指纹识别装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的目的是提供一种指纹识别装置，本实用新型专利技术的指纹识别装置包括手指等效电容和指纹识别传感器，本实施例只需要抬高指纹识别传感器部分电路的电源即可，通过抬高指纹检测单元的电路电源，来提高检测到的信号强度，驱动指纹检测单元所需要的能量较小，被检测到的指纹信号经模拟电平移位电路进行平移后，可以在常规供电电源下给后级的可变增益放大器和模数转换器等进行处理。本实施例同时也便于将指纹检测传感器跟驱动信号产生器集成在同一个芯片上，在保证提高灵敏度的同时，能够减小功耗、面积、成本和使用的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
指纹识别装置
本技术涉及一种指纹识别装置。
技术介绍
目前，指纹识别传感器系统被广泛应用于手机等移动终端，指纹识别传感器常采用电容式、光学式或超声波方式等原理实现。以电容式指纹识别传感器为例，如图1所示，手指由于凹凸不平的纹路(即谷和脊)，跟传感器表面(如Coating等)接触时形成大小不一的电容Cf，Cf再跟介电层电容Cc串联，等效成手指电容Cfinger，传感器单元检测电路(Sensorcell)将手指电容Cfinger转变成电压信号，经过放大、模数转换和图像处理等操作后，能还原出指纹的图像。传统提高指纹识别灵敏度方法通常需要两个独立的芯片：驱动芯片和传感器芯片，驱动芯片产生高压和低压交替的方波驱动信号，将传感器芯片的传感器检测电路、可变增益放大器电路、模数转换电路和数字电路等的电源和地同时抬高或降低，这样在手指接触指纹传感器，进行检测的时候能提高检测灵敏度。实现这种方法的驱动芯片通常需要高压工艺(如BCD工艺)支持，而高压工艺的成本相对较高，另外，两个芯片组合使用需要更多外围元器件，在PCB上也占据更多面积。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种指纹识别装置。根据本技术的一个方面，提供了一种指纹识别装置，该指纹识别装置包括：手指等效电容，和指纹识别传感器，其中，所述手指等效电容的一端是人体，跟大地连接，视为接地，所述手指等效电容的另一端跟所述指纹识别传感器中的放大器的负输入端连接；所述指纹识别传感器包括：指纹检测单元、偏置电流、可变增益放大器、模数转换器、模拟电平移位器和驱动信号产生器，其中，所述指纹检测单元包括：放大器，反馈电容和复位开关，其中，所述放大器包括负输入端、正输入端、偏置电流端和一个输出端，所述放大器的负输入端与所述手指等效电容的一端连接，所述放大器的正输入端接共模电压，所述放大器的偏置电流端跟所述偏置电流相连；所述反馈电容的一端与所述放大器的负输入端连接，所述反馈电容的另一端与所述放大器的输出端相连；所述复位开关的一端与所述放大器的负输入端连接，所述复位开关的另一端与所述放大器的输出端相连；所述偏置电流的一端跟指纹检测单元中放大器的电流偏置端连接，所述偏置电流的另一端接地；所述模拟电平位移器包括浮动电源端、模拟电源端、接地端、输入端和输出端，其中，浮动电源端跟驱动信号产生器的输出端相连，输入端跟所述指纹检测单元中的放大器的输出端相连；所述可变增益放大器包括：正输入端、负输入端、正输出端和负输出端，其中，所述可变增益放大器的正输入端跟所述模拟电平位移器的输出端相连，所述可变增益放大器的负输入端接地；所述模数转换器跟所述可变增益放大器的正输入端和负输入端连接，完成模数转换后输出数字信号；所述驱动信号产生器在模拟电源、模拟地和指纹检测单元给的指示信号下生成浮动的电源，作为所述指纹检测单元的电源。进一步的，上述指纹识别装置中，所述驱动信号产生器生成的所述浮动的电源为方波信号。进一步的，上述指纹识别装置中，Φ11相位时，所述浮动的电源被抬高，所述被抬高时所述浮动的电源的电平为FVDD；Φ22相位时，所述浮动的电源跟所述模拟电源短接。