一種用于微弱光探測的帶純數(shù)字化輸出的電容跨阻放大器電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光探測領(lǐng)域，尤其涉及一種用于微弱光探測的帶純數(shù)字化輸出的電容跨阻放大器電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)的日趨成熟，面向集成電路與信息系統(tǒng)敏感信息獲取方法日漸增多，一般可分為非入侵式攻擊和入侵式攻擊。其中，入侵式攻擊通過開蓋、鉆孔、腐蝕等手段實現(xiàn)對芯片封裝的破壞，利用拍照和微探針等技術(shù)，提取版圖、密碼等重要信息，而封裝的破壞則會使芯片置于光照之下。因此，為了增強芯片或者系統(tǒng)的抗攻擊能力，往往會設(shè)計微弱光探測器感測開蓋、鉆孔等信息，為芯片或系統(tǒng)提供預(yù)警信號。
[0003]考慮到開蓋、鉆孔等可能發(fā)生在微弱光強之下，因此所設(shè)計的光探測器須實現(xiàn)在光照強度大于某一微弱光強時發(fā)出報警信號。而在微弱光照下，產(chǎn)生的光生電流較小，暗電流對其影響較大，因此考慮使用電容跨阻放大器(CTIA)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對光照強度的檢測。
[0004]常見的基于CTIA的光探測電路如圖1，它是由運放和反饋電容以及開關(guān)構(gòu)成的一種復(fù)位積分型光探測電路，探測器利用半導(dǎo)體的光生福特效應(yīng)，即當PN結(jié)用一定波長的光照射時，由于內(nèi)建電勢場在PN結(jié)內(nèi)部產(chǎn)生光生電壓，如果將PN結(jié)接入回路中，即會出現(xiàn)光生電流的現(xiàn)象。其原理簡述如下:當RESET信號為高時，開關(guān)S。導(dǎo)通，進入復(fù)位模式，電容C。被復(fù)位，此時SELECT為低，開關(guān)S:斷開，C i上保存著上一個積分時期的積分值；當RESET信號為低時，開關(guān)S。斷開，SELECT信號為高，開關(guān)S。閉合，進入積分模式，C:上的電壓持續(xù)上升，直到下一個復(fù)位周期開始為止，常見的基于CTIA的光探測電路的輸出波形如圖2。為了將該波形轉(zhuǎn)換成高低電平式的信號，通常在開關(guān)31后面加兩級反相器如圖3，光強大小體現(xiàn)在PWM信號的占空比上，占空比越大說明光照強度越強。該結(jié)構(gòu)在臨界光強時輸出為占空比50%的方波，而在臨界光強之下時輸出為低電平，輸出波形如圖4。
[0005]相比基于CTIA的光探測電路，加兩級反相器后的電路結(jié)構(gòu)具有輸出信號為數(shù)字化PWM的優(yōu)點。但由于該電路的用途為探測微弱光，為了便于后續(xù)電路對報警信號的處理，理想的輸出報警信號為純數(shù)字化輸出，而PWM信號則需要使用計數(shù)器等將占空比信息轉(zhuǎn)換成高電平或者低電平信號，而這樣做一方面增加了系統(tǒng)復(fù)雜性，另一方面增加了系統(tǒng)功耗。因此需要一種用于微弱光探測的新型帶純數(shù)字化輸出的CTIA結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為要解決的上述問題，本發(fā)明提供一種用于微弱光探測的帶純數(shù)字化輸出的電容跨阻放大器電路。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種用于微弱光探測的帶純數(shù)字化輸出的電容跨阻放大器電路，其特征在于包括信號產(chǎn)生電路、基于CTIA的光探測電路和兩級反相器，所述信號產(chǎn)生電路、所述基本CTIA電路和所述兩級反相器依次連接。
[0008]所述信號產(chǎn)生電路包括用于產(chǎn)生尖脈沖式的采樣信號SELECT電路和方波復(fù)位信號RESET電路。
