CN104484263B - 工作状态监测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工作状态监测电路，属于信息安全技术领域。工作状态监测电路包括：比较器、电平转换器和指示器，所述比较器分别比较防信息泄漏装置中的白噪声放大器中的每级的静态工作点电压与阀值以判断每级放大器工作是否正常，电平转换器用于提供阀值电压，并将比较结果转换为高电平或者低电平；指示器用于指示比较结果。本发明通过工作状态监测电路对防信息泄漏装置中的电路的工作点电压进行判断，看其直流静态工作点是否在正常电压范围内，从而判断防信息泄漏装置工作是否正常。本发明结构简单，体积小，可以有效地判断防信息泄漏装置的工作状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种工作状态监测电路，尤其涉及一种用于监测防信息泄漏装置中的电路的工作状态的监测电路，属于信息安全技术领域。
背景技术
随着社会信息化的高速发展，电子信息设备也不断的进步，从而满足人们日常生活中信息互联的需要。但是电子信息设备在信息交换的同时，都要产生一定的电磁辐射，从而造成两种结果：电磁波的相互干扰和设备电磁信息的泄漏，其中电磁波的相互干扰问题是人们广泛关注的问题，它被发现的时间比较早，电磁兼容(EMC)技术就是为解决电磁波的相互干扰问题而产生的，现在已经有了比较成熟的理论与技术基础。电磁信息泄漏的问题在近几十年才被人们重视与关注，与电磁波的相互干扰问题相比，电磁信息泄漏处理技术更侧重于信息安全领域，它已经对信息的保密工作造成了严重的威胁。
虽然电磁信息泄漏防护与检测技术和电磁兼容技术都是以电磁波的辐射问题为基础的，但它又与一般的电磁兼容技术存在差别。电磁信息泄漏防护与检测技术比起一般的电磁兼容问题，它更侧重于电子信息技术设备的微弱电磁波辐射而导致的信息泄漏，而一般的电磁兼容问题着重于电子设备的在工作中的微波辐射强度和对其它电子设备的干扰，它不关心电磁波所携带的信息。此外，处理电磁信息泄漏防护与检测问题比电磁兼容问题更要求具有专业的检测和测试设备。并且，电磁信息泄漏防护与检测要遵循TEMPEST标准。总之，电磁信息泄漏防护与检测技术比起电子设备的电磁干扰问题，它的技术要求更高、电磁环境更加复杂、测试标准更加严格。
随着互联网的不断发展，计算机已经成为人们生活中不可或缺的一部分。但是，计算机作为一种信息处理和交换的设备，它工作时会不断地向空间中辐射大量电磁波信号。这种辐射出的电磁波信号有可能携带计算机正在处理的重要信息，从而给信息安全问题带来巨大的隐患。计算机在工作中，它的主板、显示器、以及各类接口数据线、电缆线等都会发射出强度不同程度的电磁辐射。从电磁辐射理论的角度出发，这些辐射出的有用信息都可能被接收并还原。
对于涉密计算机，它在工作中同样辐射电磁波，并且其中的保密信息就有可能被接收到从而破译，这种方式的泄漏，绕过了计算机的防火墙以及硬件隔离在内的一系列防护措施。在这种情况下，即使计算机没有与任何其它设备连接也同样会被窃取数据，所以没有经过特殊的电磁信息安全防护设计的计算机是很难截断泄密通道的。一般来说，计算机的主要辐射源集中在线缆部分，如果其电缆不能提供有效的屏蔽或滤波，其电磁泄漏的辐射强度将大大增强。
发明内容
为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种工作状态监测电路，其可以有效地监测防信息泄漏装置的工作状态，进而有效防止电源线辐射和传导所导致的信息泄漏。
为实现所述发明目的，本发明提供一种工作状态监测电路，其包括：比较器、电平转换器和指示器，所述比较器分别比较防信息泄漏装置中的白噪声放大器中的每级的静态工作点电压与阀值以判断每级放大器工作是否正常，电平转换器用于提供阀值电压，并将比较结果转换为高电平或者低电平；指示器用于指示比较结果。
