指纹检测电路及指纹辨识系统技术方案

本发明专利技术适用于指纹检测技术领域，提供了一种指纹检测电路，包含有：第一导电层，第一导电层为金属电极或是集成电路布局的金属层，用于与手指形成感测电容；第二导电层，第二导电层为金属电极、金属层或集成电路布局的多晶硅层；反相放大器，包括一输入端和一输出端，其中输入端耦接于第一导电层，输出端耦接于第二导电层；以及开关单元，开关单元的一端耦接于反相放大器的输入端，开关单元的另一端耦接于反相放大器的输出端。本发明专利技术利用单端输入单端输出的反相放大器，并利用开关单元快速地且正确地建立该反相放大器的直流偏压工作点，将感测电容的电容值准确地转换成输出信号，毋须配置额外的偏压电路，其电路结构简单且准确度高。

Fingerprint detecting circuit and fingerprint identification system

The invention is applicable to the technical field of fingerprint detection, provides a fingerprint detection circuit comprises a first conductive layer, a first conductive layer is a metal electrode or metal layer integrated circuit layout, for forming a sensing capacitor and fingers; the second conductive layer, a polysilicon layer second conductive layer is a metal electrode, a metal layer or integrated circuit layout; inverting amplifier includes an input end and an output end, wherein the input end is coupled to the first conductive layer, the output end is connected to the second conductive layer; and a switch unit, the switch unit is connected with the input end is coupled to the end of the inverting amplifying device, the other end is coupled to the output end of the inverting amplifier switch unit. The invention uses a single input single output of the inverting amplifier, and the DC bias operating point switch unit quickly and correctly establish the inverting amplifier, the sense capacitance measuring capacitance value accurately into output signals, without additional configuration bias circuit, the circuit has the advantages of simple structure and high accuracy.

