电容指纹感应电路和感应器制造技术

本发明专利技术适用于指纹识别领域，提供了一种电容指纹感应电路和感应器，感应电路包括抵消模块和反馈放大器，抵消模块的第一输入端与第一外接驱动源连接，抵消模块的第二输入端通过按压在该第二输入端的手指与第二外接驱动源连接，抵消模块的输出端与反馈放大器的输入端连接，第一外接驱动源和第二外接驱动源输出的信号互为反相，第一外接驱动源接入到抵消模块的信号与第二外接驱动源耦合到抵消模块的信号产生抵消，得到与指纹深度相关的指纹感应信号，反馈放大器的输出端输出经放大后的指纹感应信号。本发明专利技术实施例的电容指纹感应电路和感应器通过互为反相的外接驱动源和抵消模块衰减了与指纹无关的部分，仅放大差模信号，提高指纹感应的灵敏度。

Capacitance fingerprint induction circuit and inductor

The invention is applicable to the field of fingerprint identification, provides a capacitive fingerprint sensing circuit and sensor sensing circuit includes a cancellation module and feedback amplifier offset module of the first input terminal and the first external driving source connection, second input offset module by pressing in the second input end of the finger and a second external driving source connection the output end, cancellation module and input feedback amplifier is connected with the first external driving source and a second external driving signal output for each phase, the external signal of the first signal and the second drive source access to offset the external drive module is coupled to the source offset cancellation module, fingerprint sensing signal and the fingerprint depth of the output feedback amplifier by the fingerprint sensor amplified signal. The capacitance fingerprint sensing circuit and inductor in the embodiment of the invention reduce the fingerprint independent part through the mutually reversed external driving source and the cancellation module, amplifying the differential mode signal only, and improving the sensitivity of fingerprint induction.