优选地，所述白噪声放大电路至少包括两级。
优选地，所述白噪声放大电路为三级。
与现有技术相比，本发明提供的工作状态监测电路可以有效地监测防信息泄漏装置的工作状态，进而有效防止电源线辐射和传导所导致的信息泄漏。
附图说明
图1为本发明提供防信息泄漏装置的组成框图；
图2为本发明提供的噪声产生装置的电路图；
图3为本发明提供的工作状态指示装置的组成框图；
图4为本发明提供的白噪声放大器的电路图；
图5为本发明提供的工作状态监测电路的电路图；
图6为本发明提供的低通滤波器的电路图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明。
图1为本发明提供防信息泄漏装置的组成框图。如图1所示，本发明提供的防信息泄漏装置，包括电源滤波器、AC/DC转换器、噪声发生装置、放大器、低通滤波器和工作状态监测与显示装置，所述电源滤波器用于滤除电源线上电力线载波信息，优选地，电源滤波器的阻带工作频率范围为150KHz到400MHz；AC/DC转换器用于从电力线上的取出交流电源并转换成为直流电源，主要产生+5V和+7V直流电源，为后续的噪声发生装置、放大器、工作状态与显示装置提供直流电源。所述噪声发生装置用于产生白噪声；所述放大器用于放大噪声发生装置所产生白噪声信息；所述低通滤波器用于对放大器所放大的白噪声信息进行滤波，优选地，低通滤波器的通带工作频率范围为0MHz到300MHz；所述白噪声通过耦合器耦合到电源线上，所述耦合器为电感耦合器或者电容耦合器。
图2为本发明提供的噪声产生装置的电路图。如图2所示，本发明提供的噪声产生装置包括低通滤波器和白噪声产生器，所述低通滤波器由电感L5、电容C9、电容C15和电容C16组成，+7V直流电源线的正极输出端连接所述电感L5的第一端，电感L5的第二端均连接电容C9、电容C15和电容C16的第一端，电容C9、电容C15和电容C16的第二端接地；电感L5的第二端连接于电阻R3的第一端，电阻R3的第二端连接于白噪声产生器中的晶体管Q1的发射极，也就是说，+7V电源经低通滤波器滤除纹波而后给白噪声产生器提供电能。所述电感L5用于阻交流通直流。本发明采用一个大容量的电容C9，以及两个小容量的电容C15和电容C16相并联的方式大大提高了纹波的滤波特性。白噪声产生装置由晶体管Q1组成，晶体管Q1的基极接地，集电极悬空，发射极接限流电阻R3的第二端，同时连接于耦合电容C17的第一端，即通过耦合电容C17向外提供白噪声信息。白噪声产生器利用PN结的击穿特性产生宽频带的白噪声。
图3为本发明提供的工作状态指示装置的组成框图。如图3所示，工作状态指示装置包括单片机、液晶显示屏、时钟芯片、霍尔元件和工作状态监测电路，可以显示工作时间、流过电源滤波器的电流、以及防信息泄漏装置当前的工作状态。所述霍尔元件用于监测流过电源线的电流，并输出一个与流过电源线的电流成比例的电压信号，而后提供给单片机；工作状态监测电路主要是对防信息泄漏装置中的白噪声放大器的工作点电压进行判断，看其直流静态工作点是否在正常电压范围；单片机主要处理霍尔元件输出的信息和工作状态监测电路输出的信息，并在液晶显示屏上进行显示；时钟芯片用于提供当前的时问信息，单片机还根据时钟芯片提供的时间信息在液晶显示屏上显示当前的年月日时分秒及防信息泄漏装置的工作时间。
