被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置制造方法及图纸

一种被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置，包括：串联在抬升电压节点与系统地电压节点之间的第一开关模块和第二开关模块和串联在第一开关模块和第二开关模块之间的节点与系统电源电压节点之间的第三开关模块和电容器，其中，第一开关模块包括并联的N个第一开关单元，每个第一开关单元包括串联的第一晶体管和第一电阻器，第二开关模块包括分别对应于N个第一开关单元的并联的N个第二开关单元，每个第二开关单元包括串联的第二晶体管和第二电阻器，并且第三开关模块包括第三晶体管。通过设置至少一个包括晶体管和电阻器的开关单元，可以减小供电信号产生装置产生内的供电电压信号中的噪声。

【技术实现步骤摘要】
被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置
本公开涉及指纹识别领域，具体地，涉及被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置。
技术介绍
电容式指纹识别技术根据是否直接在手指上施加激励信号，可以分为主动电容式指纹识别与被动电容式指纹识别。主动电容式指纹识别的原理主要是向手指施加激励信号以增强手指表面的电荷，利用触摸面板的感应阵列接收电场信号并对信号进行放大，由于指纹凹凸不一致导致感应到的电场也不一致，可以据此提取指纹信息。被动式的工作原理是根据手指按在触摸面板上时指纹的脊和谷对触摸面板内部电容上下电极电荷分配的比例影响程度来获取指纹信息，无需额外向手指施加激励信号。在主动电容式指纹识别中，为了避免激励信号过强影响用户体验，激励幅度信号幅度一般小于4V。由于被动电容式指纹识别技术不需要在手指上外加激励信号，避免了大幅度激励信号导致的被测者不适感，所以可以通过增加激励信号的幅度来提高指纹识别系统的信噪比。被动电容式指纹识别中的激励信号幅度可以大于4V，甚至可以采用幅度在15V以上的激励信号。但是在实际的被动电容式指纹识别系统中，由于激励信号幅度的增加以及寄生电感、寄生电容、寄生电阻等诸多因素的影响，提供给指纹传感器的供电信号会具有较大的毛刺噪声，这甚至可能会造成通讯错误。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供了一种被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置，可以减小供电电压信号中的噪声。根据本公开的一方面，提供了一种被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置，包括：串联在抬升电压节点与系统地电压节点之间的第一开关模块和第二开关模块，其中所述第一开关模块连接系统地电压节点，用于在第一阶段导通，在第二阶段关断，所述第二开关模块连接抬升电压节点，用于在第一阶段关断，在第二阶段导通；串联在第一开关模块和第二开关模块之间的节点与系统电源电压节点之间的第三开关模块和电容器，其中所述第三开关模块连接系统电源电压节点，用于在第一阶段导通，在第二阶段关断；其中，第一开关模块包括并联的N个第一开关单元，N为大于等于1的整数，每个第一开关单元包括串联的第一晶体管和第一电阻器，所述第一晶体管连接到所述系统地电压节点，所述第一电阻器连接到第二开关模块；第二开关模块包括分别对应于N个第一开关单元的并联的N个第二开关单元，每个第二开关单元包括串联的第二晶体管和第二电阻器，所述第二晶体管连接到所述抬升电压节点，所述第二电阻器连接到第一开关模块；并且第三开关模块包括第三晶体管。在一些实施例中，N等于1，所述第一电阻器和第二电阻器具有非零电阻值。在另一些实施例中，N大于1，至少一个第一开关单元的第一电阻器和对应的第二开关单元的第二电阻器具有非零电阻值。在一些实施例中，所述第一电阻器和第二电阻器的电阻值在50Ω至1000Ω的范围内。在又一些实施例中，N大于1，所有第一电阻器和第二电阻器的电阻值均为零。在一些实施例中，N＝2，一个第一晶体管和一个第二晶体管的导通电阻在100Ω至1000Ω的范围内，另一个第一晶体管和另一个第二晶体管的导通电阻在1Ω至2Ω的范围内。在一些实施例中，每个第一开关单元用于在第一阶段按照各自导通电阻从大到小的顺序导通，并在第二阶段关断；并且每个第二开关单元用于在第一阶段关断，并在第二阶段按照各自导通电阻从大到小的顺序导通。在一些实施例中，第一晶体管为N型晶体管，第二晶体管和第三晶体管为P型晶体管。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面的描述中的附图仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。图1示出了被动电容式指纹识别系统的示例结构图；图2示出了被动电容式指纹识别系统中传感器电源电压信号VDD_SENS与传感器地电压信号GND_SENS的示例波形图；图3示出了理想情况下GND_SENS、VDD_SENS以及跨电源域传输的信号的示例时序图；图4示出了VDD_SENS、SPICLK_SENS在GND_SENS在跳变处产生毛刺噪声的波形图以及被GND_SENS解调后的波形图；图5是图4的局部放大图；图6示出了被动电容式指纹识别系统的供电信号产生单元中的供电信号产生电路的电路图；图7示出了理想状况下图6的供电信号产生电路的控制信号和输出电压信号的时序图；图8示出了考虑了寄生电感、寄生电容、寄生电阻后图6的供电信号产生电路的等效电路图。图9示出了图8的供电信号产生电路的控制信号和输出电压信号的时序图。图10示出了根据本公开的实施例的被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置的结构图。图11示出了根据本公开的实施例的被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置的结构图。图12示出了图11的供电信号产生电路的控制信号和输出电压信号的时序图。图13示出了根据本公开的实施例的被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置的结构图。图14示出了图13的供电信号产生电路的控制信号和输出电压信号的时序图。图15是图14的局部放大图。图16示出了根据本公开的实施例的被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置的结构图。具体实施方式为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。图1示出了被动电容式指纹识别系统100的示例结构图。如图1所示，被动电容式指纹识别系统100包括指纹传感器模块101和供电模块102。供电模块102接系统电源电压VDD(下文中简称VDD)和系统地电压GND(下文中简称GND)，并且为指纹传感器模块101提供传感器电源电压信号VDD_SENS(下文中简称VDD_SENS)和传感器地电压信号GND_SENS(下文中简称GND_SENS)。本文中，以VDD为电源电压并且以GND为参考地电压的电源域称为HOST电源域，以VDD_SENS为电源电压并且以GND_SENS为参考地电压的电源域称为SENS电源域。供电模块102可以实现信号在HOST电源域与SENS电源域之间转换，以便所述信号在这两个电源域之间传输，例如，在外部主控单元与指纹传感器模块101之间传输。具体地，在HOST电源域与SENS电源域之间传输的信号要被GND_SENS或VDD_SENS调制和解调。作为示例，在HOST电源域与SENS电源域间之间传输的信号可以是SPI协议下的SPI时钟信号(由SPICLK表示)，但不局限于此，其可以任何信号，例如用于控制、通讯的信号。在一些实施例中，如图1所示，供电模块102可以包括供电信号产生单元1021、供电控制单元1022和电源域转换单元1023，三者皆以VDD为电源电压并且以GND为参考地电压。供电信号产生单元1021与指纹传感器模块101相连，用于向指纹传感器模块101提供供电电压信号VDD_SENS和GND_SENS。供电控制单元1022与供电信号产生单元1021相连，用于向供电信号产生单元1021提供抬升电压VDDH(下文中简称VDDH)和驱动地电压GND_DRV，并控制供电信号产生单元1021产生VDD_SENS和GND_本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置，包括：串联在抬升电压节点与系统地电压节点之间的第一开关模块和第二开关模块，其中所述第一开关模块连接系统地电压节点，用于在第一阶段导通，在第二阶段关断，所述第二开关模块连接抬升电压节点，用于在第一阶段关断，在第二阶段导通；串联在第一开关模块和第二开关模块之间的节点与系统电源电压节点之间的第三开关模块和电容器，其中所述第三开关模块连接系统电源电压节点，用于在第一阶段导通，在第二阶段关断；其中，第一开关模块包括并联的N个第一开关单元，N为大于等于1的整数，每个第一开关单元包括串联的第一晶体管和第一电阻器，所述第一晶体管连接到所述系统地电压节点，所述第一电阻器连接到第二开关模块；第二开关模块包括分别对应于N个第一开关单元的并联的N个第二开关单元，每个第二开关单元包括串联的第二晶体管和第二电阻器，所述第二晶体管连接到所述抬升电压节点，所述第二电阻器连接到第一开关模块；并且第三开关模块包括第三晶体管。

