指纹传感器和终端设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种指纹传感器和终端设备，其中，指纹传感器包括：感应芯片，感应芯片包括感应单元阵列、第一接地端和用于提供第一激励信号的第一激励信号源，感应单元包括用于与用户手指之间形成检测电容的检测电极，电容检测电路，电容检测电路分别与第一激励信号源、检测电极和第一接地端相连，用于根据检测电容、第一激励信号和第二激励信号生成检测电压；第二激励信号源，第二激励信号源与第一接地端相连，用于提供第二激励信号，且第二激励信号和第一激励信号同步。本实用新型专利技术实施例的指纹传感器能够提高指纹检测精度，进而能够提高指纹识别率，且对封装厚度要求低，适用性好。

Fingerprint sensor and terminal device

The utility model discloses a fingerprint sensor and terminal equipment, the fingerprint sensor includes sensor chip, sensor chip including induction unit array, the first ground terminal and configured to provide a first driving signal first excitation signal source, induction unit comprises a detecting electrode detection capacitance is formed between the user and for finger, capacitance detection circuit and the capacitance detection circuit are respectively connected to the first signal source, the detection electrode and the first grounding end, according to the detection voltage detection capacitance, first excitation signal and second excitation signal generation; second excitation signal source, second excitation signal source is connected to the first ground terminal for providing the second driving signal and the second signal and the first incentive signal synchronization. The fingerprint sensor of the embodiment of the utility model can improve the fingerprint detection accuracy, thereby improving the fingerprint identification rate, low requirement for package thickness and good applicability.

【技术实现步骤摘要】
指纹传感器和终端设备
本技术涉及指纹识别
，具体涉及一种指纹传感器和终端设备。
技术介绍
在指纹传感器中，通过检测手指表面与指纹传感器的感应芯片形成的微小电容来实现对指纹的检测。具体地，可以通过外部金属框发射激励信号，并在指纹传感器内部接收，以实现对指纹的检测；也可以通过指纹传感器内部发射激励，使感应芯片与手指形成检测电容，以实现对指纹的检测。当通过检测电容来实现对指纹的检测时，指纹分布于手指表面，指纹传感器通常呈现面板状且其表面分布着阵列式感应单元，当手指置于感应单元上时，感应单元实现对指纹的检测。然而，通常情况下，手指与感应芯片之间形成的电容很小，因此上述技术中存在如下不足：1、发射电压受限。由于发射电压受供电电压和指纹传感器本身器件工作范围的影响，发射电压受到很大制约，发射电压越小，指纹检测到的信号越微弱，影响检测精度；2、易受噪声干扰。指纹传感器通常有较大的表面积，以充分采集手指表面分布的指纹，但较大的表面积易导致指纹传感器较大的噪声和制造工艺上的误差，导致芯片性能下降；3、封装厚度受限。更厚的封装是指纹传感器的发展方向，更厚的封装需要更高的发射电压与更低的噪声。同时，指纹感应单元之间会产生寄生电容，在进行指纹检测时，寄生电容相互干扰影响指纹检测精度。图1为现有的指纹感应单元的检测模式示意图，当一感应单元11进行指纹检测时，其周围感应单元处于关闭状态。相邻感应单元的干扰如图2所示，图2中各感应单元发射激励(1-9)的时序如图3所示，图2中a为指纹感应单元阵列，感应单元b进行指纹检测时，其相邻感应单元c处于关闭状态，b与c之间的寄生电容Cp对b产生干扰，降低了指纹检测的精度。
技术实现思路
本技术旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本技术的第一个目的在于提出一种指纹传感器。该指纹传感器能够提高指纹检测精度，进而能够提高指纹识别率，且对封装厚度要求低，适用性好。本技术的第二个目的在于提出一种终端设备。为达到上述目的，本技术第一方面提出了一种指纹传感器，包括：感应芯片，所述感应芯片包括感应单元阵列、第一接地端和用于提供第一激励信号的第一激励信号源，其中，所述感应单元包括：检测电极，所述检测电极用于与用户手指之间形成检测电容；电容检测电路，所述电容检测电路分别与所述第一激励信号源、所述检测电极和所述第一接地端相连，用于根据所述检测电容、所述第一激励信号和第二激励信号生成检测电压；第二激励信号源，所述第二激励信号源与所述第一接地端相连，用于提供所述第二激励信号，且所述第二激励信号和所述第一激励信号同步。本技术的指纹传感器，通过第一激励信号和第二激励信号叠加完成激励信号发射，提高了信噪比，提高指纹检测精度，进而能够提高指纹识别率，且对封装厚度要求低，适用性好。另外，根据本技术上述的指纹传感器还可以具有如下附加的技术特征：在一些示例中，所述感应单元阵列的所有感应单元同步地被所述第一激励信号和第二激励信号激励。在一些示例中，指纹传感器还包括选通单元，所述感应单元阵列包括测量感应单元和待测感应单元，所述测量感应单元和待测感应单元同步地被所述第一激励信号和第二激励信号激励，通过所述选通单元选中测量感应单元并输出相应的检测电压。在一些示例中，所述第二激励信号和所述第一激励信号同相或反相。在一些示例中，所述电容检测电路包括：运算放大器，所述运算放大器包括第一输入端、第二输入端、第二接地端和输出端，所述第二接地端与所述第二激励信号源相连；反馈电路，所述反馈电路的一端与所述运算放大器的第二输入端相连，所述反馈电路的另一端与所述运算放大器的输出端相连。在一些示例中，所述反馈电路包括：基准电容，所述基准电容的一端与所述运算放大器的第二输入端相连，另一端与所述运算放大器的输出端相连，其中，所述第二输入端为所述运算放大器的负输入端；第一开关，所述第一开关与所述基准电容并联。在一些示例中，所述运算放大器的第一输入端与所述第一激励信号源相连，所述运算放大器的第二输入端与所述检测电极相连。在一些示例中，所述检测电压的变化量用如下公式表示：其中，ΔVout为所述检测电压的变化量，即有手指触摸感应单元和没有手指触摸感应单元的检测电压的差值，ΔCf为所述检测电容的变化量，即有手指触摸感应单元和没有手指触摸感应单元的检测电容的差值，Ci为所述基准电容，Tx_in为所述第一激励信号，Tx_gnd为所述第二激励信号。在一些示例中，所述第一激励信号源包括第一电压源和第二电压源，所述第一电压源用于产生第一电压，所述第二电压源用于产生第二电压，其中，所述第一电压源与所述运算放大器的第一输入端相连，所述第二电压源通过串联连接的第二开关和第三开关与所述运算放大器的第二输入端相连，并在所述第二开关和所述第三开关之间形成节点，所述节点与所述检测电极相连。在一些示例中，所述检测电压的变化量用如下公式表示：其中，Tx_in＝Vref2-Vref1，ΔVout为所述检测电压的变化量，即有手指触摸感应单元和没有手指触摸感应单元的检测电压的差值，ΔCf为所述检测电容的变化量，即有手指触摸感应单元和没有手指触摸感应单元的检测电容的差值，Ci为所述基准电容，Tx_in为所述第一激励信号，Vref1为所述第一电压，Vref2为所述第二电压，Tx_gnd为所述第二激励信号。进一步地，本技术第二方面提出了一种终端设备，包括本技术上述的指纹传感器。本技术的终端设备，指纹检测精度高，指纹识别率高，且对指纹传感器的封装厚度要求低。附图说明图1是指纹传感器感应单元的检测模式示意图；图2是相关技术中指纹检测时寄生电容干扰示意图；图3是相关技术中各个感应单元的激励信号时序的示意图；图4是根据本技术一个实施例的指纹传感器的结构框图；图5是根据本技术一个实施例的指纹传感器的各个感应单元的激励信号时序的示意图；图6是根据本技术一个实施例的指纹传感器的指纹检测电路的结构示意图；图7根据本技术的另一个实施例的指纹传感器的指纹检测电路的结构示意图；图8是根据本技术的一个实施例的指纹检测的示意图；图9是根据本技术一个具体实施例的指纹检测电路的原理示意图。具体实施方式下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。下面参考附图描述本技术实施例的指纹传感器和终端设备。图4是根据本技术一个实施例的指纹传感器的结构框图。如图4所示，该指纹传感器包括：感应芯片10和第二激励信号源20。其中，感应芯片10包括感应单元11阵列(图4中只示出了4个感应单元)、第一接地端和用于提供第一激励信号的第一激励信号源12，感应单元11包括检测电极111，检测电极111用于与用户手指之间形成检测电容，电容检测电路112分别与所述第一激励信号源12、检测电极111和第一接地端(图4中未示出电容检测电路112与第一接地端的连接关系)相连，用于根据检测电容、第一激励信号和第二激励信号生成检测电压；第二激励信号源20与第一接地端相连，用于提供所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹传感器，其特征在于，包括：感应芯片，所述感应芯片包括感应单元阵列、第一接地端和用于提供第一激励信号的第一激励信号源，其中，所述感应单元包括：检测电极，所述检测电极用于与用户手指之间形成检测电容，电容检测电路，所述电容检测电路分别与所述第一激励信号源、所述检测电极和所述第一接地端相连，用于根据所述检测电容、所述第一激励信号和第二激励信号生成检测电压；第二激励信号源，所述第二激励信号源与所述第一接地端相连，用于提供所述第二激励信号，且所述第二激励信号和所述第一激励信号同步。