图4为本发明提供的白噪声放大器的电路图。如图4所示，本发明提供的白噪声放大器包括三级，所述放大器用于放大噪声产生装置所产生的白噪声信息，三级放大器依次对白噪声信息进行放大。第一级放大器，用于放大噪声产生装置所产生的白噪声信号，放大后提供给第二级放大器继续放大，其由第一放大芯片MAR-8+及其外围电路组成，其中，第一放大芯片MAR-8+的第1脚连接耦合电容C17的第二端，第2和4脚接地，第3脚连接耦合电容C18的第一端，经耦合电容C18向第二级放大器提供驱动信号；同时电源+5V依次经偏置电阻R1和电感L6给放大芯片MAR-8+提供合适的静态工作点，电容C11和C12起交流短路接地作用。第二级放大器用于继续放大第一级放大器所放大的白噪声信号，放大后提供给第三级放大器继续放大，其由第二放大芯片MAR-8+及其外围电路组成，其中，第二放大芯片MAR-8+的第1脚连接耦合电容C18的第二端，第2和4脚接地，第3脚连接耦合电容C19的第一端，经耦合电容C19向第三级放大器提供驱动信号；同时电源+5V依次经偏置电阻R2和电感L7给放大芯片MAR-8+提供合适的静态工作点，电容C13和C14起交流短路接地作用，电容C10用于滤除+5V电源的纹波。第三级放大器用于放大第二级放大器所放大的白噪声信号，放大后提供给后级低通滤波器进行滤波，其由第三放大芯片MAR-8+及其外围电路组成，其中，第三放大芯片MAR-8+的第1脚连接耦合电容C23的第二端，电容C23的第一端连接到电阻R9的第二端，电阻R9的第一端连接到电容C19的第二端；电阻R9用于控制输出功率；第三放大芯片MAR-8+的第2和4脚接地，第3脚连接耦合电容C24的第一端，经耦合电容C24向低通滤波器提供信号；同时电源+5V依次经偏置电阻R4和电感L8给放大芯片MAR-8+提供合适的静态工作点，电容C21和C22起交流短路接地作用，电容C20用于滤除+5V电源的纹波。
图5为本发明提供的工作状态监测电路的电路图。如图5所示，本发明提供的工作状态监测电路：比较器、电平转换器和指示器，所述比较器分别比较放大器中的三级的每一级的静态工作点电压与阀值以判断放大器工作是否正常，电平转换器用于提供阀值电压，并将比较结果转换为高电平或者低电平；指示器用于指示放大器工作是否正常，指示灯亮时，表示工作正常，指示灯不亮时，表示工作不正常。比较器包括第一电开关、第二电开关、第三电开关、第四电开关、第五电开关和第六电开关，其中，第一电开关由晶体管Q4、电阻R14、电阻R16和二极管D5组成，晶体管Q4的发射极经电阻R14连接于电源+5V，集电极经电阻R16连接于地，还连接于二极管D5的负极，基极连接于放大器中的第一级放大器的检测端DT1；二极管D5的正极连接于电平转换器的输入端，即电阻R7和电阻R10的中间节点；第二电开关由晶体管Q5、电阻R17、电阻R21和二极管D8组成，晶体管Q5的发射极经电阻R17连接于电源+5V，集电极经电阻R21连接于地，还连接于二极管D8的负极，基极连接于放大器中的第二级放大器的检测端DT2；二极管D8的正极连接于电平转换器的输入端，即电阻R7和电阻R10相串联的中间节点；第三电开关由晶体管Q6、电阻R18、电阻R22和二极管D9组成，晶体管Q6的发射极经电阻R18连接于电源+5V，集电极经电阻R22连接于地，还连接于二极管D9的负极，基极连接于放大器中的第三级放大器的检测端DT3；二极管D9的正极连接于电平转换器的输入端，即电阻R7和电阻R10相串联的中间节点。第四电开关由二极管D1组成，二极管D1的负极连接于放大器中的第一级放大器的检测端DT1，正极连接于电平转换器的输入端，即电阻R7和电阻R10的中间节点；第五电开关由二极管D2组成，二极管D2的负极连接于放大器中的第二级放大器的检测端DT2，正极连接于电平转换器的输入端，即电阻R7和电阻R10的中间节点。第六电开关由二极管D3组成，二极管D3的负极连接于放大器中的第三级放大器的检测端DT3，正极连接于电平转换器的输入端，即电阻R7和电阻R10相串联的中间节点。
