具体实施方式

图1示出了测量系统100的例子。系统100包括具有传感器接口102和受试装置电容器108(即，测量电容器)的无源RFID标签。如上文所提及的，篡改检测装置通常包括耦合到电容器的集成电路(即，芯片)。湿度等物理参数的传感器也可如此。所述集成电路可例如包括在射频识别(RFID)标签或近场通信(NFC)标签中。在操作中，电容器上电容的变化可指示产品上的篡改尝试或感测到的物理参数的变化，并且指示这种篡改尝试的信息可存储在集成电路中。随后，可通过RFID读取器或NFC读取器读出此信息。可替换的是，读取器可通过向标签发送命令而触发所述标签对受试装置电容器108进行测量；随后标签可将测量结果传输回读取器而不将测量结果存储在集成电路中。可通过测量电容器上的电压斜率来检测电容的变化。当电容值因物理参数的篡改或变化而改变时，因为在测量期间所注入的电流保持基本上相同：ΔV/Δt＝I/C，因此电压斜率发生变化。图1中所示的无源RFID标签102包含所阐述种类的集成电路104(即，芯片)，以及天线106。此外，受试装置电容器108为所阐述种类的测量电容器的例子。外部RFID读取器(未示出)可被配置成通过RFID标签102的天线106从RFID标签读出数据。应注意，电容器与芯片之间的耦合可被称为传感器接口。

用充电电流和参考电压来测量受试装置电容器108上电容的变化。然而，这些充电电流和参考电压可能易受变化(即，公差)的影响，例如，在不同集成电路之间存在的与工艺、电压、温度和时间相关的变化。这些变化限制了测量可实现的精确性。当前公开的系统和方法有助于提高测量的精确性。

图2示出了测量系统200的示意性实施例。测量系统200包括测量电容器202(即，受试装置电容器)和集成电路204。集成电路204包括电流源206和参考电容器208。测量电容器202可包括在外部产品(未示出)中或附接到外部产品，例如瓶塞(其可能被篡改)，或者所述测量电容器202可被配置成感测物理或环境参数。根据本公开，集成电路204被配置成使用电流源206在测量电容器202中注入第一电流，并且确定测量电容器202上的所得电压达到电压阈值的第一时间量。此外，集成电路204被配置成使用同一电流源206在参考电容器208中注入第二电流，并且确定参考电容器208上的所得电压达到相同阈值电压的第二时间量。此外，集成电路204被配置成使用第一时间量与第二时间量之间的差来检测测量电容器上电容的变化。

以此方式，能提高电容测量的精确性。具体地说，应用差分测量法抵消了与工艺、电压、温度和时间相关的变化，因为这两种测量都以相同的方式受所述变化影响。相应地，两个测量路径使用来自同一电流源的电流：外部测量电容器202通过第一测量路径充电，而内部参考电容器208通过第二测量路径充电。由于两种测量都从相同的源电流驱动所述测量的测量电流，因此测量电流的变化将以相同的方式影响这两种测量。电压阈值也是如此。因此，这些影响彼此抵消。通过确定到达电压阈值所需的时间量来执行测量电容器202和参考电容器208上电容的测量。因为就IC 204内的参考电容器208上的电容不受应检测的外部事件(例如，物理参数的篡改或变化)影响而言，参考电容器208上的电容保持基本上相同，所以通过比较测量电容器202所需的时间量与参考电容器208所需的时间量，能易于检测测量电容器202上电容的变化。例如，如果差小于预定阈值，将假设测量电容器上的电容尚未改变，并且如果差大于预定阈值，将假设测量电容器上的电容已改变。

图3示出了测量方法300的示意性实施例。方法300包括以下步骤。在302处，集成电路(IC)使用电流源在测量电容器中注入第一电流，并且确定测量电容器上的所得电压达到电压阈值的第一时间量。在304处，IC使用同一电流源在参考电容器中注入第二电流，并且确定参考电容器上的所得电压达到相同电压阈值的第二时间量。此外，在306处，IC使用第一时间量与第二时间量之间的差来检测测量电容器上电容的变化。例如，这些步骤可由集成电路的控制器来执行或控制。如上文所解释的，以此方式，能提高电容测量的精确性。