【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2015104480958，申请日为2015年07月27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
，特别涉及一种指纹检测电路及指纹辨识系统，尤其涉及一种准确度高且电路结构简单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、平板电脑和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，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，这些数据可能会被他人所利用，造成不必要的损失。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。在现有技术中，电容式指纹辨识系统是相当受欢迎的一种指纹辨识方法，其是利用感测电容以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，电容式指纹辨识系统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，电容式指纹辨识系统中的指纹检测电路通常需要复杂的偏压电路，以确保指纹检测电路可正确地运作(即指纹检测电路之直流偏压工作点位于适当的区域)，而过于简单的偏压电路会影响指纹检测电路的准确度。因此，如何提供准确度高且电路结构简单的指纹检测电路也就成为业界所努力的目标之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种指纹检测电路及指纹辨识系统，旨在提高指纹检测的准确度高，且电路结构简单。本专利技术的实施方式提供了一种指纹检测电路，包含有：第一导电层，第一导电层为金属电极或是集成电路布局的金属层，用于与手指形成感测电容；第二导电层，第二导电层为金属电极、金属层或集成电路布局的多晶硅层；反相放大器，包括一输入端和一输出端，其中输入端耦接于第一导电层，输出端耦接于第二导电层；以及开关单元，开关单元的一端耦接于反相放大器的输入端，开关单元的另一端耦接于反相放大器的输出端。本专利技术的实施方式还提供一种指纹辨识系统，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单端输入单端输出的反相放大器，并利用开关单元快速地且正确地建立该反相放大器的直流偏压工作点，将感测电容的电容值准确地转换成输出信号，毋须配置额外的偏压电路，其电路结构简单且准确度高。另外，反相放大器为单端输入单端输出反相放大器，且开关单元用于建立反相放大器的直流工作点。另外，第二导电层位于第一导电层下方，第二导电层与第一导电层之间形成参考电容，参考电容的电容值与第二导电层的面积相关。另外，反相放大器具有负向增益。本实施例可以使输出信号与输入信号相位反向。另外，开关单元导通时，反相放大器的直流工作点位于放大区。本实施例中，在开关单元导通时，输出信号随输入信号增加而递减或减少而递增。另外，反相放大器包括：第一晶体管，具有第一端、第二端和第三端；以及第二晶体管，包括：第一端，耦接至第一晶体管的第一端；第二端，耦接至第一晶体管的第二端；以及第三端；其中，第一晶体管的第三端用来接收第一电压，第二晶体管的第三端用于接收第二电压。本实施例提供了反相放大器的具体实现方式。另外，反相放大器包括第一晶体管和第二晶体管，其中，第一晶体管的栅极耦接至第二晶体管的栅极而形成反相放大器的输入端；第一晶体管的漏极耦接至第二晶体管的漏极而形成反相放大器的输出端；第一晶体管的源极和第二晶体管的源极分别接收第一电压和第二电压。本实施例提供了另一种反相放大器的具体实现方式。另外，第一晶体管为P型金氧半场效晶体管，第二晶体管为N型金氧半场效晶体管。本实施例提供了第一晶体管以及第二晶体管的具体实现方式。另外，在指纹辨识系统中，手指接收到的驱动信号通过指纹检测电路的感测电容耦合到指纹检测电路的反相放大器的输入端并形成输入信号，反相放大器接收输入信号并产生输出信号，指纹判断模块根据输出信号计算出感测电容的电容值，并根据感测电容的电容值判断指纹检测电路所在位置是对应纹峰或是纹谷；其中，感测电容的电容值和输出信号满足以下公式：Cs＝-(Cf/Vs)*Vo；在上述公式中，Cs表示感测电容的电容值，Cf表示第二导电层与第一导电层之间形成参考电容的电容值，Vs表示驱动信号的电压值，Vo表示反相放大器的输出信号的电压值。本实施例提供了指纹辨识系统判断指纹的具体方法。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的指纹检测电路的示意图；图2是图1中指纹检测电路的等效电路图；图3是图1中反相放大器的示意图；图4是图3中反相放大器的电压转换特性示意图；图5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包含反相放大器104、开关单元SW和导电层100、102。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)，用于接收手指FG的接触。导电层102为下层导电层，其可为金属电极、金属层或集成电路布局的多晶硅层(Poly)。导电层102设置于导电层100下方，导电层100与导电层102之间形成参考电容Cf，而导电层100与手指FG形成有感测电容Cs。反相放大器104为单端输入单端输出(SingleInputSingleOutput)放大器，其包含单一输入端及输出端，反相放大器104的输入端耦接于导电层100，输出端耦接于导电层102。开关单元SW用于建立反相放大器104的直流偏压，开关单元SW的一端耦接于反相放大器104的输入端，开关单元SW的另一端耦接于反相放大器104的输出端。详细来说，参考电容Cf的电容值取决于导电层102的面积，当导电层100、102的面积为固定面积时，参考电容Cf的电容值为固定电容值。另外，感测电容Cs的电容值会随手指FG的指纹特征而变化。除此之外，手指FG可透过金属电极接收驱动信号Vs，驱动信号Vs可透过感测电容Cs耦合至反相放大器104的输入端，即驱动信号Vs通过感测电容Cs后，于反相放大器104的输入端形成输入信号Vi，反相放大器104接收输入信号Vi后产生输出信号Vo，如此一来，指纹检测电路10可将感测电容Cs的电容值转换成输出信号Vo。输出信号Vo可输出至后端的指纹判断模块，以判断指纹检测电路10所在位置对应至手指的纹峰(FingerRidge)或纹谷(FingerValley)。详细来说，请继续参考图2，为指纹检测电路10的等效电路图。由图2可知，驱动信号Vs与感测电容Cs的关系式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹检测电路，其特征在于，包含有：第一导电层，所述第一导电层为金属电极或是集成电路布局的金属层，用于与手指形成感测电容；第二导电层，所述第二导电层为金属电极、金属层或集成电路布局的多晶硅层；反相放大器，包括一输入端和一输出端，其中所述输入端耦接于所述第一导电层，所述输出端耦接于所述第二导电层；以及开关单元，所述开关单元的一端耦接于所述反相放大器的输入端，所述开关单元的另一端耦接于所述反相放大器的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种指纹检测电路，其特征在于，包含有：第一导电层，所述第一导电层为金属电极或是集成电路布局的金属层，用于与手指形成感测电容；第二导电层，所述第二导电层为金属电极、金属层或集成电路布局的多晶硅层；反相放大器，包括一输入端和一输出端，其中所述输入端耦接于所述第一导电层，所述输出端耦接于所述第二导电层；以及开关单元，所述开关单元的一端耦接于所述反相放大器的输入端，所述开关单元的另一端耦接于所述反相放大器的输出端。2.如权利要求1所述的指纹检测电路，其特征在于，所述反相放大器为单端输入单端输出反相放大器，且所述开关单元用于建立所述反相放大器的直流工作点。3.如权利要求2所述的指纹检测电路，其特征在于，所述第二导电层位于所述第一导电层下方，所述第二导电层与所述第一导电层之间形成参考电容，所述参考电容的电容值与所述第二导电层的面积相关。4.如权利要求2所述的指纹检测电路，其特征在于，所述反相放大器具有负向增益。5.如权利要求2所述的指纹检测电路，其特征在于，当所述开关单元导通时，所述反相放大器的直流工作点位于放大区。6.如权利要求5所述的指纹检测电路，其特征在于，所述反相放大器包括：第一晶体管，具有第一端、第二端和第三端；以及第二晶体管，包括：第一端，耦接至所述第一晶体管的第一端；第二端，耦接至所述第一晶体管的第二端；以及第三端；其中，所述第一晶体管的第三端用来接收第一电压，所述第二晶体管的第三端用于接收第二电压。7.如权利要求5所述的指纹检测电路，其特征在于...

【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