电平转换器由电阻R7、电阻R10、电容C26、晶体管Q2、电阻R5、电阻R8、电阻R11、电阻R13、晶体管Q3和电阻R6组成，其中，电阻R7和R10相串联，并连接于电源+5V和地之间，其中间节点为电平转换器的输入端，电容C26并连于电阻R10两端，用于滤除纹波，以防止误动作。电阻R5和R8相串联，并连接于电源+5V和地之间，其中间节点为晶体管Q2的发射极提供一个合适的静态工作点，晶体管Q2的集电极经电阻R13接地，基极连接于电阻R7和R10相串联的中间节点。晶体管Q3工作于开关状态，其集电极经电阻R6连接于电源+5V，发射极接地，基极经电阻R11连接于晶体管Q2的集电极。
放大芯片MAR-8+的静态工作点在2.8-4V时，处于正常工作状态，当第一级放大器正常工作时，连接于DT1的晶体管Q4处于导通状态，二极管D5处于截止状态，二极管D1处于截止状态，电阻R7和R10相串联的中间节点电压不受影响，晶体管Q2处于截止状态，电阻R13两端的电压为零，晶体管Q3也处于截止状态，R6和R23中间节点电压为+5V，为单片机的一个输入端提供高电平，同时发光二极管D13接电而发光，表示第一级放大器工作正常。当第一放大器MAR-8+的静态工作点高于4V时，处于非正常工作状态，连接于DT1的二极管D1处于截止状态，晶体管Q4处于截止状态，二极管D5处于导通状态，电阻R7和R10相串联的中间节点电压受Q4截止的影响变为小于+2V，晶体管Q2处于导通状态，电阻R13两端的电压大于1V，晶体管Q3处于饱和导通状态，R6和R23中间节点电压小于1V，为单片机的一个输入端提供低电平，同时发光二极管D13断电而不发光，表示第一级放大器工作不正常；当第一放大芯片MAR-8+的静态工作点低于2.8V时，处于非正常工作状态，连接于DT1的二极管D1处于导通状态，晶体管Q4处于导通状态，二极管D5处于截止状态，电阻R7和R10相串联的中间节点电压受D1导通的影响变为小于+3.5V，晶体管Q2处于导通状态，电阻R13两端的电压大于1V，晶体管Q3处于饱和导通状态，R6和R23中间节点电压小于1V，为单片机的一个输入端提供低电平，发光二极管D13断电而不发光，表示第一级放大器工作不正常。
当第二级放大器正常工作时，连接于DT2的晶体管Q5处于导通状态，二极管D8处于截止状态，二极管D2处于截止状态，电阻R7和R10相串联的中间节点电压不受影响，晶体管Q2处于截止状态，电阻R13两端的电压为零，晶体管Q3也处于截止状态，R6和R23中间节点电压为+5V，为单片机的一个输入端提供高电平，同时发光二极管D13接电而发光，表示第二级放大器工作正常。当第二放大芯片MAR-8+的静态工作点高于4V时，处于非正常工作状态，连接于DT2的二极管D2处于截止状态，晶体管Q5处于截止状态，二极管D8处于导通状态，电阻R7和R10相串联的中间节点电压受Q5截止的影响变为小于+2V，晶体管Q2处于导通状态，电阻R13两端的电压大于1V，晶体管Q3处于饱和导通状态，R6和R23中间节点电压小于1V，为单片机的一个输入端提供低电平，发光二极管D13断电而不发光，表示第二级放大器工作不正常；当第二放大芯片MAR-8+的静态工作点低于2.8V时，处于非正常工作状态，连接于DT2的二极管D2处于导通状态，晶体管Q5处于导通状态，二极管D8处于截止状态，电阻R7和R10相串联的中问节点电压受D2导通的影响变为小于+3.5V，晶体管Q2处于导通状态，电阻R13两端的电压大于1V，晶体管Q3处于饱和导通状态，R6和R23中间节点电压小于1V，为单片机的一个输入端提供低电平，发光二极管D13断电而不发光，表示第二级放大器工作不正常。