在一个或多个实施例中，集成电路被配置成在测量电容器中注入第一电流的同时在参考电容器中注入第二电流。通过同时给测量电容器和参考电容器充电，测量系统可随时间推移不受电流变化或噪声耦合的影响。因此，能进一步提高电容测量的精确性。

在一个或多个实施例中，第一电流是可配置电流，并且第二电流是恒定电流。换句话说，第一电流可为可调节的，这有助于使内部电容器(即，参考电容器)的充电斜率与应被测量电容的外部电容器(即，测量电容器)的充电斜率匹配。因此，在一个或多个实施例中，第一电流被配置成使得测量电容器上的电压斜率与参考电容器上的电压斜率基本上相同。以此方式，可进一步提高电容测量的精确性。在实际有效的实施方式中，在集成电路被校准后确定第一电流的值。此外，在一个或多个实施例中，将第一电流的确定值存储在集成电路的非易失性存储器中。这有助于在断电时检索所述确定值。应注意，由于标签可能是由现场供电的装置，因此电力可能仅在短时间内可用。此外，在一个或多个实施例中，第一电流的确定值是导致第一时间量与第二时间量之间的最小差的值，其中所述最小差被存储为非易失性存储器中的校准偏移。以此方式，可进一步提高电容测量的精确性。具体地说，校准偏移可反映由可调节电流的有限粒度引起的量化误差。因此，可进行校准步骤以发现匹配测量斜率(即，相应电容器的充电斜率或电压斜率)所需的正确电流设置，并且检测由可调节电流的有限粒度引起的量化误差。在实际有效的实施方式中，集成电路另外包括用于确定第一时间量和第二时间量的计数器。此外，在一个或多个实施例中，所述计数器在达到触发电压后开始计数，并且在达到电压阈值后停止计数。如将在下文参考图4解释的，等到达到触发电压后进行计数降低了接地电平的不精确性，从而进一步改进测量。

在一个或多个实施例中，集成电路另外被配置成：确定测量电容器上的所得电压达到另外的电压阈值的第三时间量，确定参考电容器上的所得电压达到所述另外的电压阈值的第四时间量，并且使用第三时间量与第四时间量之间的差来检测测量电容器上电容的变化。以此方式，可将测量电容器和参考电容器的电压斜率分段，这可进一步提高测量精确性。具体地说，另外的电压阈值可为触发电压与(最终)电压阈值之间的中间电压阈值。由此，形成了两个分段。技术人员将了解，就可使用另外的中间阈值电压而言，可通过延伸此实施例来形成更多的分段。在这种情况下，将互相比较另外的时间量，特别是比较相应电容器上的所得电压(即，由所注入的第一电流和第二电流产生的电压)达到另外的中间阈值电压的时间量。应注意，2018年9月6日提交的标题为“用于检测产品篡改的系统和方法(System and method for detecting tampering with a product)”的申请号为18192899.5的欧洲专利申请的篡改检测内容中已经描述了分段的原理。

更具体地说，可通过使用不同阈值电压(例如，起始、中间和终止电压)来实现分段。注入到相应电容器中的电流保持相同，但计数器值可多次读出。以此方式，将电压斜率分段。具体地说，如果阈值电压等距分布，则对于每个电压斜率，期望相等的计数器值。借助于比较器，可检测到是否达到特定阈值电压。具体地说，比较器可被配置成采用不同的阈值电压(即，参考电压)作为输入，或可提供采用特定中间阈值电压作为输入的附加比较器。

图4示出了测量系统400的另一示意性实施例。系统400可被分成模拟域402和数字域414。模拟域402包含测量电容器(即，受试装置电容器)，以及集成电路的模拟组件，所述模拟组件通过感应垫耦合到测量电容器。数字域414包含集成电路的数字组件。模拟域402包括电流参考404、连接到电源电压的电流镜406、电压参考408，以及比较器410、412。电流参考404和电流镜406实施所阐述种类的电流源。数字域414包含数字逻辑416和时间参考418。集成电路可处于校准状态和测量状态。在校准状态下，集成电路被校准。更具体地说，在此状态下，确定用于测量电容器的电流设置，并且确定校准偏移。在测量状态下，检测测量电容器上电容的变化。