【技术特征摘要】
1.一种被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置，包括：串联在抬升电压节点与系统地电压节点之间的第一开关模块和第二开关模块，其中所述第一开关模块连接系统地电压节点，用于在第一阶段导通，在第二阶段关断，所述第二开关模块连接抬升电压节点，用于在第一阶段关断，在第二阶段导通；串联在第一开关模块和第二开关模块之间的节点与系统电源电压节点之间的第三开关模块和电容器，其中所述第三开关模块连接系统电源电压节点，用于在第一阶段导通，在第二阶段关断；其中，第一开关模块包括并联的N个第一开关单元，N为大于等于1的整数，每个第一开关单元包括串联的第一晶体管和第一电阻器，所述第一晶体管连接到所述系统地电压节点，所述第一电阻器连接到第二开关模块；第二开关模块包括分别对应于N个第一开关单元的并联的N个第二开关单元，每个第二开关单元包括串联的第二晶体管和第二电阻器，所述第二晶体管连接到所述抬升电压节点，所述第二电阻器连接到第一开关模块；并且第三开关模块包括第三晶体管。2.根据权利要求1所述的被动电容式指纹识别系统的供电信号产生装置，其中，N等于1，所述第一电阻器和第二电阻器具有非零电阻值。3.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，赵帆，
申请(专利权)人：北京集创北方科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11