指纹检测电路及指纹辨识系统技术方案

本发明专利技术实施方式提供了一种指纹检测电路及指纹辨识系统。指纹检测电路包括导电层和放大器，放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端耦接于导电层，并与输出端之间具有第一电容；导电层用于与手指形成第二电容，第二电容用于将传送至手指的第一信号耦合至第一输入端，且放大器的第二输入端用于接收第二信号；其中，第二信号的相位与第一信号的相位相反。采用本发明专利技术实施方式，可以降低指纹检测的困难度，同时降低功率消耗和生产成本，且符合便携式电子装置的常规电压。

【技术实现步骤摘要】
指纹检测电路及指纹辨识系统本申请是对申请号为2015104444453，申请日为2015年07月24日、名称为“指纹检测电路及指纹辨识系统”的申请文件所作的分案申请。
本专利技术属于指纹检测
，涉及一种指纹检测电路及指纹辨识系统，尤其涉及一种增强输出信号的指纹检测电路及指纹辨识系统。
技术介绍
随着科技日新月异，移动电话、数字相机、平板电脑、笔记本电脑等越来越多的便携式电子装置已经成为了人们生活中必备的工具。由于便携式电子装置一般为个人使用，具有一定的隐私性，因此其内部储存的数据，例如电话簿、相片、个人信息等等为私人所有。若电子装置一旦丢失，则这些数据可能会被他人所利用，而造成不必要之损失。虽然目前已有利用密码保护的方式来避免电子装置为他人所使用，但密码容易泄露或遭到破解，具有较低的安全性。并且用户需记住密码才能使用电子装置，若忘记密码，则会带给使用者许多不便。因此，目前发展出利用个人指纹辨识的方式来达到身份认证的目的，以提升数据安全性。电容式指纹辨识系统是相当受欢迎的一种指纹辨识方法，其是利用感测电容变化判断使用者指纹的纹峰(FingerRidge)或纹谷(FingerValley)。详细来说，电容式指纹辨识系统利用金属电极来接收使用者的手指接触，其中的指纹检测电路可将金属电极与使用者手指之间的电容转换成电压信号，并输出至后端的指纹判断模块，以进行指纹识别。然而，金属电极通常会以介电常数小的盖板加以覆盖，使得金属电极与使用者手指之间的电容相当微小(其电容值大约仅数十毫微微法拉(Femtofarad，fF)左右)，指纹检测电路输出至指纹判断模块的输出信号的电压幅度随之减小，由此增加了指纹辨识的困难。现有技术中，利用增加驱动信号的电压幅度以解决输出信号微小的问题，如美国专利申请US20130271422A1，其以12伏特(Volt，V)甚至16伏特的驱动信号来驱动指纹检测电路，如此高电压幅度的规格不但不符合便携式电子装置的常规电压(3伏特或5伏特)，而且也增加电路复杂度和整体系统的功率消耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种增强输出信号的指纹检测电路及指纹辨识系统，旨在增加指纹检测电路的输出信号强度，且符合便携式电子装置的常规电压。本专利技术实施方式提供了一种指纹检测电路，包括导电层和放大器，放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，第一输入端耦接于导电层，并与输出端之间具有第一电容；导电层用于与手指形成第二电容，第二电容用于将传送至手指的第一信号耦合至第一输入端，且放大器的第二输入端用于接收第二信号；其中，第二信号的相位与第一信号的相位相反。本专利技术实施方式还提供了一种指纹辨识系统，包括指纹判断模块和多个指纹检测电路，其中，指纹检测电路为上述指纹检测电路，指纹判断模块耦接于多个指纹检测电路，用来根据指纹检测电路的输出信号判断指纹检测电路所在位置是对应手指指纹的纹峰或是纹谷。本专利技术实施例利用相位相反的二信号来驱动指纹检测电路，以增加指纹检测电路的输出信号强度，而降低指纹检测的困难度，同时降低功率消耗和生产成本，且符合便携式电子装置的常规电压。另外，相位相反的第一信号和第二信号共同驱动指纹检测电路。本实施例利用相位相反的两个信号来驱动指纹检测电路，以增加指纹检测电路的输出信号强度。另外，第二信号为：V2＝－k*V1；其中，V1表示第一信号，V2表示第二信号，k表示任何正值常数。本实施例提供了第二信号与第一信号的具体关系表达式。另外，第一电容作为放大器的反馈电容，其为放大器的输出端与导电层之间形成的多晶硅绝缘体多晶硅或金属绝缘金属电容，或者是电性连接于放大器的输出端与导电层之间的电容。本实施例提供了两种第一电容的具体实现方式。另外，导电层与地端形成第三电容。另外，放大器用于产生与第一输入端接收到的第一信号相对应的第一输出信号，并产生与第二输入端接收到的第二信号相对应的第二输出信号，其中，放大器的输出端的输出信号为第一输出信号和第二输出信号的总和。另外，第一输出信号、第二输出信号和输出信号分别满足以下公式：Vo1＝－(C2/C1)*V1；Vo2＝((C1+C2+C3)/C1)*V2；Vo＝－(C2/C1+k(C1+C2+C3)/C1)*V1；其中，Vo1和Vo2分别表示第一输出信号和第二输出信号，Vo表示放大器的输出端的输出信号，V1和V2分别表示第一信号和第二信号，C1、C2和C3分别表示第一电容、第二电容和第三电容的电容值，k为正值常数。本实施例提供了第一输出信号、第二输出信号和输出信号的具体表达式。另外，第一信号和第二信号为相互反向的交流方波信号。另外，还包括开关单元，用于建立放大器的直流偏压，开关单元的一端耦接于放大器的第一输入端，开关单元的另一端耦接于放大器的输出端。本实施例中，可以在电路进行指纹检测工作之前建立放大器的直流工作点，并且工作点建立速度快。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的纹检测电路的示意图；图2是本专利技术实施例二提供的指纹辨识系统的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。如图1所示，为本专利技术实施例一指纹检测电路10的示意图。指纹检测电路10用于指纹辨识系统，该指纹辨识系统可产生第一信号V1并透过金属电极将第一信号V1传送至手指FG。指纹检测电路10包含有导电层100、放大器Amp和开关单元SW。导电层100为顶层导电层，其可为金属电极或是集成电路布局的金属层(Metal)，用来接收手指FG的接触，与手指FG之间形成电容C2。放大器Amp为运算放大器，其包含有负输入端(标示有「－」号)、正输入端(标示有「+」号)和输出端。负输入端耦接于导电层100，正输入端接收第二信号V2，输出端输出输出信号Vo。开关单元SW耦接于放大器Amp的负输入端和输出端之间。另外，第二信号V2的相位(即第二相位)与第一信号V1的相位(即第一相位)相反，即第二信号V2可表示为V2＝－k*V1，其中k代表任何正值常数。放大器Amp的输出端与负输入端(或导电层100)之间具有电容C1，电容C1可为放大器Amp的输出端与导电层100所形成的多晶硅绝缘体多晶硅(Polysilicon–insulator–Polysilicon，PIP)电容或是金属绝缘金属(Metal–insulator–Metal，MiM)电容，或是电性连接于放大器Amp的输出端与导电层100之间的电容，电容C1可视为放大器Amp的反馈电容。另外，导电层100与信号地端GND形成有电容C3。实际应用中，导电层100通常以绝缘介质(图1未示出)覆盖，绝缘介质可为盖板或是钝化层。当绝缘介质的厚度越厚或是绝缘介质的介电常数越小时，电容C2的电容值越小，而使得输出信号Vo的电压幅度很小。为了解决输出信号Vo的电压幅度很小的问题，指纹检测电路10将第二信号V2(其与第一信号V1相位相反)输入至放大器Amp的正输入端，使得输出信号Vo的电压幅度得以增强。指纹检测电路10的工作原理如下：因第一信号V1透过电容C2耦合至放大器Amp的负输入端，放大器Amp可产生对应于第一信号V1的第一输出信号Vo1，第一输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹检测电路，其特征在于，包括导电层和放大器，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接于所述导电层，并与所述输出端之间具有第一电容；所述导电层用于与手指形成第二电容，所述第二电容用于将传送至所述手指的第一信号耦合至所述第一输入端，且所述放大器的第二输入端用于接收第二信号；其中，所述第二信号的相位与所述第一信号的相位相反。

