1.一种芯片中电容阵列的电容测量装置,其特征在于,包括微控制器、待测芯片的电容阵列、差分电容测量模块和频域信号处理模块;电容阵列包括多个正交的发射电极和接收电极,发射电极和接收电极之间的每一个相交点对应一个电容;通过差分电容测量模块向电容阵列的每两个相邻发射电极分别输入同步的振幅匹配且相位相反的激励信号,获取电容阵列上每两个相邻发射电极公共的接收电极上产生的复合电流信号并转为电压形式的测量信号,通过频域信号处理模块对测量信号ADC采样后进行快速傅里叶变换,从测量信号中提取电容阵列每两个电容的容差作为电容阵列的特征参数,微控制器用于控制差分电容测量模块的激励信号生成,以及根据特征参数生成电容阵列所属芯片的PUF标识符;差分电容测量模块包括双通道DAC电路、第一低通滤波器、全差分放大器、结型场效应晶体管跨阻放大器、高通滤波器、交流放大器和第二低通滤波器;双通道DAC电路依次通过第一低通滤波器和全差分放大器分别连接至电容阵列的各发射电极,结型场效应晶体管跨阻放大器的输入端分别连接电容阵列的各接收电极,结型场效应晶体管跨阻放大器的输出端依次通过高通滤波器、交流放大器和第二低通滤波器连接至频域信号处理模块,双通道DAC电路用于生成同步的振幅匹配且相位相反的激励信号。
2.根据权利要求1所述的芯片中电容阵列的电容测量装置,其特征在于,频域信号处理模块包括依次连接的逐次逼近型寄存器ADC芯片、离散傅里叶变换电路和双相锁相放大器,逐次逼近型寄存器ADC芯片的输入端连接差分电容测量模块,用于对测量信号ADC采样,离散傅里叶变换电路和双相锁相放大器用于通过快速傅里叶变换从采样的测量信号中提取振幅及相位信息;微控制器利用振幅及相位信息计算获得容差。
3.根据权利要求2所述的芯片中电容阵列的电容测量装置,其特征在于,还包括发射电极完整性检测模块和接收电极完整性检测模块,发射电极完整性检测模块的输入端分别连接电容阵列的各发射电极,发射电极完整性检测模块的输出端连接至微控制器,接收电极完整性检测模块的输入端分别连接电容阵列的各接收电极,接收电极完整性检测模块的输出端连接至微控制器,发射电极完整性检测模块用于检测电容阵列的发射电极完整性,接收电极完整性检测模块用于检测电容阵列的接收电极完整性。
4.一种芯片中电容阵列的电容测量方法,其特征在于,包括步骤:在待测芯片所在的印制板上通过顶层和底层的正交布线构建电容阵列;通过差分电容测量模块向电容阵列的每两个相邻发射电极分别输入同步的振幅匹配且相位相反的激励信号,获取每两个相邻发射电极公共的接收电极上产生的复合电流信号并转为电压形式的测量信号;通过频域信号处理模块对测量信号ADC采样后进行快速傅里叶变换,从测量信号中提取电容阵列每两个电容的容差作为电容阵列的特征参数;特征参数用于生成电容阵列所属芯片的PUF标识符;差分电容测量模块包括双通道DAC电路、第一低通滤波器、全差分放大器、结型场效应晶体管跨阻放大器、高通滤波器、交流放大器和第二低通滤波器;双通道DAC电路依次通过第一低通滤波器和全差分放大器分别连接至电容阵列的各发射电极,结型场效应晶体管跨阻放大器的输入端分别连接电容阵列的各接收电极,结型场效应晶体管跨阻放大器的输出端依次通过高通滤波器、交流放大器和第二低通滤波器连接至频域信号处理模块,双通道DAC电路用于生成同步的振幅匹配且相位相反的激励信号。
5.根据权利要求4所述的芯片中电容阵列的电容测量方法,其特征在于,频域信号处理模块包括依次连接的逐次逼近型寄存器ADC芯片、离散傅里叶变换电路和双相锁相放大器,逐次逼近型寄存器ADC芯片的输入端连接差分电容测量模块,用于对测量信号ADC采样,离散傅里叶变换电路和双相锁相放大器用于通过快速傅里叶变换从采样的测量信号中提取振幅及相位信息;通过微控制器利用振幅及相位信息计算获得容差。