地，电流比较模块内部可以预先配置基准电流，基准电流的大小可以基于所需检测的光强下光电转换模块产生的第一电流大小以及放大模块的放大倍数进行配置，电流比较模块的输入端可以接收放大模块的输出端输出的第三电流，并比较第三电流和预先配置的基准电流的大小，并输出比较结果，比较结果用于表示光电转换模块所处环境的光强是否超出预设的光强阈值。
34.作为示例，可以预先设置光强阈值，若光电转换模块所处的环境的光强超出该阈
值，则可以认为光电转换模块所处的环境面临光攻击的威胁或正在遭受光攻击。由此，若比较结果为第三电流大于基准电流，则表示光电转换模块检测到了超出预设的光强阈值的光强，也即可以表示光电转换模块所处的环境面临光攻击的威胁或正在遭受光攻击。
35.由此，本技术实施例通过使温度补偿模块产生的补偿电流抵消光电转换模块产生的第二电流，减小了高温下较大的第二电流对电流的比较结果的影响，也即减小了第二电流对光检测结果的影响，可以提高光检测电路的可靠性，较为精准的检测光检测电路所检测位置的光强。
36.参见图3，该图为本技术实施例提供的另一种光检测电路示意图，该电路中，以光电二极管作为光电转换模块，以pmos管作为温度补偿模块，以连接为电流镜的第一晶体管和第二晶体管作为放大模块，以基准电路和电流比较器作为电流比较模块。
37.其中，光电二极管的阴极作为光电转换模块的第一端，光电二极管的阳极作为光电转换模块的第二端；pmos管的漏极作为温度补偿模块的第一端，pmos管的源极作为温度补偿模块的第二端；第一晶体管m1的集电极作为放大模块的输入端，第二晶体管m2的集电极作为放大模块的输出端；电流比较器的第一输入端作为电流比较模块的输入端。
38.由此，光电二极管的阳极接地，光电二极管的阴极连接第一晶体管m1的集电极，第二晶体管m2的集电极连接电流比较器的第一输入端，基准电路的第二端连接电流比较器的第二输入端，基准电路的第一端接地，pmos管的漏极连接电源线路，pmos管的源极连接光电二极管的阴极，pmos管的栅极接地。
39.示例性地，第二晶体管的发射极面积大于第一晶体管的发射极面积，第一晶体管与第二晶体管连接为电流镜。
40.可选地，第一晶体管和第二晶体管可以是金属-氧化物-半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor, mos)，也可以是双极结型晶体管(bipolar junction transistor, bjt)。
41.本技术实施例以第一晶体管和第二晶体管是bjt为例，第一晶体管m1的集电极作为放大模块的输入端，光电二极管的阴极连接第一晶体管m1的集电极，第一晶体管m1的基极和集电极相连，第一晶体管m1的发射极连接电源线路，第二晶体管m2的基极与第一晶体管m1的基极相连接，第二晶体管m2的集电极作为放大模块的输出端连接电流比较器的第一输入端，第二晶体管m2的发射极连接电源线路。由此，第一晶体管m1与第二晶体管m2连接为电流镜，电流镜用于将光电转换模块产生的第一电流放大为第三电流后输出。
42.示例性地，第一晶体管m1的发射极面积和第二晶体管m2的发射极面积的比例可以为1：n（n》1），从而使光电二极管转换光信号得到的第一电流可以经放大模块放大n倍，放大模块可以输出将第一电流放大n倍后得到的第三电流。
43.本技术实施例中，电流比较模块包括电流比较器和基准电路。电流比较器的第一输入端连接放大模块的输出端，电流比较器的第二输入端连接基准电路的第二端，基准电路的第一端接地。
44.基准电路用于提供基准电流。例如，可以基于光电转换模块在感应到可能为光攻击的光强时产生的第一电流和放大模块的放大倍数设置所需的基准电流的大小。作为示例，基准电路可以包括基准源ib1和可配置电路p2，基准源ib1通过可配置电路p2之后可以得到大小符合需求的基准电流。基准电路的第二端是其输出端，基准电流从基准电路的第二
端输出，流至电流比较器的第二输入端。此外，基准电路也可以是能够提供所需的基准电流的恒流源。
45.电流比较器的第一输入端连接放大模块的输出端，可以接收放大模块输出的第三电流，从而比较放大模块输出的第三电流和基准电路提供的基准电流的大小，输出比较结果，若比较结果为第三电流大于基准电流，则可以表示光电转换模块检测到的光强超出正常范围，即可以认为光电转换模块所处环境面临光攻击的威胁，或正在遭受光攻击。
46.可选地，在本技术提供的另一些实施例中，光电转换模块可以包括多个光电二极管，使光检测电路可以检测多个点位的光强。
47.可选地，在本技术提供的又一些实施例中，该电路还可以包括：报警模块。
48.报警模块的输入端连接电流比较模块的输出端，用于在电流比较模块输出的比较结果为第三电流大于基准电流时，进行光检测报警。
49.示例性地，报警模块可以包括蜂鸣器，在电流比较模块输出的比较结果为第三电流大于基准电流时，通过蜂鸣进行光检测报警；报警模块也可以包括处理器，在电流比较模块输出的比较结果为第三电流大于基准电流时，在电子设备上显示报警信息，进行光检测报警。
50.可选地，在本技术提供的再一些实施例中，放大模块可以是电流放大器。
51.参见图4，该图为本技术实施例提供的一种光检测方法流程图，可用于光检测设备，该方法包括：s401：获取光电转换电流，光电转换电流包括光电转换模块转换光信号得到的第一电流以及光电转换模块产生的随环境温度变化的第二电流。
52.s402：放大第二电流被温度补偿模块产生的补偿电流抵消后的光电转换电流，得到第三电流。
53.示例性地，光电转换模块在环境温度变化范围内产生的第二电流的第一变化曲线与温度补偿模块在环境温度变化范围内产生的电流的第二变化曲线的拟合度不小于预设的参考阈值，从而可以使温度补偿模块在环境温度变化范围内产生的补偿电流可以较好地抵消光电转换模块在环境温度变化范围内产生的第二电流，光电转换电流中的第二电流被补偿电流抵消后，光电转换电流相当于第一电流，也即放大第一电流，得到第三电流。
54.s403：比较第三电流和预先配置的基准电流的大小，输出比较结果。
55.比较结果用于表示光电转换模块所处环境的光强是否超出预设的光强阈值，若比较结果为第三电流大于基准电流，则表示光电转换模块所处环境的光强超出预设的光强阈值。
56.由此，本技术实施例通过使温度补偿模块产生的补偿电流抵消光电转换模块产生的第二电流，减小了高温下较大的第二电流对电流的比较结果的影响，也即减小了第二电流对光检测结果的影响，可以提高光检测电路的可靠性，较为精准的检测光检测电路所检测位置的光强。
57.可选地，在本技术提供的另一些实施例中，在比较第三电流和预先配置的基准电流的大小，输出比较结果之后，该光检测方法还包括：若比较结果为第三电流大于基准电流，则进行光检测报警。
58.本技术还提供了一种光检测设备，该光检测设备包括上述光检测电路。
59.需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法及设备实施例而言，由于其基本相似于电路实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见电路实施例的部分说明即可。以上所描述的方法及设备实施例仅仅是示意性的，可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
60.以上所述，仅为本技术的一种具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。