一种用于指纹传感器的信号处理电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于指纹传感器的信号处理电路，包括：第一输入电路、第二输入电路和差分放大器；第一输入电路用于与第一指纹感测模块电性连接，以将第一指纹感测模块生成的第一感测信号提供给差分放大器；第二输入电路用于与第二指纹感测模块电性连接，以将第二感测信号提供给差分放大器；所述差分放大器包括第一输入端和第二输入端，以及与所述第一输入端电性连接的第一信号处理单元，与所述第二输入端电性连接的第二信号处理单元；所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元相耦合，以将所述第一感测信号和第二感测信号进行差分放大处理，所述差分放大器还包括将所述处理后的信号输出的输出端。本实用新型专利技术所公开的信号处理电路能够消除共模噪声的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种用于指纹传感器的信号处理电路
本技术涉及指纹传感
，特别涉及一种用于指纹传感器的信号处理电路。
技术介绍
目前，指纹传感器已广泛应用于具有指纹识别功能的客户端设备中，所述客户端设备例如可以包括移动智能电话、计算机(包括笔记本电脑，台式电脑)、平板电子设备、个人数字助理(PDA)或者智能可穿戴设备等。图1是现有技术中电容式指纹传感器的应用示意图，如图1所示，手指与指纹传感器的触摸绝缘层接触时，手指与触摸绝缘层之间形成耦合电容Cfinger，由于手指的指纹脊和指纹谷至所述触摸绝缘层的距离不同，因此，手指各个部分与所述触摸绝缘层之间形成的耦合电容值也不相同。为了识别手指每个部分的指纹信息，通常将所述触摸绝缘层分成一个个单元，所述单元组成指纹感测单元阵列。指纹传感器的重要作用即采集所述指纹感测单元阵列中每个单元的耦合电容值，并根据所述电容值识别出该单元所对应的指纹信息。基于上述电容传感器的应用方式，下面通过图2介绍传统的电容式指纹传感器的基于电荷转换(chargetransfer)的信号处理方式。如图2所示，在时钟PH1相位(即图2中开关PH1导通、开关PH2断开)，指纹传感器处于复位模式。在时钟PH2相位(即图2中开关PH2导通、开关PH1断开)，指纹传感器处于取样模式，电压信号Vcharge用于减弱或者消除图1中触摸绝缘层与导电层之间的寄生电容Cs所产生的固定失调。为了增强差分放大器AMP1输入端的容性负载，可以在电压信号Vcharge和AMP1的反向输入端接入电容C0，但是，由于耦合电容Cfinger的值不固定，导致Vcharge和电容C0的取值难以设置，进而导致电压信号Vcharge并不能完全消除寄生电容Cs所带来的固定失调。另外，在时钟PH2相位，某些频段上电源或者地上产生的噪声影响到基准电压Vref，在差分放大器AMP1的作用下，将噪声传递至AMP1的输出电压Vo1上，进而影响采样耦合电容Cfinger和基准电容Cref之间的电荷转换，导致指纹图像质量变差。电源或地上的噪声一般为共模噪声，类似图1中触摸绝缘层和导电层之间寄生电容Cs的影响，但是寄生电容Cs为固定值，而电源或地上的共模噪声具有随机性。为了避免电源或者地上的共模噪声对指纹识别传感器造成的影响，提出一种改进的指纹传感器的信号处理单元显得尤为重要。图3是现有技术中基于图2改进的指纹传感器的信号处理电路结构图。如图3所示，图3相对于图2的改进点在于将图2中差分放大器AMP2反向输入端连接的共模电压Vcom替换成固定的参考输入电路，所述参考输入电路具有和图2所示的指纹输入电路相同的结构。具体在工作过程中，同样地，可以通过开关PH1和PH2控制指纹传感器的复位模式或者取样模式。在图3所示的电路结构中，虽然基准电压Vref或者其他连接电源或者地的电路模块依然携带有共模噪声，并且经过差分放大器AMP3和AMP4放大处理，但是第一输入电路和第二输入电路均存在相同的共模噪声，经过差分放大器AMP5的共模信号抑制之后，可以减弱甚至消除共模噪声对输出结果的影响。但是上述减弱或者消除共模噪声影响只是基于与指纹输入电路连接的指纹感测模块有手指接触的场景。若指纹输入电路没有手指接触或者手指接触不充分，则共模噪声干扰无法通过chargetransfer结构传递至差分放大器AMP5的输入端，即使经过AMP5的差分处理之后，共模噪声依然无法消除甚至减弱，其效果与图2所示的传统的信号处理方式类似。