一种基于电荷注入方式的指纹信息检测电路制造技术

本实用新型专利技术涉及芯片设计，公开了一种基于电荷注入方式的指纹信息检测电路。本实用新型专利技术包含复位单元、反馈单元、放大单元与源跟随单元；复位单元与反馈单元、放大单元均相连，反馈单元与放大单元相连，放大单元与源跟随单元相连；复位单元内置的复位管导通时存储电荷，反馈单元复位；复位管截止时，将存储的电荷注入反馈单元与放大单元；反馈单元接收电荷，并在检测到指纹信息时将产生的第二电压信号输出至源跟随单元；放大单元将接收的信号进行放大后输出至源跟随单元；源跟随单元将接收的信号进行电平平移后输出第一电压信号，该第一电压信号携带检测的指纹信息。本实用新型专利技术使得电路占用芯片的面积得到减小，节约芯片成本。

【技术实现步骤摘要】
—种基于电荷注入方式的指纹信息检测电路
本技术涉及芯片设计，特别涉及一种基于电荷注入方式的指纹信息检测电路。
技术介绍
对个人信息进行鉴别和识别的生物特征通常是通过生理特征(比如，头发、指纹、血液等)来实现的。在选择使用何种生理特征时，会从不同方面进行折中考虑，如生产成本、加工难易程度、可靠性、舒适性等。而在这其中，指纹是最可靠的特征。虽然它的特性独具一格，但是在个人消费市场，对指纹的应用还不是很成熟，一方面受生产设计的影响，另一方面也受高成本因素的限制。目前，指纹感应器件使用的原理主要涉及光学、集成压力、电容等。其中，光学成像的指纹识别单元制约其应用的因素是制造出来的体积比较大，并要求表面保持干净；集成压力感应单元的主要限制因素是非主流技术带来的超高成本；而基于电容感应单元方式的指纹检测电路可以很好的规避前两种方式的缺点，其一般的电路结构如图1所示，包含信号输入单元、复位单元、放大单元、反馈单元与源跟随单元。在图1中，101为信号输入单元，102为复位单元，103为放大单元，104为反馈单元，105为源跟随单元。但是，上述电路所占用的芯片面积较大，增加了芯片的成本。另外，复位单元产生的时钟馈通效应与电荷注入效应影响电路输出的电压信号，即影响指纹检测的结果。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，提高复位管的利用率，使得电路占用芯片的面积得到减小，节约芯片的成本；同时，纯化电荷来源。为解决上述技术问题，本技术提供了一种基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，包含放大单元与源跟随单元；所述放大单元与所述源跟随单元相连；所述放大单元将接收的信号进行放大后输出至所述源跟随单元；所述源跟随单元将接收到的信号进行电平平移后输出第一电压信号，其中，所述第一电压信号携带检测的指纹信息；还包含复位单元、反馈单元；其中，所述反馈单元在检测到指纹信息时将产生的第二电压信号输出至所述源跟随单元；所述复位单元与所述反馈单元、所述放大单元均相连；所述反馈单元与所述放大单元相连；所述复位单元的输入端用于输入复位信号；所述复位信号为高电平时，所述复位单元内置的复位管导通并存储电荷，同时对所述反馈单元进行复位；所述复位信号由高电平切换为低电平时，所述复位管截止，并将存储的电荷注入至所述反馈单元与所述放大单元；所述反馈单元接收所述电荷，并在检测到指纹信息时将所述第二电压信号输出至所述源跟随单元。本技术实施方式相对于现有技术而言，是通过复位单元内置的复位管产生注入电荷，不需要另外增设输入单元来单独产生注入电荷。具体地说，本技术中的基于电荷注入方式的指纹信息检测电路包含放大单元、源跟随单元、复位单元与反馈单元；复位单元与反馈单元、放大单元均相连，反馈单元与放大单元相连，放大单元与源跟随单元相连，复位单元的输入端用于输入复位信号；其中，反馈单元在检测到指纹信息时将产生的第二电压信号输出至源跟随单元，放大单元将接收的信号进行放大后输出至源跟随单元，源跟随单元将接收到的信号进行电平平移后输出第一电压信号，该第一电压信号携带检测的指纹信息。关键在于，复位信号为高电平时，复位单元内置的复位管导通，此时，反馈单元无存储电荷，即复位管对反馈单元进行复位；于此同时，复位管在导通时形成一个平板电容，储存电荷；而当复位信号由高电平切换为低电平时，复位管截止，并将存储的电荷注入至反馈单元与放大单元；反馈单元接收电荷作为反馈单元储存的原始电荷，同时产生原始的第三电压信号，并且在检测到指纹信息时将产生的第二电压信号输出至源跟随单元。本技术正是利用复位管截止时将电荷注入反馈单元，而不是另外增设输入单元来单独产生电荷以注入反馈单元，从而提高复位管的利用率，使得指纹检测电路占用芯片的面积得到减小，节约芯片的成本。另外，在芯片中，复位单元还可置于反馈单元的下方，使得基于电荷注入方式的指纹信息检测电路占用芯片的面积得到进一步减小，进一步节约芯片成本。同时，注入反馈单元的电荷全部来自复位管储存的电荷，纯化了注入到反馈单元的电荷来源。另外，所述复位单元包含第一反相器、第二反相器、第三反相器与第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管；所述第一反相器的输入端为所述复位单元的输入端，输出端与所述第二反相器的输入端相连；所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端相连；所述第三反相器的输出端与所述第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的栅极相连；所述第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的源极与漏极相连，其中，所述漏极为所述复位单元的第一输出端口；所述复位管的第一端口与所述复位单元的第一输出端口相连，第二端口为所述复位单元的第二输出端口，第三端口与所述第二反相器的输出端相连。其中，所述复位管为所述第二 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管；所述第二 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的源极为所述复位管的第一端口 ；所述第二 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的漏极为所述复位管的第二端口 ；所述第二 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的栅极为所述复位管的第三端口。所述复位管的沟道宽度为所述第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的沟道宽度的两倍。按照上述连接，在输入复位信号时，复位管产生时钟馈通效应且因时钟馈通产生的电荷量为Qclkl — VclklW1Cov,其中，Vdkl为复位管的时钟电压,W1为复位管的沟道宽度,Cot为单位宽度的交叠电容。同时，第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管吸收复位管因时钟馈通产生的电荷。第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管因时钟馈通吸收的电荷量为Qclk2 — Vclk22ff2Cov,其中，Vdk2为第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的时钟电压，Vcdk2是Vclkl经过第三反相器得到的，二者相位相反，W2为第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的沟道宽度，Cov为单位宽度的交叠电容。复位管的沟道宽度为第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的沟道宽度的两倍，即W1 = 2W2，所以，复位管因时钟馈通产生的电荷被第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管因时钟馈通全部吸收，使得消除了因时钟馈通产生的电荷，使得注入反馈单元的电荷全部来自复位管储存的电荷，纯化了注入到反馈单元的电荷来源。另外，所述反馈单元接地。这样，在手指触摸时手指所携带的静电被导至大地，使得可以避免因手指所携带的静电导致与反馈单元相连的复位单元、放大单元、源跟随单元被静电击穿。另外，所述反馈单元包含第一电容、第二电容与第三电容；所述第一电容的正极与所述反馈单元的第一端口相连，负极与所述反馈单元的第二端口相连；其中，所述反馈单元的第一端口与所述复位单元的第一输出端口相连，所述反馈单元的第二端口与所述复位单元的第二输出端口相连；所述第二电容的正极与所述反馈单元的第一端口相连，负极接地；所述第三电容的正极与所述反馈单元的第二端口相连，负极接地。这是无手指触摸时反馈单元的组成，当手指触摸时反馈单元还包含第四电容、第五电容、第六电容与电阻；所述第四电容的正极与所述反馈单元的第一端口相连，负极与所述第五电容的正极相连；所述第五电容的负极与所述反馈单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，包含放大单元与源跟随单元；所述放大单元与所述源跟随单元相连；所述放大单元将接收的信号进行放大后输出至所述源跟随单元；所述源跟随单元将接收到的信号进行电平平移后输出第一电压信号，其中，所述第一电压信号携带检测的指纹信息；其特征在于，还包含复位单元、反馈单元；其中，所述反馈单元在检测到指纹信息时将产生的第二电压信号输出至所述源跟随单元；所述复位单元与所述反馈单元、所述放大单元均相连；所述反馈单元与所述放大单元相连；所述复位单元的输入端用于输入复位信号；所述复位信号为高电平时，所述复位单元内置的复位管导通并存储电荷，同时对所述反馈单元进行复位；所述复位信号由高电平切换为低电平时，所述复位管截止，并将存储的电荷注入至所述反馈单元与所述放大单元；所述反馈单元接收所述电荷，并在检测到指纹信息时将所述第二电压信号输出至所述源跟随单元。