[0009]所述采樣信號SELECT電路的輸入端輸入初始方波信號，所述初始方波信號經(jīng)過第一延遲單之后送給異或門的一個輸入端，所述異或門另一個輸入端則為所述初始方波信號，所述異或門輸出為脈沖信號，所述脈沖信號的頻率為所述初始方波信號的2倍，所述脈沖信號的脈沖寬度由所述第一延遲單元決定；所述脈沖信號再與所述初始方波信號作與運算得到采樣信號SELECT，所述采樣信號SELECT具有和所述初始方波信號相同頻率，所述采樣信號SELECT與所述初始方波信號的上升沿同時到達。
[0010]所述方波復(fù)位信號RESET電路輸入端輸入所述初始方波信號，所述初始方波信號經(jīng)過第一延遲單元、第二延遲單元和第三延遲單元產(chǎn)生方波復(fù)位信號RESET，所述方波復(fù)位信號RESET的上升沿與所述采樣信號SELECT的下降沿的時間差第二延遲單元和第三延遲單元引起的延遲。
[0011]所述第一延遲單元、所述第二延遲單元和所述第三延遲單元為相同單元或不同單元。本發(fā)明的有益效果:通過該新型CTIA結(jié)構(gòu)，在探測微弱光時，可以實現(xiàn)純數(shù)字化輸出，便于后續(xù)電路進行處理。
【附圖說明】
[0012]圖1是常見基于CTIA的光探測電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是圖1的輸出波形。
[0014]圖3是帶兩級反相器的CTIA結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4是圖3的輸出波形。
[0016]圖5是本發(fā)明電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖6是本發(fā)明強光下的時序圖。
[0018]圖7是本發(fā)明弱光下的時序圖。
[0019]圖8是本發(fā)明無光下的時序圖。
[0020]圖9是本發(fā)明的信號產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖10是圖9中延遲單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖1對本發(fā)明的一種【具體實施方式】做出說明。
[0023]本發(fā)明涉及一種用于微弱光探測的帶純數(shù)字化輸出的電容跨阻放大器電路，其特征在于包括信號產(chǎn)生電路、基于CTIA的光探測電路和兩級反相器，信號產(chǎn)生電路、基本CTIA電路和兩級反相器依次連接。
[0024]信號產(chǎn)生電路包括用于產(chǎn)生尖脈沖式的采樣信號SELECT電路和方波復(fù)位信號RESET電路。采樣信號SELECT電路的輸入端輸入初始方波信號，初始方波信號經(jīng)過第一延遲單之后送給異或門的一個輸入端，異或門另一個輸入端則為初始方波信號，異或門輸出為脈沖信號，脈沖信號的頻率為初始方波信號的2倍，脈沖信號的脈沖寬度由第一延遲單元決定；脈沖信號再與初始方波信號作與運算得到采樣信號SELECT，采樣信號SELECT具有和初始方波信號相同頻率，采樣信號SELECT與初始方波信號的上升沿同時到達。
[0025]方波復(fù)位信號RESET電路輸入端輸入初始方波信號，初始方波信號經(jīng)過第一延遲單元、第二延遲單元和第三延遲單元產(chǎn)生方波復(fù)位信號RESET，方波復(fù)位信號RESET的上升沿與采樣信號SELECT的下降沿的時間差第二延遲單元和第三延遲單元引起的延遲。第一延遲單元、第二延遲單元和第三延遲單元為相同單元或不同單元。
[0026]具體地，圖5是本發(fā)明電路的結(jié)構(gòu)示意圖，用于微弱光探測的帶純數(shù)字化輸出的電容跨阻放大器電路，包括信號產(chǎn)生電路、基于CTIA的光探測電路和兩級反相器，信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生一個尖脈沖式的采樣信號SELECT電路和經(jīng)過延遲的方波復(fù)位信號