一种指纹检测电路和指纹检测传感器制造技术

本实用新型专利技术公开一种指纹检测电路，包括至少两层金属层、主控电路、外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源和多个指纹检测单元，指纹检测单元包括第一开关、第二开关、第三开关和电荷放大器，手指与顶层金属之间形成指纹电容，第二信号源、第一信号源加在第a层金属上并分别与顶层金属形成第一电容、第二电容，顶层金属与地之间形成第三电容，顶层金属与第a层金属之间形成基准电容；还公开一种指纹检测传感器，包括所述指纹检测电路。本实用新型专利技术一种指纹检测电路和指纹检测传感器将主动式和被动式结构合在一起，使指纹检测电路的应用设计可以根据不同的需求进行不同的设计，节约了指纹检测芯片的各种成本。

Fingerprint detection circuit and fingerprint detection sensor

The utility model discloses a fingerprint detection circuit, including at least two metal layers, the main control circuit, an external signal source, a first signal source, second signal source, third signal source and a plurality of fingerprint detection unit, fingerprint detection unit includes a first switch, a second switch, the third switch and the charge amplifier capacitance is formed between the fingerprint the finger and the top metal, second signal source, a first signal source and in the a metal layer and connected with a top metal forming a first capacitor, a second capacitor, a third capacitor is formed between the top and the base metal, and the capacitance formed between the top metal layer of metal a; also discloses a fingerprint detection sensor, comprising a fingerprint detection circuit. The utility model relates to a fingerprint detection circuit and fingerprint sensor will be active and passive structure together, so that the application design of fingerprint detection circuit can be different according to different design needs, saving the cost of various fingerprint detection chip.