【技术特征摘要】
1.一种基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，包含放大单元与源跟随单元；所述放大单元与所述源跟随单元相连；所述放大单元将接收的信号进行放大后输出至所述源跟随单元；所述源跟随单元将接收到的信号进行电平平移后输出第一电压信号，其中，所述第一电压信号携带检测的指纹信息；其特征在于，还包含复位单元、反馈单元； 其中，所述反馈单元在检测到指纹信息时将产生的第二电压信号输出至所述源跟随单元; 所述复位单元与所述反馈单元、所述放大单元均相连；所述反馈单元与所述放大单元相连；所述复位单元的输入端用于输入复位信号； 所述复位信号为高电平时，所述复位单元内置的复位管导通并存储电荷，同时对所述反馈单元进行复位；所述复位信号由高电平切换为低电平时，所述复位管截止，并将存储的电荷注入至所述反馈单元与所述放大单元； 所述反馈单元接收所述电荷，并在检测到指纹信息时将所述第二电压信号输出至所述源跟随单元。2.根据权利要求1所述的基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，其特征在于，所述复位单兀包含第一反相器、第二反相器、第三反相器与第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管； 所述第一反相器的输入端为所述复位单元的输入端，输出端与所述第二反相器的输入端相连； 所述第二反相器的输出端与所述第三反相器的输入端相连； 所述第三反相器的输出端与所述第一N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的栅极相连； 所述第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的源极与漏极相连，其中，所述漏极为所述复位单元的第一输出端口； 所述复位管的第一端口与所述复位单元的第一输出端口相连，第二端口为所述复位单元的第二输出端口，第三端口与所述第二反相器的输出端相连。3.根据权利要求2所述的基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，其特征在于，所述复位管为所述第二 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管； 其中，所述第二 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的源极为所述复位管的第一端口 ；所述第二N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的漏极为所述复位管的第二端口 ；所述第二 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的栅极为所述复位管的第三端□。4.根据权利要求3所述的基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，其特征在于，所述复位管的沟道宽度为所述第一 N沟道金属-氧化物-半导体场效应晶体管的沟道宽度的两倍。5.根据权利要求2所述的基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，其特征在于，所述反馈单元接地。6.根据权利要求5所述的基于电荷注入方式的指纹信息检测电路，其特征在于，所述反馈单元包含第一电容、第二电容与第三电容； 所述第一电容的正极与所述反馈单元的第一端口相连，负极与所述反馈单元的第二端口相连； 其中，所述反馈单元的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：程泰毅，赵祥桂，
申请(专利权)人：上海思立微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31