因此，现有技术中亟需一种能够消除共模噪声的指纹传感器的信号处理电路。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电路结构简单的用于指纹传感器的信号处理电路，能够有效地消除共模噪声的影响。本技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：一种用于指纹传感器的信号处理电路，包括：第一输入电路、第二输入电路和差分放大器；所述第一输入电路用于与所述指纹传感器的第一指纹感测模块电性连接，以将所述第一指纹感测模块生成的第一感测信号提供给所述差分放大器；所述第二输入电路用于与所述指纹传感器的第二指纹感测模块电性连接，以将所述第二指纹感测模块生成的第二感测信号提供给所述差分放大器；所述第一指纹感测模块和所述第二指纹感测模块为所述指纹传感器的指纹感测模块阵列中任意两个不同的感测模块；所述差分放大器包括极性相反且分别与所述第一输入电路和所述第二输入电路电性连接的第一输入端和第二输入端，以及与所述第一输入端电性连接的第一信号处理单元，与所述第二输入端电性连接的第二信号处理单元；所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元相耦合，以将所述第一感测信号和第二感测信号进行差分放大处理，所述差分放大器还包括将所述处理后的信号输出的输出端。进一步地，所述第一信号处理单元、所述第二信号处理单元具有行选择开关、列选择开关，当所述第一信号处理单元、所述第二信号处理单元的行选择开关、列选择开关均被导通时，所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元耦合生成所述差分放大器。进一步地，所述行选择开关、所述列选择开关由数字电路控制导通或者断开。进一步地，所述第一信号处理单元、所述第二信号处理单元中用于放大所述第一感测信号和第二感测信号的输入晶体管的面积不小于第一预设阈值。进一步地，在所述差分放大器中，所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元共用尾电流源以及输出负载。进一步地，所述第一信号处理单元、所述第二信号处理单元中具有共模反馈回路，所述共模反馈回路用于控制所述尾电流源，以稳定所述差分放大器的共模工作电压。进一步地，所述输出端包括用于输出第一输出电压的第一输出端和输出第二输出电压的第二输出端，所述第一输出信号用于确定所述第一指纹感测模块对应的指纹信息，所述第二输出信号用于确定所述第二感测模块对应的指纹信息。进一步地，所述信号处理电路还包括：第一控制模块，用于启动所述指纹传感器工作于复位功能；第二控制模块，用于启动所述指纹传感器工作于取样功能。进一步地，所述第一指纹感测模块、所述第二指纹感测模块还包括相互连接的触摸绝缘层和导电层，所述导电层与所述第一输入端、第二输入端连接；当所述指纹传感器被设置为取样模式时，手指或者所述导电层被施加预设数值的电压，手指触摸所述触摸绝缘层时，手指与所述导电层之间产生耦合电容；所述第一指纹感测模块、所述第二指纹感测模块分别基于所述施加的电压生成与所述耦合电容值相匹配的所述第一感测信号和所述第二感测信号。进一步地，当所述指纹传感器被设置为复位模式时，在所述第一输入端和所述第二输入端施加固定电压，以调整所述差分放大器的电路工作点。进一步地，所述第一控制模块包括：两个反馈电容，所述反馈电容的一端分别连接于所述第一输入端、第二输入端，另一端分别与所述输出端连接；两个第一复位开关，所述第一复位开关分别连接于所述反馈电容的两端；两个第二复位开关，所述第二复位开关的一端相互连接，另一端分别与所述第一输入端、第二输入端连接；两个第三复位开关，所述第三复位开关的一端分别与所述第一指纹感测模块、第二指纹感测模块连接，另一端分别接地；所述第一复位开关、第二复位开关、第三复位开关的导通或者断开一致。