一种指纹采集芯片和指纹采集方法技术

本发明专利技术公开了一种指纹采集芯片，涉及半导体芯片领域，包括感应电极阵列、采集器阵列、总线、PGA阵列、数据选择器MUX、ADC电路、控制逻辑电路、输出逻辑电路、输出接口，感应电极阵列、采集器阵列、总线、PGA阵列、数据选择器MUX、ADC电路、输出逻辑电路和输出接口依次电连接；控制逻辑电路控制分别连接采集器阵列和ADC电路；PGA阵列由m条PGA通路并联而成，m为大于1的整数。本发明专利技术通过增加多路PGA通道，通过MUX轮询实现ADC的数据切换，提高ADC的转换速度，最终提高了指纹采集的速度。

A Fingerprint Acquisition Chip and Fingerprint Acquisition Method

The invention discloses a fingerprint acquisition chip, which relates to the field of semiconductor chip, including induction electrode array, collector array, bus, PGA array, data selector MUX, ADC circuit, control logic circuit, output logic circuit, output interface, induction electrode array, collector array, bus, PGA array, data selector MUX, ADC circuit, output logic circuit and transmission. The output interface is connected electrically in turn; the control logic circuit controls the connection of the collector array and the ADC circuit respectively; the PGA array is composed of M PGA paths in parallel, m is an integer greater than 1. The invention realizes data switching of ADC by adding multiple PGA channels and polling through MUX, improves the conversion speed of ADC, and finally improves the speed of fingerprint acquisition.

【技术实现步骤摘要】
一种指纹采集芯片和指纹采集方法
本专利技术涉及半导体芯片领域，尤其涉及一种指纹采集芯片和指纹采集方法。
技术介绍
随着指纹传感器市场的普及，现在对指纹传感器的需求越来越多样化，指纹采集传感器的阵列大小也各种各样，现在的技术基本上是单点采集，在大阵列的时候采集速度比较慢，严重影响了采集的速度和客户的体验。现在的传感器基本上采用了点扫描方式，每一点采集的速度固定，比如说常用的1us一个点，即速度1MHz，这种采集速度在阵列比较小的时候不影响采集速度和用户体验，如果阵列比较大，比如256X360的时候，由于采集的点多，需要92160us才能完成一帧数据采集，也就是接近0.9s的采集一帧。中国专利技术专利申请《一种指纹采集架构》，申请号为201610810522.7，公开了一种指纹采集架构，包括保护层和指纹采集芯片，保护层通过粘胶层粘接并包裹于指纹采集芯片外层，指纹采集芯片包括内部感应电极阵列、采集器阵列、逻辑控制电路、信号测试电路一、信号测试电路二、逻辑输出电路、指纹图像缓存设备、PGA电路组、denoise电路一、denoise电路二、denoise电路三和ADC电路；denoise电路一设置在采集器阵列的信号输出端，denoise电路一、PGA电路组、denoise电路二、ADC电路和denoise电路三依次串联，PGA电路组由若干个PGA电路串联而成，每个PGA电路的控制输入端均与逻辑控制电路连接。该专利使用一个ADC，采用单点轮询采集的方式，一次采集一个点，按照指纹采集的典型频率，一个点的采集时间为1微秒，所以此电路采集n个点需要n微秒。因此，本领域的技术人员致力于开发一种指纹采集芯片和指纹采集方法，达到提高指纹采集速度的目的，改善大阵列采集器阵列的用户感受。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是在大阵列采集器阵列情况下，指纹采集时间长，影响用户感受。为实现上述目的，专利技术人经研究发现，对于单点轮询采集的方式是影响采集速度的主要原因，要想提高采集速度，需要从并发采集方面着手。因而，在本专利技术的一个实施例中，提供了一种指纹采集芯片，包括感应电极阵列、采集器阵列、总线、PGA(可编程增益放大器)阵列、数据选择器MUX、ADC电路、控制逻辑电路、输出逻辑电路、输出接口，上述感应电极阵列、上述采集器阵列、上述总线、上述PGA阵列、上述数据选择器MUX、上述ADC电路、上述输出逻辑电路和上述输出接口依次电连接；上述控制逻辑电路控制分别连接上述采集器阵列和上述ADC电路；上述PGA阵列由m条PGA通路并联而成，m为大于1的整数。可选地，在上述实施例中的指纹采集芯片中，上述感应电极阵列包括m*n个感应电极，上述采集器阵列包括m*n个采集器，上述感应电极和上述采集器对应连接。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述控制逻辑电路连接上述采集器阵列，并控制上述采集器阵列向上述PGA阵列输入电信号，上述控制逻辑电路连接上述ADC电路，并控制上述ADC电路切换采集上述数据选择器MUX的多路信号。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述控制逻辑电路由数字电路逻辑产生上述采集器阵列的采集时序和上述PGA通路控制时序。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述输出逻辑电路通过上述输出接口输出信号。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述PGA通路的数量和上述总线的位数相应，上述采集器阵列和上述PGA通路通过上述总线按位连接。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述PGA通路由n个PGA电路串联而成，n为大于1的整数。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述采集器阵列把电容信号转化为电信号，可以是电流或者电压信号。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述输出接口为通信接口，具体为SPI接口，串口或者并口等。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述数据选择器MUX通过轮询方式切换接收上述m条PGA通路的信号，即在T1时刻接收PGA通道一的信号，在T2时刻接收PGA通道一的信号，以此类推，最后在Tm时刻接收PGA通道m的信号。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述ADC电路把采集的模拟信号转换为数字信号。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述ADC电路的结构可以是pipeline结构，也可以是sigma-delta结构，或者SAR结构或者其他的ADC可用结构。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述控制逻辑电路控制上述采集器阵列、上述m条PGA通路及上述ADC电路的采集时序和功能。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集芯片中，上述输出逻辑电路通过上述输出接口向外输出信号至数字功能模块或者MCU芯片。本专利技术提供了一种使用上述任一实施例中的指纹采集芯片的指纹采集方法，包括如下步骤：S10、响应于手指和上述指纹采集芯片的接触，上述感应电极阵列产生相应数量的电容信号；S20、上述采集器阵列把所述m*n个电容信号转化为m*n个电信号；S30、响应于上述控制逻辑电路的控制信号，上述采集器阵列把上述m*n个电信号在一个周期T内规则化通过m位总线发送到对应的PGA通路；S40、上述PGA通路对进入本通道的电信号进行调整；S50、上述PGA通路把经过调整的电信号发送到上述数据选择器MUX；S60、上述数据选择器MUX在一个周期T内通过轮询方式向上述ADC电路发送信号；S70、响应于上述控制逻辑电路的控制信号，上述ADC电路把采集的模拟信号转换为数字信号；S80、上述数字信号由上述输出逻辑电路通过上述输出接口输出。可选地，在上述实施例中的指纹采集方法中，上述感应电极阵列包括m*n个感应电极，产生m*n个电容信号，步骤S30还包括如下步骤(即规则化的步骤)：S31、在t1时刻所述采集器阵列把电信号1至m通过第1位总线发送到PGA通路一；S32、在t2时刻所述采集器阵列把电信号m+1至2m通过第2位总线发送到PGA通路二；S33、以此类推，在tm时刻所述采集器阵列把电信号m*(n-1)+1至m*n通过第m位总线发送到PGA通路m。可选地，在上述任一实施例中的指纹采集方法中，步骤S60还包括如下步骤：S61、在t1时刻所述数据选择器MUX把PGA通路一的电信号发送到所述ADC电路；S62、在t2时刻所述数据选择器MUX把PGA通路二的电信号发送到上述ADC电路；S63、以此类推，在tm时刻所述数据选择器MUX把PGA通路m的电信号发送到上述ADC电路。本专利技术提供了一种电路，使用上述任一实施例中的指纹采集芯片。本专利技术提供了一种电路，使用上述任一实施例中的指纹采集方法。本专利技术通过增加多路PGA通道，通过MUX轮询实现ADC的数据切换，提高ADC的转换速度，最终提高了指纹采集的速度，改善了用户体验。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是图示根据示例性实施例的常规指纹采集架构图；图2是图示根据示例性实施例的采集器阵列的常规指纹采集过程示意图；图3是图示根据示例性实施例的指纹采集芯片架构图；图4是图示根据示例性实施例的PGA阵列组成示意图；图5是图示根据示例性实施例的采集器阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹采集芯片，其特征在于，包括感应电极阵列、采集器阵列、总线、PGA阵列、数据选择器MUX、ADC电路、控制逻辑电路、输出逻辑电路、输出接口，所述感应电极阵列、所述采集器阵列、所述总线、所述PGA阵列、所述数据选择器MUX、所述ADC电路、所述输出逻辑电路和所述输出接口依次电连接；所述控制逻辑电路控制分别连接所述采集器阵列和所述ADC电路；所述PGA阵列由m条PGA通路并联而成，m为大于1的整数。

