指纹传感器和终端设备制造技术

一种指纹传感器和终端设备，该指纹传感器包括多个积分电路(110)和负反馈电路(120)；该负反馈电路(120)连接到该多个积分电路(110)，用于分别在该多个积分电路(110)处于复位阶段时，将每个积分电路(110)的输入共模电压固定为复位偏置电压；每个积分电路(110)分别对应于一个指纹电容，该积分电路(110)用于在处于积分阶段时对其对应的指纹电容的电荷进行积分处理，并输出与该指纹电容相关的输出电压。本申请的指纹传感器和终端设备，能够在不增加主控RAM资源的基础上提高指纹图像的SNR。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】指纹传感器和终端设备
本申请涉及指纹检测领域，并且更具体地，涉及一种指纹传感器和终端设备。
技术介绍
在电容式指纹电路方案中，根据打码的方式可以分为两大类，互容打码和自容打码。互容打码具有对寄生、失调的依赖程度低，通过改变打码电压能有效提高信噪比(Signal-to-NoiseRatio，SNR)等特点。但是互容打码有个劣势，由于需要额外的打码电路，而且在打码过程中大量的能量耗散在手指上，因此互容打码方案的成本、功耗相对要高许多。自容打码为了获得较好的性能，需要克服寄生和失调的影响。现有的一种做法，就是在主控随机存取存储器(randomaccessmemory，RAM)中预存一帧未有手指接触的图像，然后再获取一帧有手指接触的图像，最后将两帧图像相减获得消除寄生、失调影响的指纹图像。但是这样做有个坏处，由于指纹图像的像素多达1万个甚至更高。假设像素有1万个，且每个像素的量化数据占据2个字节，那么两张图片至少需要320kb的RAM，这消耗了主控相当大的资源。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提出了一种指纹传感器和终端设备，能够在不增加主控RAM的基础上提高指纹图像的信噪比。第一方面，提供了一种指纹传感器，该指纹传感器包括多个积分电路和负反馈电路；该负反馈电路连接到该多个积分电路，用于分别在该多个积分电路处于复位阶段时，将每个积分电路的输入共模电压固定为复位偏置电压；每个积分电路分别对应于一个指纹电容，该积分电路用于在处于积分阶段时对其对应的指纹电容的电荷进行积分处理，并输出与该指纹电容相关的输出电压。通过在积分电路复位阶段引入负反馈电路，使得多个积分电路中的输入共模电压能够固定为复位偏置电压，有利于降低指纹传感器中积分电路的失调电压，能够在不增加主控RAM开销的基础上提高指纹图像的SNR。可选地，该指纹传感器为自容式指纹传感器。可选地，该多个积分电路的排布方式可以是M*N的排布，也可以是其他排布方式。在一种可能的设计中，该负反馈电路包括运算放大器，该运算放大器用于在该积分电路处于复位阶段时，与该积分电路构成负反馈环路。可选地，该负反馈电路也可以是一个电阻，与积分电路构成一个负反馈环路。使用运算放大器作为负反馈电路，能够更好地稳定积分电路的输入共模电压。在一种可能的设计中，该指纹传感器还包括参考电路，该参考电路与该运算放大器相连，用于为该运算放大器提供该复位偏置电压。可选地，该运算放大器也可以接固定电压作为参考电压。引入参考电路为运算放大器提供偏置电压，能够在期望输入共模电压有变化时，不需要改变电路结构，只需要调整参考电路中的可调电阻即可，简单灵活。在一种可能的设计中，该负反馈电路包括失调校正单元，该积分电路的复位阶段包括第一阶段和第二阶段，该失调校正单元用于在该积分电路处于该第一阶段时获取该运算放大器输入两端的失调电压，该失调电压用于在该第二阶段对该积分电路进行失调校正，以使得该积分电路的输入共模电压固定为该复位偏置电压。通过引入失调校正单元来降低运算放大器输入两端的失调电压所带来的影响，能够更好地提高指纹传感器的性能。在一种可能的设计中，该失调校正单元包括调零电容，在第一阶段调零电容上的电压为失调电压。使用调零电容来获取运算放大器两端的失调电压，简单容易实现。在一种可能的设计中，该调零电容一端在该积分电路处于该第一阶段时与该运算放大器的同相输入端相连，同时与该积分电路的输出端相连，并在该积分电路处于该第二阶段时断开与该积分电路的输出端的连接；该调零电容的另一端在该积分电路处于该第一阶段时与该运算放大器的反相输入端相连，而在该第一积分电路处于该第二阶段时与该积分电路的输出端连接，并断开与该运算放大器的反相输入端的连接。在一种可能的设计中，该负反馈电路还包括第一开关、第二开关和第三开关，该调零电容的一端连接到该运算放大器的同相输入端，并通过该第一开关与该积分电路的输出端相连；该调零电容的另一端通过该第二开关与该积分电路的输出端相连，并通过该第三开关与该运算放大器的反相输入端相连，该运算放大器的输出端与该积分电路的反馈端相连。在一种可能的实现方式中，在该积分电路处于该第一阶段时，该第一开关和该第三开关闭合，而该第二开关断开；在该积分电路处于该第二阶段时，该第一开关和该第三开关断开，而该第二开关闭合。在一种可能的设计中，该积分电路包括放大电路，该放大电路包括输入端、反馈端和输出端，其中该输入端用于接收该输入共模电压，该反馈端连接到该负反馈电路，且该输出端用于提供该输出电压。在一种可能的设计中，该放大电路包括第一金属氧化物半导体MOS管和第二MOS管，其中该第二MOS管连接到该负反馈电路，用于在该积分电路处于积分阶段时为该第一MOS管提供恒定电流。