【技术实现步骤摘要】
一种指纹检测电路和指纹检测传感器
本技术涉及指纹检测领域，尤其是一种指纹检测电路和指纹检测传感器。
技术介绍
电容型指纹传感器由于使用方便快捷，而且具有很高的安全性，能够实现安全支付，因而已经越来越多地用于各种电子产品中，尤其是各种智能终端。现有的电容型指纹检测装置，主要有两种检测方式，一种是主动式，另一种是被动式。其中，主动式穿透力强，但需要额外的控制芯片，成本相对被动式的高；而被动式穿透力虽然弱，但是不需要额外的控制芯片，因而成本相对较低。为了解决这个问题，很多公司会分别针对不同情况，设计不同的芯片，因而导致设计周期、费用，以及量产后的备货费用大大增加。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术的目的是提供一种兼容主动式工作方式和被动式工作方式的指纹检测电路，相应地，还提供一种指纹检测传感器。本技术所采用的技术方案是：一种指纹检测电路，包括至少两层金属层、主控电路、外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源和多个指纹检测单元，所述指纹检测单元包括第一开关、第二开关、第三开关和电荷放大器，所述主控电路用于输出第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号，用来分别控制第一开关、第二开关、第三开关的开关状态，并输出外部模拟信号、第一模拟信号、第二模拟信号、第三模拟信号，用来分别作为外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源；手指与顶层金属之间形成指纹电容，所述第二信号源、第一信号源加在第a层金属上并分别与顶层金属形成第一电容、第二电容，所述第a层金属为顶层金属以下的任何一层金属，所述顶层金属与地之间形成第三电容，所述顶层金属与第a层金属之间形成基准电容，所述第三信号源通过第三开关与电荷放大器的正相输入端连接，所述第二开关的左侧接地，所述第二开关的右侧与电荷放大器的正相输入端连接，所述电荷放大器的反相输入端与顶层金属连接，所述电荷放大器的反相输入端与第一开关的左侧连接，所述第一开关的右侧与电荷放大器的输出端连接，所述电荷放大器的输出端与第a层金属连接，所述多个电荷放大器的输出端作为指纹检测电路的输出端输出信号。进一步地，所述指纹检测电路还包括保护层，所述保护层设置于顶层金属之上，所述手指通过保护层与顶层金属形成指纹电容。进一步地，所述主控电路包括控制电路和数字模拟转换器，所述控制电路用于控制第一开关、第二开关、第三开关的开关状态和输出外部模拟信号以及控制数字模拟转换器输出第一模拟信号、第二模拟信号和第三模拟信号，所述数字模拟转换器用于输出第一模拟信号、第二模拟信号和第三模拟信号，所述控制电路的输出端与数字模拟转换器的输入端连接。进一步地，所述保护层包括涂层、玻璃或陶瓷。进一步地，所述指纹检测电路还包括主动式控制电路，所述外部信号源与主动式控制电路的输入端连接，所述主动式控制电路的输出端与指纹检测电路的地连接，用于根据外部模拟信号控制指纹检测电路的地的电压。进一步地，所述基准电容和第一电容的电容值大小属于同一量级。进一步地，所述基准电容和第一电容的电容值大小属于同一量级，所述第二电容和第三电容的电容值大小属于同一量级。本技术采用的另一技术方案是：一种指纹检测传感器，包括所述的指纹检测电路。本技术的有益效果是：本技术中一种指纹检测电路包括至少两层金属层、主控电路、外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源和多个指纹检测单元，指纹检测单元包括第一开关、第二开关、第三开关和电荷放大器，手指与顶层金属之间形成指纹电容，第二信号源、第一信号源加在第a层金属上并分别与顶层金属形成第一电容、第二电容，第a层金属为顶层金属以下的任何一层金属，顶层金属与地之间形成第三电容，顶层金属与第a层金属之间形成基准电容，第三信号源通过第三开关与电荷放大器的正相输入端连接，第二开关的左侧接地，第二开关的右侧与电荷放大器的正相输入端连接，电荷放大器的反相输入端与顶层金属连接，电荷放大器的反相输入端与第一开关的左侧连接，第一开关的右侧与电荷放大器的输出端连接，电荷放大器的输出端与第a层金属连接；本技术的指纹检测电路将主动式和被动式结构合在一起，使指纹检测电路的应用设计可以根据不同的需求进行不同的设计，主控电路根据不同的设计需求向手指和指纹检测单元输入不同的时钟控制信号，进而可以封装成主动式或被动式方案，大大节约了指纹检测芯片的设计、验证、备货等各种成本。另外，本技术一种指纹检测传感器，包括指纹检测电路，相比较分别设计主动式芯片和被动式芯片来说，设计周期短且费用少。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步说明：图1是本技术中一种指纹检测电路的一具体实施例结构示意图；图2是本技术中一种指纹检测电路的一具体实施例电路示意图；图3是本技术中一种指纹检测电路的主动式工作控制波形图；图4是本技术中一种指纹检测电路的主动式电路的一具体实施例示意图；图5是本技术中一种指纹检测电路的主动式电路的另一具体实施例结构示意图；图6是本技术中一种指纹检测电路的主动式电路的另一具体实施例电路示意图；图7是本技术中一种指纹检测电路的被动式工作控制波形图；图8是本技术中一种指纹检测电路的被动式电路的一具体实施例示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。一种指纹检测电路，参考图1和图2，图1是本技术中一种指纹检测电路的一具体实施例结构示意图，图2是本技术中一种指纹检测电路的一具体实施例电路示意图，包括至少两层金属层、主控电路100、外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源和多个指纹检测单元200，多个指纹检测单元200构成指纹检测阵列，指纹检测单元200包括第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3和电荷放大器CA，主控电路100用于输出第一时钟信号S1、第二时钟信号S2、第三时钟信号S3，用来分别控制第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3的开关状态，并输出外部模拟信号VTX、第一模拟信号VDAC1、第二模拟信号VDAC2、第三模拟信号VDAC3，用来分别作为外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源；手指300与顶层金属M_top之间形成指纹电容Cfinger，第二信号源、第一信号源加在第a层金属M_a上并分别与顶层金属M_top形成第一电容C1、第二电容C2，第a层金属M_a为顶层金属M_top以下的任何一层金属，顶层金属M_top与地VSS之间形成第三电容C3，顶层金属M_top与第a层金属M_a之间形成基准电容Cref，第三信号源通过第三开关SW3与电荷放大器CA的正相输入端连接，第二开关SW2的左侧接地，第二开关SW2的右侧与电荷放大器CA的正相输入端连接，电荷放大器CA的反相输入端与顶层金属M_top连接，电荷放大器CA的反相输入端与第一开关SW1的左侧连接，第一开关SW1的右侧与电荷放大器CA的输出端连接，电荷放大器CA的输出端与第a层金属M_a连接，多个指纹检测单元200对应多个电荷放大器CA的输出端，多个电荷放大器CA的输出端作为指纹检测电路的输出端输出信号。本技术是主被动式一体的指纹检测电路，当该电路工作在主动式模式时，需要依靠一个外部信号源，该外部信号源输出外部模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹检测电路，其特征在于，包括至少两层金属层、主控电路、外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源和多个指纹检测单元，所述指纹检测单元包括第一开关、第二开关、第三开关和电荷放大器，所述主控电路用于输出第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号，用来分别控制第一开关、第二开关、第三开关的开关状态，并输出外部模拟信号、第一模拟信号、第二模拟信号、第三模拟信号，用来分别作为外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源；手指与顶层金属之间形成指纹电容，所述第二信号源、第一信号源加在第a层金属上并分别与顶层金属形成第一电容、第二电容，所述第a层金属为顶层金属以下的任何一层金属，所述顶层金属与地之间形成第三电容，所述顶层金属与第a层金属之间形成基准电容，所述第三信号源通过第三开关与电荷放大器的正相输入端连接，所述第二开关的左侧接地，所述第二开关的右侧与电荷放大器的正相输入端连接，所述电荷放大器的反相输入端与顶层金属连接，所述电荷放大器的反相输入端与第一开关的左侧连接，所述第一开关的右侧与电荷放大器的输出端连接，所述电荷放大器的输出端与第a层金属连接，所述多个电荷放大器的输出端作为指纹检测电路的输出端输出信号。...

【技术特征摘要】
1.一种指纹检测电路，其特征在于，包括至少两层金属层、主控电路、外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源和多个指纹检测单元，所述指纹检测单元包括第一开关、第二开关、第三开关和电荷放大器，所述主控电路用于输出第一时钟信号、第二时钟信号、第三时钟信号，用来分别控制第一开关、第二开关、第三开关的开关状态，并输出外部模拟信号、第一模拟信号、第二模拟信号、第三模拟信号，用来分别作为外部信号源、第一信号源、第二信号源、第三信号源；手指与顶层金属之间形成指纹电容，所述第二信号源、第一信号源加在第a层金属上并分别与顶层金属形成第一电容、第二电容，所述第a层金属为顶层金属以下的任何一层金属，所述顶层金属与地之间形成第三电容，所述顶层金属与第a层金属之间形成基准电容，所述第三信号源通过第三开关与电荷放大器的正相输入端连接，所述第二开关的左侧接地，所述第二开关的右侧与电荷放大器的正相输入端连接，所述电荷放大器的反相输入端与顶层金属连接，所述电荷放大器的反相输入端与第一开关的左侧连接，所述第一开关的右侧与电荷放大器的输出端连接，所述电荷放大器的输出端与第a层金属连接，所述多个电荷放大器的输出端作为指纹检测电路的输出端输出信号。2.根据权利要求1所述的指纹检测电路，其特征在于，所述指纹检测电路还包括保...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙添平，于泽，
申请(专利权)人：深圳芯启航科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44