进一步地，所述第二控制模块包括：两个取样开关，所述取样开关的一端分别与所述第一指纹感测模块、第二指纹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于指纹传感器的信号处理电路，其特征在于，包括：第一输入电路、第二输入电路和差分放大器；所述第一输入电路用于与所述指纹传感器的第一指纹感测模块电性连接，以将所述第一指纹感测模块生成的第一感测信号提供给所述差分放大器；所述第二输入电路用于与所述指纹传感器的第二指纹感测模块电性连接，以将所述第二指纹感测模块生成的第二感测信号提供给所述差分放大器；所述第一指纹感测模块和所述第二指纹感测模块为所述指纹传感器的指纹感测模块阵列中任意两个不同的感测模块；所述差分放大器包括极性相反且分别与所述第一输入电路和所述第二输入电路电性连接的第一输入端和第二输入端，以及与所述第一输入端电性连接的第一信号处理单元，与所述第二输入端电性连接的第二信号处理单元；所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元相耦合，以将所述第一感测信号和第二感测信号进行差分放大处理，所述差分放大器还包括将所述处理后的信号输出的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种用于指纹传感器的信号处理电路，其特征在于，包括：第一输入电路、第二输入电路和差分放大器；所述第一输入电路用于与所述指纹传感器的第一指纹感测模块电性连接，以将所述第一指纹感测模块生成的第一感测信号提供给所述差分放大器；所述第二输入电路用于与所述指纹传感器的第二指纹感测模块电性连接，以将所述第二指纹感测模块生成的第二感测信号提供给所述差分放大器；所述第一指纹感测模块和所述第二指纹感测模块为所述指纹传感器的指纹感测模块阵列中任意两个不同的感测模块；所述差分放大器包括极性相反且分别与所述第一输入电路和所述第二输入电路电性连接的第一输入端和第二输入端，以及与所述第一输入端电性连接的第一信号处理单元，与所述第二输入端电性连接的第二信号处理单元；所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元相耦合，以将所述第一感测信号和第二感测信号进行差分放大处理，所述差分放大器还包括将所述处理后的信号输出的输出端。2.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述第一信号处理单元、所述第二信号处理单元具有行选择开关、列选择开关，当所述第一信号处理单元、所述第二信号处理单元的行选择开关、列选择开关均被导通时，所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元耦合生成所述差分放大器。3.根据权利要求2所述的信号处理电路，其特征在于，所述行选择开关、所述列选择开关由数字电路控制导通或者断开。4.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述第一信号处理单元、所述第二信号处理单元中用于放大所述第一感测信号和第二感测信号的输入晶体管的面积不小于第一预设阈值。5.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，在所述差分放大器中，所述第一信号处理单元和所述第二信号处理单元共用尾电流源以及输出负载。6.根据权利要求5所述的信号处理电路，其特征在于，所述第一信号处理单元、所述第二信号处理单元中具有共模反馈回路，所述共模反馈回路用于控制所述尾电流源，以稳定所述差分放大器的共模工作电压。7.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述输出端包括用于输出第一输出电压的第一输出端和输出第二输出电压的第二输出端，所述第一输出信号用于确定所述第一指纹感测模块对应的指纹信息，所述第二输出信号用于确定所述第二感测模块对应的指纹信息。8.根据权利要求1所述的信号处理电路，其特征在于，所述信号处理电路还包括：第一控制模块，用于启动所述指纹传感器工作于复位功能；第二控制模块，用于启动所述指纹传感器工作于取样功能。9.根据权利要求1或8所述的信号处理电路，其特征在于，所述第一指纹感测模块、所述第二指纹感测模块还包括相互连接的触摸绝缘层和导电层，所述导电层与所述第一输入端、第二输入端连接；当所述指纹传感器被设置为取样模式时，手指或者所述导电层被施加预设数值的电压，手指触摸所述触摸绝缘层时，手指...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
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