【技术特征摘要】
1.一种指纹传感器，其特征在于，包括：感应芯片，所述感应芯片包括感应单元阵列、第一接地端和用于提供第一激励信号的第一激励信号源，其中，所述感应单元包括：检测电极，所述检测电极用于与用户手指之间形成检测电容，电容检测电路，所述电容检测电路分别与所述第一激励信号源、所述检测电极和所述第一接地端相连，用于根据所述检测电容、所述第一激励信号和第二激励信号生成检测电压；第二激励信号源，所述第二激励信号源与所述第一接地端相连，用于提供所述第二激励信号，且所述第二激励信号和所述第一激励信号同步。2.如权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述感应单元阵列的所有感应单元同步地被所述第一激励信号和第二激励信号激励。3.如权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，还包括选通单元，所述感应单元阵列包括测量感应单元和待测感应单元，所述测量感应单元和待测感应单元同步地被所述第一激励信号和第二激励信号激励，通过所述选通单元选中测量感应单元并输出相应的检测电压。4.如权利要求1-3中任一项所述的指纹传感器，其特征在于，所述第二激励信号和所述第一激励信号同相或反相。5.如权利要求1-3中任一项所述的指纹传感器，其特征在于，所述电容检测电路包括：运算放大器，所述运算放大器包括第一输入端、第二输入端、第二接地端和输出端，所述第二接地端与所述第二激励信号源相连；反馈电路，所述反馈电路的一端与所述运算放大器的第二输入端相连，所述反馈电路的另一端与所述运算放大器的输出端相连。6.如权利要求5所述的指纹传感器，其特征在于，所述反馈电路包括：基准电容，所述基准电容的一端与所述运算放大器的第二输入端相连，另一端与所述运算放大器的输出端相连，其中，所述第二输入端为所述运算放大器的负输入端；第一开关，所述第一开关与所述基准电容并联。7.如权利要求6所述的指纹传感器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张自宝，张杰，徐坤平，杨云，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44