进一步的，上述指纹识别装置中，所述Φ22相位时，所述复位开关闭合，所述放大器的负输入端和输出端被短接；所述Φ11相位时，所述复位开关断开，由所述手指等效电容、反馈电容和放大器构成的电荷放大器进入放大模式。进一步的，上述指纹识别装置中，所述模拟电平移位器，用于将所述放大器的输出端的输出信号的电压值平移到所述可变增益放大器的处理范围内。进一步的，上述指纹识别装置中，所述模拟电平移位器，用于将所述放大器的输出端的输出信号由(浮动的电源—模拟地)的电源域平移转换到(模拟电源—模拟地)的电源域。进一步的，上述指纹识别装置中，还包括存储器，用于将所述放大器的输出端的输出信号依次经过所述模拟电平移位器移位、所述可变增益放大器放大和所述模数转换器转换后，得到的数字信号进行存储。进一步的，上述指纹识别装置中，所述驱动信号产生器包括MOS管M1～M5和电容C1～C5，其中，所述MOS管M1的栅端跟漏端相连，形成二极管接法，MOS管M1的栅端和漏端的公共端与电源AVDD接在一起，AVDD作为驱动信号产生器的输入，MOS管M1的源端再跟MOS管M2的漏端相连；所述MOS管M2的栅端跟漏端短接，MOS管M2的栅端和漏端的公共端跟电容C1的一端相连，电容C1的另一端跟时钟φa连接，MOS管M2的源端与MOS管M3的漏端连接；所述MOS管M3的栅端跟漏端短接，MOS管M3的栅端和漏端的公共端跟电容C2的一端相连，电容C2的另一端跟时钟φb连接，MOS管M3的源端与MOS管M4的漏端连接；所述MOS管M4的栅端跟漏端短接，MOS管M4的栅端和漏端的公共端跟电容C3的一端相连，电容C3的另一端跟时钟φa连接，MOS管M4的源端与MOS管M5的漏端连接；所述MOS管M5的栅端跟漏端短接，MOS管M5的栅端和漏端的公共端跟电容C4的一端相连，电容C4的另一端跟时钟φb连接；所述MOS管M5的源端为输出端，输出所述浮动的电源被抬高时的所述电压FVDD，FVDD跟输出滤波电容C5一端相连，电容C5的另一端接地；所述MOS管M1、M2、M3、M4和M5的衬底都接地。进一步的，上述指纹识别装置中，所述驱动信号产生器，用于在非交叠时钟φa和φb时序控制下，将模拟电源的电压经过二极管连接的MOS管M1～M5和电容C1～C4后被抬升到FVDD，并在所述指示信号控制下，将FVDD和所述模拟电源再生成所述浮动的电源。与现有技术相比，本技术的指纹识别装置包括手指等效电容(Cfinger)21和指纹识别传感器23，本实施例只需要抬高指纹识别传感器部分电路的电源即可，通过抬高指纹检测单元222的电路电源，来提高检测到的信号强度，驱动指纹检测单元222所需要的能量较小，被检测到的指纹信号经模拟电平移位电路进行平移后，可以在常规供电电源下给后级的可变增益放大器和模数转换器等进行处理。本实施例同时也便于将指纹检测传感器跟驱动信号产生器集成在同一个芯片上，在保证提高灵敏度的同时，能够减小功耗、面积、成本和使用的复杂度。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出现有的指纹识别原理示意图；图2示出本技术第一实施例的提高指纹识别灵敏度装置示意图；图3示出图2的提高指纹识别灵敏度装置信号示意图；图4示出本技术第二实施例的提高指纹识别灵敏度装置示意图；图5示出图4的提高指纹识别灵敏度装置信号示意图图6示出图4的驱动信号产生器生成FVDD示意图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详细描述。