【技术特征摘要】
1.一种指纹检测电路，其特征在于，包括导电层和放大器，所述放大器包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦接于所述导电层，并与所述输出端之间具有第一电容；所述导电层用于与手指形成第二电容，所述第二电容用于将传送至所述手指的第一信号耦合至所述第一输入端，且所述放大器的第二输入端用于接收第二信号；其中，所述第二信号的相位与所述第一信号的相位相反。2.如权利要求1所述的指纹检测电路，其特征在于，所述相位相反的第一信号和第二信号共同驱动所述指纹检测电路。3.如权利要求2所述的指纹检测电路，其特征在于，所述第二信号为：V2＝－k*V1；其中，V1表示第一信号，V2表示第二信号，k表示任何正值常数。4.如权利要求1所述的指纹检测电路，其特征在于，所述第一电容作为所述放大器的反馈电容，其为所述放大器的输出端与所述导电层之间形成的多晶硅绝缘体多晶硅或金属绝缘金属电容，或者是电性连接于所述放大器的输出端与所述导电层之间的电容。5.如权利要求4所述的指纹检测电路，其特征在于，所述导电层与地端形成第三电容。6.如权利要求5所述的指纹检测电路，其特征在于，所述放大器用于产生与所述第一输入端接收到的第一信号相对应的第一输出信号，并产生与所述第二输入端接收到的第二信号相对应的第二输出信号，其中，所述放大器的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹昶，
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