一种斜坡波产生电路及其数模转换电路、指纹识别系统技术方案

本发明专利技术公开了一种斜坡波产生电路及其数模转换电路、指纹识别系统，属于指纹识别技术领域。该电路包括：积分电路，用于输出斜坡波信号；信号调整电路，包括串联的反馈控制环路和跨导放大器，所述反馈控制环路监测所述积分电路输出的斜坡波信号，并向所述跨导放大器输出调整控制信号，由所述跨导放大器根据所述调整信号对所述积分电路下一周期输出的斜坡波信号进行修正；电压产生电路，用于分别向所述积分电路及所述信号调整电路输出参考电压信号。采用本发明专利技术的指纹识别系统，可以解决现有技术中斜坡波产生电路和时钟发生器因受到PVT的影响而导致指纹系统性能恶化的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种斜坡波产生电路及其数模转换电路、指纹识别系统
本专利技术涉及指纹识别
，尤其涉及一种斜坡波产生电路及其数模转换电 路、指纹识别系统。
技术介绍
随着安全技术的发展，指纹识别越来越收到人们的重视，其应用的领域也越来越 广。电容式指纹感应系统一般采用指纹感应像素（pixel)电路作为基本单元，Pixel电路 提取每个像素点的电容耦合信号，再送入指纹感应系统的其他部分进行放大，模数转换，图 像拼接等操作，提取出有效的指纹信息。现有技术处理Pixel阵列数据读取这个问题通 常采用如下三种方式：全局模数转换、本地模数转换或行/列模数转换。在上述三种方式 中，均采用了数模转换电路，而数模转换电路中的斜坡波产生电路和时钟发生器容易受到 PVT (Process/Voltage/Temperature，生产工艺/电压/温度）的影响，从而导致指纹识别 系统的性能的恶化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题是提供一种斜坡波产生电路及其数模转换电 路、指纹识别系统，以解决现有技术中斜坡波产生电路和时钟发生器因受到PVT的影响而 导致指纹系统性能恶化的问题。 本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下： 据本专利技术的一个方面，提供一种斜坡波产生电路，包括：积分电路，用于输出斜坡 波信号；信号调整电路，包括串联的反馈控制环路和跨导放大器，所述反馈控制环路监测 所述积分电路输出的斜坡波信号，并向所述跨导放大器输出调整控制信号，由所述跨导放 大器根据所述调整信号对所述积分电路下一周期输出的斜坡波信号进行修正；电压产生电 路，用于分别向所述积分电路及所述信号调整电路输出参考电压信号。 提供一种如上所述的电路，所述积分电路包括第一双向开关、第二双向开关、第三 双开关、斜坡波信号产生电容及第一高增益运算放大器：所述第一双向开关连接在所述第 一高增益运算放大器的负极与输出端之间；所述斜坡波信号产生电容一端与所述第一高增 益运算放大器的负极连接，另一端通过所述第二双向开关与所述第一高增益运算放大器的 输出端连接；所述第三双向开关一端与所述电压产生电路连接，另一端连接在所述斜坡波 信号产生电容与所述第二双向开关之间。 提供一种如上所述的电路，所述第一双向开关、所述第二双向开关及所述第三双 开关分别由两路反相且不重叠的周期信号控制动作。 提供一种如上所述的电路，所述跨导放大器包括误差保持电容和NMOS晶体管，其 中所述NMOS晶体管的栅极与所述反馈控制环路的输出端连接，另外两极一个接地，另一个 与所述积分电路的第一高增益运算放大器的负极连接以向所述积分电路提供误差校正电 流。 提供一种如上所述的电路，所述反馈控制环路包括误差放大器，所述误差放大器 的正极与所述积分电路的斜坡波信号输出端连接，负极与所述电压产生电路连接，输出端 与所述跨导放大器连接。 提供一种如上所述的电路，所述电压产生电路包括第二高增益运算放大器、电流 镜电路及第一匹配电阻、第二匹配电阻、第三匹配电阻构成：所电流镜电路由两个以电流镜 方式连接的PMOS晶体管构成，其第一连接端与所述第二高增益运算放大器的输出端、所述 第一匹配电阻的第一连接端及积分电路的第一高增益放大器的正极连接，第二连接端与所 述第二匹配电阻的第一连接端及所述信号调整电路的电压输入端连接；所述第三匹配电阻 的第一连接端与所述第二匹配电阻的第二连接端及所述积分电路的第三双向开关的第一 连接端连接，第二连接端与第一匹配电阻的第二连接端连接，并接地；所述第二高增益运算 放大器的负极与输出端连接。 根据本专利技术的另一个方面，提供一种指纹识别系统，包括数模转换电路，所述数模 转换电路包括如上所述的斜坡波产生电路。 根据本专利技术的再一个方面，提供一种数模转换电路，包括如上所述的斜坡波产生 电路、控制电路、指纹信号/保持电路、比较器、时钟发生器及N-bit计数器：所述控制电路， 用于控制所述斜坡波产生电路和所述N-bit计数器同时开始工作；所述斜坡波产生电路， 用于在所述控制电路的控制下向比较器输出斜坡波信号；所述指纹信号/保持电路，用于 向所述比较器输出经增强处理后的像素感应信号；所述比较器，用于将所述斜坡波信号及 所述像素感应信号进行对比，并向所述N-bit计数器输出信号，以及用于在斜坡波信号等 于像素感应信号相等时，将所述输出信号进行翻转；所述N-bit计数器，用于在所述控制电 路的控制下开始工作，并在所述比较器的输出信号发生翻转时锁存计数值，以便得到本次 转换后ADC输出码字信号；时钟发生器，用于为数模转换电路提供计时基准。 