在实际有效的实施方式中，集成电路在测量状态下可如下操作。可通过将两个电容器放电到零来开始测量。一旦释放放电开关，内部参考电容器将通过参考电流(即，第二电流)充电，而外部电容器将用先前定义的外部电流(即，在校准状态下确定的第一电流)充电。一旦达到某一参考电压(即，触发电压)，计数器将开始计数，直至达到最终参考电压(即，电压阈值)为止。针对两个测量路径使用独立的计数器。不在释放放电开关的同时启动计数器降低了接地电平的不精确性，从而进一步改进了测量。由于两种测量都从相同的源电流驱动所述测量的测量电流，因此测量电流的变化将以相同的方式影响这两种测量。电压参考也是如此。因此，那些影响彼此抵消。另外，可选择多个参考电压(即，另外的电压阈值)来进一步将测量斜率分段。当测量完成时，可评估加上校准偏移的两个计数器值之间的差。可定义变化检测阈值，所述阈值指示假定测量电容器上的电容已针对哪个计数器差发生了变化。由于组件不完全匹配，因此只能获得一定的分辨率，并且变化检测阈值应选择为高于可实现的最小精确性。

在实际有效的实施方式中，集成电路在校准状态下可如下操作。在校准期间，进行测量并且调节测量电流直到两个计数器之间的差最小为止。应注意，逐次逼近算法将给出得到两个计数器之间的最小差所需的最少量的测量步骤。用于对外部测量电容器(DUT)充电的电流设置存储在非易失性存储器中，并且两个计数器之间的差值也存储在其中。此差可用作校准偏移以补偿由可用电流设置的有限量引起的量化误差。

应注意，已经参考不同的主题描述了上述实施例。具体地说，可能已经参考方法类的权利要求描述了一些实施例，而可能已经参考设备类的权利要求描述了其它实施例。然而，本领域的技术人员将从上述内容得出，除非另有指示，否则除属于一种类型的主题的特征的任何组合外，与不同主题相关的特征的任何组合，特别是方法类的权利要求的特征和设备类的权利要求的特征的组合，也视为用此文档公开。

此外，应注意图式是示意性的。在不同图式中，用相同的附图标记表示类似或相同元件。此外，应注意，为了提供对示意性实施例的简洁描述，可能未描述属于技术人员的习惯做法的实施细节。应当理解，在任何此类实施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中，必须制定大量实施方式特定的决策以实现开发者的特定目标，例如遵守与系统相关和与商业相关的约束条件，这些约束条件可能根据实施方式不同而不同。此外，应了解，此类开发工作可能是复杂且耗时的，但对受益于本公开的普通技术人员来说不过是设计、制造和生产的例行任务。

最后，应注意，技术人员应能够在不脱离所附权利要求书的范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求书中，置于圆括号之间的任何附图标记不应解释为限制权利要求。词语“包括”不排除除权利要求书中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。在元件之前的词语“一个”、“一”不排除多个此类元件的存在。权利要求书中叙述的措施可以借助于包括若干独特元件的硬件和/或借助于被适当编程的处理器来实施。在列举若干构件的装置权利要求中，这些构件中的若干构件可由一个且同一个硬件来实现。在彼此不同的附属权利要求项中叙述某些措施的这一单纯事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。

附图标记列表

100 测量系统

102 具有传感器接口的RFID标签

104 芯片(集成电路)

106 天线

108 受试装置(DUT)电容器

110 电容器电极

112 电容器电极

200 测量系统

202 测量电容器(DUT电容器)

204 集成电路(IC)

206 电流源

208 参考电容器

300 测量方法

302 IC使用电流源在产品中包括的或附接到产品的测量电容器中注入第一电流，并且确定测量电容器上的所得电压达到电压阈值的第一时间量

304 IC使用所述电流源在参考电容器中注入第二电流，并且确定参考电容器上的所得电压达到所述电压阈值的第二时间量

306 IC使用第一时间量与第二时间量之间的差来检测测量电容器上电容的变化

400 测量系统

402 模拟域

404 电流参考

406 电流镜

408 电压参考

410 比较器

412 比较器

414 数字域

416 数字逻辑

418 时间参考。