图2示出了本技术一实施的提高灵敏度的指纹识别装置，如图2所示，该提高灵敏度的指纹识别装置包括：手指等效电容(Cfinger)11，驱动信号产生器12和指纹检测传感器13，其中，所述手指等效电容(Cfinger)11一端是人体，跟大地连接，视为接地，另一端跟指纹检测传感器13中放大器(OP)131的负输入端连接；所述指纹检测传感器13包括放大器(OP)131、反馈电容(Cref)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹识别装置，其中，该指纹识别装置包括：手指等效电容，和指纹识别传感器，其中，所述手指等效电容的一端是人体，跟大地连接，视为接地，所述手指等效电容的另一端跟所述指纹识别传感器中的放大器的负输入端连接；所述指纹识别传感器包括：指纹检测单元、偏置电流、可变增益放大器、模数转换器、模拟电平移位器和驱动信号产生器，其中，所述指纹检测单元包括：放大器，反馈电容和复位开关，其中，所述放大器包括负输入端、正输入端、偏置电流端和一个输出端，所述放大器的负输入端与所述手指等效电容的一端连接，所述放大器的正输入端接共模电压，所述放大器的偏置电流端跟所述偏置电流相连；所述反馈电容的一端与所述放大器的负输入端连接，所述反馈电容的另一端与所述放大器的输出端相连；所述复位开关的一端与所述放大器的负输入端连接，所述复位开关的另一端与所述放大器的输出端相连；所述偏置电流的一端跟指纹检测单元中放大器的电流偏置端连接，所述偏置电流的另一端接地；所述模拟电平位移器包括浮动电源端、模拟电源端、接地端、输入端和输出端，其中，浮动电源端跟驱动信号产生器的输出端相连，输入端跟所述指纹检测单元中的放大器的输出端相连；所述可变增益放大器包括：正输入端、负输入端、正输出端和负输出端，其中，所述可变增益放大器的正输入端跟所述模拟电平位移器的输出端相连，所述可变增益放大器的负输入端接地；所述模数转换器跟所述可变增益放大器的正输入端和负输入端连接，完成模数转换后输出数字信号；所述驱动信号产生器在模拟电源、模拟地和指纹检测单元给的指示信号下生成浮动的电源，作为所述指纹检测单元的电源。...

【技术特征摘要】
1.一种指纹识别装置，其中，该指纹识别装置包括：手指等效电容，和指纹识别传感器，其中，所述手指等效电容的一端是人体，跟大地连接，视为接地，所述手指等效电容的另一端跟所述指纹识别传感器中的放大器的负输入端连接；所述指纹识别传感器包括：指纹检测单元、偏置电流、可变增益放大器、模数转换器、模拟电平移位器和驱动信号产生器，其中，所述指纹检测单元包括：放大器，反馈电容和复位开关，其中，所述放大器包括负输入端、正输入端、偏置电流端和一个输出端，所述放大器的负输入端与所述手指等效电容的一端连接，所述放大器的正输入端接共模电压，所述放大器的偏置电流端跟所述偏置电流相连；所述反馈电容的一端与所述放大器的负输入端连接，所述反馈电容的另一端与所述放大器的输出端相连；所述复位开关的一端与所述放大器的负输入端连接，所述复位开关的另一端与所述放大器的输出端相连；所述偏置电流的一端跟指纹检测单元中放大器的电流偏置端连接，所述偏置电流的另一端接地；所述模拟电平位移器包括浮动电源端、模拟电源端、接地端、输入端和输出端，其中，浮动电源端跟驱动信号产生器的输出端相连，输入端跟所述指纹检测单元中的放大器的输出端相连；所述可变增益放大器包括：正输入端、负输入端、正输出端和负输出端，其中，所述可变增益放大器的正输入端跟所述模拟电平位移器的输出端相连，所述可变增益放大器的负输入端接地；所述模数转换器跟所述可变增益放大器的正输入端和负输入端连接，完成模数转换后输出数字信号；所述驱动信号产生器在模拟电源、模拟地和指纹检测单元给的指示信号下生成浮动的电源，作为所述指纹检测单元的电源。2.根据权利要求1所述的指纹识别装置，其中，所述驱动信号产生器生成的所述浮动的电源为方波信号。3.根据权利要求1或2所述的指纹识别装置，其中，Φ11相位时，所述浮动的电源被抬高，所述被抬高时所述浮动的电源的电平为FVDD；Φ22相位时，所述浮动的电源跟所述模拟电源短接。4.根据权利要求3所述的指纹识别装置，其中，所述Φ22相位时，所述复位开关闭合，所述放大器的负输入端和输出端被短接；所述Φ11相位时，所述复位开关断开，由所述手指等效电容、反馈电容和放大器构成的电荷放大器进入放大模式。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，李彬，
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