【技术实现步骤摘要】
电容指纹感应电路和感应器
本专利技术属于指纹识别领域，尤其涉及一种电容指纹感应电路和感应器。
技术介绍
人的手指纹路有深度差异，凸的地方称为“峰(ridge)”，凹的地方称为“谷(valley)”。电容式指纹感应系统利用指纹上包含的“峰”和“谷”对应的感应电容大小不同，在同样的交流信号激励下输出信号的幅度也不同的原理，将“峰”和“谷”的图像信息转化为相应的电信号。为防止反复触摸过程对指纹感应器的静电损伤，以及提高机械强度，需在指纹感应器表面放置不导电的厚介质层(cover)，从而产生介质层相关电容(共模部分)；另外指纹深度即指纹“峰”和“谷”产生与纹路深度相关的电容，两者构成了手指到传感器感应电极的耦合电容(差模部分)。现有技术如图1所示，通过电荷放大器将差模部分和共模部分的总和直接放大，差模部分在该总和中所占的比例很小，如此差模部分会淹没在总和里，不容易分辨出“峰”和“谷”的区别，即指纹感应器的灵敏度较低。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种电容指纹感应电路和感应器，旨在解决现有的指纹感应器灵敏度差的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种电容指纹感应电路，包括抵消模块和反馈放大器，所述抵消模块的第一输入端与第一外接驱动源连接，所述抵消模块的第二输入端通过按压在该第二输入端的手指与第二外接驱动源连接，所述抵消模块的输出端与所述反馈放大器的输入端连接，所述第一外接驱动源和所述第二外接驱动源输出的信号互为反相，所述第一外接驱动源送入到所述抵消模块的信号与所述第二外接驱动源耦合到所述抵消模块的信号产生抵消，得到与指纹深度相关的指纹感应信号，所述反馈放大器的输出端输出经放大后的指纹感应信号。进一步地，所述抵消模块包括感应电容和抵消电容，所述感应电容的输入端为所述抵消模块的第二输入端，所述感应电容的输出端与所述抵消电容的输出端连接，所述抵消电容的的输入端为所述抵消模块的第一输入端，所述感应电容和所述抵消电容的连接点为所述抵消模块的输出端。进一步地，所述抵消模块的第二输入端包含感应极板，手指和所述感应极板之间通过介质层隔离，形成所述感应电容，所述抵消模块的第一输入端包含抵消极板，所述感应极板和所述抵消极板之间形成所述抵消电容。进一步地，所述感应极板和所述抵消极板均由金属层构成。进一步地，所述反馈放大器为电流放大器，所述电流放大器包括第一低噪放大器以及连接在所述第一低噪放大器的输入端和输出端之间的电阻。进一步地，所述反馈放大器为电荷放大器，所述电荷放大器包括第二低噪放大器以及连接在所述第二低噪放大器的输入端和输出端之间的反馈电容。进一步地，所述反馈放大器还包括连接在所述第一低噪放大器或者所述第二低噪放大器的输入端和输出端之间的复位开关。进一步地，所述电容指纹感应电路还包括驱动放大器和抵消放大器，所述驱动放大器的输入端与外接驱动源连接，所述驱动放大器的输出端与按压在所述抵消模块第二输入端的手指连接；所述抵消放大器的输入端与所述外接驱动源连接，所述抵消放大器的输出端与所述抵消模块的第一输入端连接；所述驱动放大器和所述抵消放大器的增益反相。本专利技术还提出一种电容指纹感应器，所述电容指纹感应器包括多个像素单元，每个像素单元对应一个电容指纹感应电路，所述电容指纹感应电路为如上所述的任一种电容指纹感应电路。进一步地，所述电容指纹感应器还包括驱动放大器和抵消放大器，所述驱动放大器的输入端与外接驱动源连接，所述驱动放大器的输出端与按压在每一电容指纹感应电路的抵消模块的第二输入端的手指连接，所述抵消放大器的输入端与所述外接驱动源连接，所述抵消放大器的输出端与每一电容指纹感应电路的抵消模块的第一输入端连接，所述驱动放大器和所述抵消放大器的增益反相。本专利技术通过互为反相的外接驱动源和抵消模块衰减了与指纹无关的部分，仅放大与指纹深度相关的差模信号，因此后续级联的放大器不容易饱和，降低了指纹感应器的实现难度，提高了指纹感应器的灵敏度。进一步地，通过改变抵消放大器的增益，可适应不同厚度和材料的介质层，提高指纹传感器的兼容性。由于引入反馈放大器稳定感应极板的电压，因此信号处理过程与感应电极的寄生电容无关，提高了系统可靠性，本专利技术中的电容指纹感应电路结构简洁，兼容标准CMOS工艺，集成成本低。附图说明图1是现有技术的指纹感应器的电路图。图2是本专利技术实施例一提供的电容指纹感应电路的电路图。图3是本专利技术实施例一提供的电容指纹感应电路的另一电路图。图4是本专利技术实施例一提供的电容指纹感应电路的结构图。图5是本专利技术实施例一提供的电容指纹感应电路的另一结构图。图6是本专利技术实施例二提供的电容指纹感应器的电路图。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。实施例一本专利技术实施例一提出一种电容指纹感应电路。如图2所示，本专利技术实施例一的电容指纹感应电路包括抵消模块10和反馈放大器20，抵消模块10的第一输入端与第一外接驱动源VS1连接，抵消模块10的第二输入端通过按压在该第二输入端的手指与第二外接驱动源VS2连接，抵消模块10的输出端与反馈放大器20的输入端连接，第一外接驱动源VS1和第二外接驱动源VS2输出的信号互为反相，第一外接驱动源VS1送入到抵消模块10的信号与第二外接驱动源VS2耦合到抵消模块10的信号产生抵消，得到与指纹深度相关的指纹感应信号，反馈放大器20的输出端输出经放大后的指纹感应信号。在本专利技术实施例一中，反馈放大器20可为电流放大器或者电荷放大器，为说明方便，以电荷放大器20为例进行说明。本专利技术实施例一在放大手指耦合信号之前，首先通过抵消模块10的抵消操作，衰减与指纹无关的信号部分，然后通过电荷放大器20放大与纹路相关的微弱信号部分，再输出至指纹感应器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，实现对指纹信号的处理。如图3所示，抵消模块10包括感应电容Cs和抵消电容Cc。感应电容Cs的输入端为抵消模块10的第二输入端，感应电容Cs的输出端与抵消电容Cc的输出端连接，抵消电容Cc的输入端为抵消模块10的第一输入端，感应电容Cs和抵消电容Cc的连接点为抵消模块10的输出端。电荷放大器20包括第二低噪放大器(LowNoiseAmplifier，LNA)107以及连接在第二低噪放大器107的输入端和输出端之间的反馈电容Cfb。电荷放大器20还可包括连接在第二低噪放大器107的输入端和输出端之间的复位开关SW，用于在复位阶段将输入和输出节点电压置为偏置电压。在本专利技术实施例一中，电容指纹感应电路还可包括驱动放大器101和抵消放大器102，驱动放大器101的输入端与外接驱动源VS连接，输出端与按压在抵消模块10第二输入端的手指连接，抵消放大器102的输入端与外接驱动源VS连接，输出端与抵消模块10的第一输入端连接，驱动放大器101和抵消放大器102的增益反相。电容指纹感应电路的结构图如图4所示，其中包含感应极板201、抵消极板202和反馈极板203，手指与感应极板201之间通过绝缘的介质层204隔离，当手指接触或按压在指纹感应器的某一像素单元上时，手指和感应极板之间形成感应电容Cs，感应极板2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容指纹感应电路，其特征在于，包括反馈放大器、抵消极板和感应极板；所述感应极板用于与手指形成感应电容，所述抵消极板与所述感应极板形成抵消电容，且所述感应极板连接到所述反馈放大器的输入端；所述抵消电容连接在所述反馈放大器的输入端和第一驱动源之间，其中，所述第一驱动源提供的第一驱动信号通过所述抵消电容耦合到所述感应极板；第二驱动源提供的第二驱动信号通过所述感应电容耦合到所述感应极板，并与所述第一驱动信号耦合到所述感应极板的信号进行抵消得到指纹感应信号，所述反馈放大器用于对所述指纹感应信号进行放大后输出。

【技术特征摘要】
1.一种电容指纹感应电路，其特征在于，包括反馈放大器、抵消极板和感应极板；所述感应极板用于与手指形成感应电容，所述抵消极板与所述感应极板形成抵消电容，且所述感应极板连接到所述反馈放大器的输入端；所述抵消电容连接在所述反馈放大器的输入端和第一驱动源之间，其中，所述第一驱动源提供的第一驱动信号通过所述抵消电容耦合到所述感应极板；第二驱动源提供的第二驱动信号通过所述感应电容耦合到所述感应极板，并与所述第一驱动信号耦合到所述感应极板的信号进行抵消得到指纹感应信号，所述反馈放大器用于对所述指纹感应信号进行放大后输出。2.如权利要求1所述的电容指纹传感电路，其特征在于，还包括反馈极板，所述反馈极板用于与所述感应极板形成反馈电容，所述反馈电容连接在所述反馈放大器的输入端和输出端之间。3.如权利要求2所述的电容指纹感应电路，其特征在于，所述感应极板、所述抵消极板和所述反馈极板均为金属层。4.如权利要求3所述的电容指纹感应电路，其特征在于，所述抵消极板和所述反馈极板并排设置在所述感应极板的下方。5.如权利要求2所述的电容指纹传感电路，其特征在于，还包括复位...

【专利技术属性】
技术研发人员：张均军，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