在一种可能的设计中，该第一MOS管的栅极连接到该放大电路的输出端，其源极接地，且其漏极连接到该放大电路的输出端；该第二MOS管的栅极通过反馈开关连接到该放大电路的反馈端，其漏极连接到该第一MOS管的漏极，且其源极连接电源端，且该第二MOS管的栅极和源极之间具有栅极电容。在一种可能的设计中，该反馈开关在该积分电路处于该积分阶段时断开，而在该积分电路处于该复位阶段时闭合。在一种可能的实现方式中，该积分电路还包括复位开关和积分电容，该复位开关和积分电容相互并联，并连接在该第一MOS管的栅极和漏极之间。在一种可能的实现方式中，该多个积分电路包括多行积分电路，且该负反馈电路对应于其中一行积分电路。第二方面，提供了一种终端设备，该终端设备包括如第一方面或第一方面任一可选实现方式所述的指纹传感器。基于上述技术方案，通过在积分复位阶段引入负反馈电路，可以将多个积分电路的失调电压减小，甚至是消除，进而可以在不占用主控RAM资源的基础上提高指纹图像的SNR。也即不需要通过获取两帧图像，并且对两帧图像进行相减来克服指纹传感器的失调。并且由于该负反馈电路只工作在积分电路的复位阶段，故基本上也不增加任何功耗。本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。附图说明图1示出了本申请实施例的指纹传感器的示意性框图；图2示出了本申请实施例的指纹传感器的电路示意图；图3示出了本申请实施例的指纹传感器的工作时序图；图4示出了本申请实施例的指纹传感器的另一电路示意图；图5示出了本申请实施例的指纹传感器的再一电路示意图；图6示出了本申请实施例的指纹传感器的再一电路示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。指纹传感器是实现指纹自动采集的关键器件。最早的指纹识别技术是以光学指纹传感器为基础的光学识别系统，该识别范围仅限于皮肤的表层，称为第一代指纹识别技术；而后发展的第二代指纹识别系统则采用了电容式指纹传感器技术，实现了识别范围从表皮到真皮的转换，从而大大提高了识别的准确率和系统的安全性。电容式指纹传感器根据指纹的纹脊和纹谷与感应电极形成的电容值大小不同，来判断什么位置是纹脊什么位置是纹谷；其工作过程是通过对每个像素点上的电容感应电极预先充电到某一参考电压。当手指接触到半导体电容指纹传感器表面上时，手指指纹与像素阵列之间会形成一个电容阵列；其中，电容阵列的各个指纹电容的电容值会随着导体之间距离的增加而变小，因为纹脊是凸起的，而纹谷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器包括多个积分电路和负反馈电路；所述负反馈电路连接到所述多个积分电路，用于分别在所述多个积分电路处于复位阶段时，将每个积分电路的输入共模电压固定为复位偏置电压；每个积分电路分别对应于一个指纹电容，所述积分电路用于在处于积分阶段时对其对应的指纹电容的电荷进行积分处理，并输出与所述指纹电容相关的输出电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器包括多个积分电路和负反馈电路；所述负反馈电路连接到所述多个积分电路，用于分别在所述多个积分电路处于复位阶段时，将每个积分电路的输入共模电压固定为复位偏置电压；每个积分电路分别对应于一个指纹电容，所述积分电路用于在处于积分阶段时对其对应的指纹电容的电荷进行积分处理，并输出与所述指纹电容相关的输出电压。2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述负反馈电路包括运算放大器，所述运算放大器用于在所述积分电路处于复位阶段时，与所述积分电路构成负反馈环路。3.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹传感器还包括参考电路，所述参考电路与所述运算放大器相连，用于为所述运算放大器提供所述复位偏置电压。4.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述负反馈电路包括失调校正单元，所述积分电路的复位阶段包括第一阶段和第二阶段，所述失调校正单元用于在所述积分电路处于所述第一阶段时获取所述运算放大器输入两端的失调电压，所述失调电压用于在所述第二阶段对所述积分电路进行失调校正，以使得所述积分电路的输入共模电压固定为所述复位偏置电压。5.根据权利要求4所述的指纹传感器，其特征在于，所述失调校正单元包括调零电容。6.根据权利要求5所述的指纹传感器，其特征在于，所述调零电容一端在所述积分电路处于所述第一阶段时与所述运算放大器的同相输入端相连，同时与所述积分电路的输出端相连，并在所述积分电路处于所述第二阶段时断开与所述积分电路的输出端的连接；所述调零电容的另一端在所述积分电路处于所述第一阶段时与所述运算放大器的反相输入端相连，而在所述第一积分电路处于所述第二阶段时与所述积分电路的输出端连接，并断开与所述运算放大器的反相输入端的连接。7.根据权利要求4所述的指纹传感器，其特征在于，所述负反馈电路还包括第一开关、第二开关和第三开关，所述调零电容的一端连接到所述运算放大器的同相输入端，并通过所述第一开关与所述积分电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张孟文，
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