本专利技术的一种指纹识别系统，其在斜坡波产生电路中设置了信号调整电路，通过 信号调整电路中的反馈控制环路监测积分电路产生的斜坡波信号，然后向该跨导放大器输 出调整控制信号，对该积分电路下一周期输出的斜坡波信号进行修正，能够自动调整输出 斜坡波信号的最高点电压值，从而使输出的斜坡波信号的幅度与PVT变化无关，消除了因 PVT带来的影响。并且该电路实现简单，对电容材质没有要求，降低了生产成本。另外，将 该电路应用到指纹识别系统时，其能够自适应系统时钟频率的变化，当时钟频率变化时，产 生的斜坡波信号的斜率变化对单斜率ramp ADC增益误差、分辨率、INL(积分非线性）和 DNL(差分非线性）等性能指标不会造成影响。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例提供的一种斜坡波产生电路连接示意图； 图2为图1中斜坡波产生电路在多个斜坡波产生阶段持续时间里，自动跟踪-校 正机制的示意图； 图3为单斜率ramp ADC的原理图； 图4为图1中当反馈控制环路采用误差放大器构成时的电路连接示意图； 图5为本专利技术实施例提供的另一种斜坡波产生电路连接示意图； 图6本专利技术实施例提供的一种数模转换电路的示意图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结 合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅 用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。 本专利技术提供了 一种斜坡波产生电路，请参阅图1，该斜坡波产生电路产生的斜坡波 信号为单斜率斜坡波信号，其包括积分电路1〇〇、信号调整电路200及电压产生电路。 积分电路100,用于输出斜坡波信号。该积分电路100包括第一双向开关110、第 二双向开关121、第三双开关130、斜坡波信号产生电容140及第一高增益运算放大器150。 该第一双向开关110连接在该第一高增益运算放大器150的负极与输出端之间。该斜坡波 信号产生电容140的一端与该第一高增益运算放大器150的负极连接，另一端通过该第二 双向开关120与该第一高增益运算放大器的输出端连接。该第三双向开关130 -端与该电 压产生电路300连接，另一端连接在该斜坡波信号产生电容140与该第二双向开关120之 间。需要说明的是，在该积分电路中，第一双向开关110、第二双向开关120及第三双开关 130分别由两路反相且不重叠的周期信号控制动作，即这三个双向开关不会同时处于导通 状态。 信号调整电路200,由串联的反馈控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种斜坡波产生电路，其特征在于，所述电路包括：积分电路，用于输出斜坡波信号；信号调整电路，包括串联的反馈控制环路和跨导放大器，所述反馈控制环路监测所述积分电路输出的斜坡波信号，并向所述跨导放大器输出调整控制信号，由所述跨导放大器根据所述调整信号对所述积分电路下一周期输出的斜坡波信号进行修正；电压产生电路，用于分别向所述积分电路及所述信号调整电路输出参考电压信号。

【技术特征摘要】
1. 一种斜坡波产生电路，其特征在于，所述电路包括： 积分电路，用于输出斜坡波信号； 信号调整电路，包括串联的反馈控制环路和跨导放大器，所述反馈控制环路监测所述 积分电路输出的斜坡波信号，并向所述跨导放大器输出调整控制信号，由所述跨导放大器 根据所述调整信号对所述积分电路下一周期输出的斜坡波信号进行修正； 电压产生电路，用于分别向所述积分电路及所述信号调整电路输出参考电压信号。2. 根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述积分电路包括第一双向开关、第二双 向开关、第三双开关、斜坡波信号产生电容及第一高增益运算放大器： 所述第一双向开关连接在所述第一高增益运算放大器的负极与输出端之间； 所述斜坡波信号产生电容一端与所述第一高增益运算放大器的负极连接，另一端通过 所述第二双向开关与所述第一高增益运算放大器的输出端连接； 所述第三双向开关一端与所述电压产生电路连接，另一端连接在所述斜坡波信号产生 电容与所述第二双向开关之间。3. 根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一双向开关、所述第二双向开关及 所述第三双开关分别由两路反相且不重叠的周期信号控制动作。4. 根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述跨导放大器包括误差保持电容和 NMOS晶体管，其中所述NMOS晶体管的栅极与所述反馈控制环路的输出端连接，另外两极一 个接地，另一个与所述积分电路的第一高增益运算放大器的负极连接以向所述积分电路提 供误差校正电流。5. 根据权利要求1至4任一项所述的电路，其特征在于，所述反馈控制环路包括误差放 大器，所述误差放大器的正极与所述积分电路的斜坡波信号输出端连接，负极与所述电压 产生电路连接，输出端与所述跨导放大...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈松涛，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44