当第三级放大器正常工作时，连接于DT3的晶体管Q6处于导通状态，二极管D9处于截止状态，二极管D3处于截止状态，电阻R7和R10相串联的中间节点电压不受影响，晶体管Q2处于截止状态，电阻R13两端电压为零，晶体管Q3也处于截止状态，R6和R23中间节点电压为+5V，为单片机的一个输入端提供高电平，同时发光二极管D13接电而发光，表示第三级放大器工作正常。当第三放大芯片MAR-8+的静态工作点高于4V时，处于非正常工作状态，连接于DT3的二极管D3处于截止状态，晶体管Q6处于截止状态，二极管D9处于导通状态，电阻R7和R10相串联的中间节点电压受Q6截止的影响变为小于+2V，晶体管Q2处于导通状态，电阻R13两端的电压大于1V，晶体管Q3处于饱和导通状态，R6和R23中间节点电压小于1V，为单片机的一个输入端提供低电平，同时发光二极管D13断电而不发光，表示第二级放大器工作不正常；当第三放大芯片MAR-8+的静态工作点低于2.8V时，处于非正常工作状态，连接于DT3的二极管D3处于导通状态，晶体管Q6处于导通状态，二极管D9处于截止状态，电阻R7和R10相串联的中间节点电压受D3导通的影响变为小于+3.5V，晶体管Q2处于导通状态，电阻R13两端的电压大于1V，晶体管Q3处于饱和导通状态，R6和R23中间节点电压小于1V，为单片机的一个输入端提供低电平，同时发光二极管D13断电而不发光，表示第三级放大器工作不正常。
图6为本发明提供的低通滤波器的电路图，如图6所示，本发明提供的低通滤波器为7阶契比雪夫滤波器，由电感L10、电感L11、电感L9、电感L12、电容C27、电容C28、电容C29、电容C25组成。由于三极管击穿所产生的噪声信号，带宽较宽，如果不加限制，很可能影响其它信号，于是在产生噪声后，将其通过低通滤波器，使它的带宽限制在一定范围内，本发明优选通带工作频率范围为0MHz到300MHz。
以上已结合附图对本发明的构思和实例作了详尽说明，但本领域技术人员应当认识到，在没有脱离本发明构思的前提下，任何基于本发明作出的改进和变换仍然属于本发明保护范围内的内容。
Claims (3)
1.一种工作状态监测电路，其特征在于，包括：比较器、电平转换器和指示器，所述比较器分别比较防信息泄漏装置中的白噪声放大器中的每级的静态工作点电压与阀值以判断每级放大器工作是否正常，电平转换器用于提供阀值电压，并将比较结果转换为高电平或者低电平；指示器用于指示比较结果；比较器包括第一电开关和第二电开关，其中，第一电开关由第一晶体管、第一电阻、第二电阻和第一二极管组成，第一晶体管的发射极经第一电阻连接于电源，集电极经第二电阻连接于地，还连接于第一二极管的负极，基极连接于放大器的检测端；第一二极管的正极连接于电平转换器的输入端；第二电开关由第二二极管组成，第二二极管的负极连接于放大器的检测端，正极连接于电平转换器的输入端。
2.根据权利要求1所述的工作状态监测电路，其特征在于，所述白噪声放大器至少包括两级。
3.根据权利要求2所述的工作状态监测电路，其特征在于，所述白噪声放大器为三级。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Li Daqing Inventor after: Liao Xiaoyong Inventor before: Li Daqing |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20171204 Address after: No. 87 Xiangshan South Road, Haidian District, Beijing Patentee after: Liao Xiaoyong Address before: 100086 unit 35, building 23, Xinjie street, 1602, Beijing, Haidian District Patentee before: Li Daqing |