【技术特征摘要】
1.一种指纹采集芯片，其特征在于，包括感应电极阵列、采集器阵列、总线、PGA阵列、数据选择器MUX、ADC电路、控制逻辑电路、输出逻辑电路、输出接口，所述感应电极阵列、所述采集器阵列、所述总线、所述PGA阵列、所述数据选择器MUX、所述ADC电路、所述输出逻辑电路和所述输出接口依次电连接；所述控制逻辑电路控制分别连接所述采集器阵列和所述ADC电路；所述PGA阵列由m条PGA通路并联而成，m为大于1的整数。2.如权利要求1所述的指纹采集芯片，其特征在于，所述感应电极阵列包括m*n个感应电极，所述采集器阵列包括m*n个采集器，所述感应电极和所述采集器对应连接。3.如权利要求1所述的指纹采集芯片，其特征在于，所述PGA通路的数量和所述总线的位数相应，所述采集器阵列和所述PGA通路通过所述总线按位连接。4.如权利要求2或3所述的指纹采集芯片，其特征在于，所述PGA通路由n个PGA电路串联而成，n为大于1的整数。5.如权利要求1所述的指纹采集芯片，其特征在于，所述输出接口为通信接口。6.一种使用如权利要求1-5任一所述指纹采集芯片的指纹采集方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、响应于手指和所述指纹采集芯片的接触，所述感应电极阵列产生相应数量的电容信号；S20、所述采集器阵列把所述电容信号转化为电信号；S30、响应于所述控制逻辑电路的控制信号，所述采集器阵列把所述电信号在一个周期T内规则化通过m位总线发送到对应的PG...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖建辉，童红杰，
申请(专利权)人：宁波爱芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33