一种指纹识别电路、屏下指纹采集系统及采集方法技术方案

本发明专利技术公开一种指纹识别电路、屏下指纹采集系统及采集方法，通过指纹感应区和触控识别感应区进行感应采集，所述指纹识别电路与指纹感应区电连接，所述触控芯片与触控识别感应区电连接；所述指纹识别电路和触控芯片与微处理器电连接；所述微处理器控制所述指纹识别电路的工作模式，并协调所述触控芯片和所述指纹识别电路完成触控工作或指纹识别工作。本发明专利技术降低屏下共模噪声和外界环境共模噪声对屏下指纹采集系统的影响，提高屏下指纹采集系统的灵敏度，提升信噪比，提高抗干扰能力。

A Fingerprint Recognition Circuit, Off-screen Fingerprint Acquisition System and Acquisition Method

【技术实现步骤摘要】
一种指纹识别电路、屏下指纹采集系统及采集方法
本专利技术属于指纹识别
，特别是涉及一种指纹识别电路、屏下指纹采集系统及采集方法。
技术介绍
指纹识别技术已被广泛应用到门锁、保险柜、考勤机、平板电脑、笔记本电脑、智能手机等产品中，以智能手机为例，指纹识别已成为主流配置。在提供安全的同时，按压式指纹识别以其识别率高、体积小等特点逐步占领了移动智能设备市场。目前按压式指纹识别芯片都是作为一个独立模块而存在，应用于设备的正面或背面，或独立安装于设备外壳处。随着指纹识别技术的发展，移动智能设备要求越来越大的屏幕空间及屏占比，门锁等也要求密码触控板与指纹识别按压区域一体化，在同样的高安全级别下要求更为人性化的解锁体验。目前市面上出现的屏幕一体式指纹解锁模块可大致分为两类，其一是电容式屏幕一体指纹解锁模块。其中，电容式指纹模块可分为两种，一种是隐藏在非显示区域触摸屏幕下，该电容式指纹模组的位置处于屏幕边沿且位置固定，降低了使用的舒适感；另外一种是隐藏在显示区域触摸屏幕下，使用透明的ITO电极作为电容式指纹模组的感测电极，该电容式指纹模组具有较好的人性化体验，但目前市面上的产品会受到触控屏的噪声干扰和其他环境共模噪声干扰，导致通过率较差，而且该电容式指纹模组的穿透力较弱，需要对触控屏厚度做特殊处理。其二是光学式屏幕一体指纹解锁模块，该光学式指纹模组是隐藏在触摸屏幕下的下半区，虽可以有较好的人性化解锁体验，但光学式指纹模组仅能够适用于OLDE屏幕下，在其他屏幕下无法实现指纹采集功能，因此不具备广泛普及。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种指纹识别电路、屏下指纹采集系统及采集方法，能够降低屏下共模噪声和外界环境共模噪声对屏下指纹采集系统的影响，提高屏下指纹采集系统的灵敏度，提升信噪比，提高抗干扰能力。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种指纹识别电路，包括互电容感应单元阵列、积分调制解调电路、译码驱动电路、电荷泵电路和数字信号处理电路；所述互电容感应单元阵列，，包括感应面板、M个发射信号端和N个接收信号端，所述M个发射信号端和N个接收信号端均连接至感应面板的单体感应块上；所述M个发射信号线与所述N个接收信号线形成M*N个互电容；所述互电容感应单元阵列与手指的接触部分耦合使得M*N个互电容的容值减小，且手指谷线处对应的互电容容值大于手指脊线处对应的互电容容值；所述积分调制解调电路的输入端与所述互电容感应阵列的N个接收信号线相互连接，所述积分调制解调电路的输出端连接至所述数字信号处理电路，所述积分调制解调电路的驱动端与译码驱动电路的输出端相连接；所述译码驱动电路的输入端连接所述互电容感应阵列的M个发射信号线；所述电荷泵电路连接至驱动电路，作为所述驱动电路的电源；所述数字信号处理电路包括接口电路、时序控制电路和图像处理电路，所述接口电路连接所述积分调制解调电路的输出端，所述接口电路通过时序控制电路连接至图像处理电路。进一步的是，所述积分调制解调电路包括可编程积分器电路、可编程滤波器电路、比较器电路及数字相关双采样计数器；所述可编程积分器电路、可编程滤波器电路、比较器电路及数字相关双采样计数器依次串联，且编程的积分器电路的输入端连接所述互电容感应单元阵列和所述译码驱动电路；所述数字相关双采样计数器的输出端连接所述数字信号处理电路。进一步的是，所述可编程积分器电路包括可编程反馈电容、OFFSET消除电容、运算放大器、第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关的一端连接上位控制器输入第一参考电压，另一端连接接收信号线；所述OFFSET消除电容的一端和所述第二开关的一端；所述OFFSET消除电容的另一端连接所述译码驱动电路并接受其幅度可编程的驱动信号，所述幅度可编程的驱动信号的相位与所述互电容感应单元阵列的发射信号线上的信号的相位相反；所述第二开关的另一端连接所述运算放大器的负向输入端，所述运算放大器的正向输入端连接上位控制器输入第二参考电压，所述运算放大器的输出端为所述可编程积分器电路的输出端并连接所述可编程滤波器电路；所述第三开关连接在所述运算放大器的输入端与输出端之间；所述可编程反馈电容连接在所述运算放大器的输入端与输出端之间，提供可编程积分器电路的结构。进一步的是，所述可编程滤波器电路包括带宽可编程的无源滤波器电路或带宽可编程的有源滤波器电路，所述可编程滤波器的输出连接所述比较器电路输入的一端。进一步的是，所述比较器输入的另一端连接上位控制器输入第三参考电压。进一步的是，所述数字相关双采样计数器具有负向计数逻辑和正向计数逻辑功能，所述比较器电路的输出连接所述数字相关双采样计数器，所述数字相关双采样计数器的输出通过移位寄存器电路或多路选择器电路传输到数字信号处理电路。另一方面，基于同样的专利技术目的，使用所述指纹识别电路，本专利技术还提供了一种屏下指纹采集系统，包括触控面板、指纹识别电路、触控芯片、微处理器和指纹识别电路；所述触控面板包括指纹感应区和触控识别感应区，所述指纹识别电路与指纹感应区电连接，所述触控芯片与触控识别感应区电连接；所述指纹识别电路和触控芯片与微处理器电连接；所述微处理器控制所述指纹识别电路的工作模式，并协调所述触控芯片和所述指纹识别电路完成触控工作或指纹识别工作。进一步的是，所述触控面板上集成触控感应单元阵列和所述互电容感应单元阵列,所述互电容感应单元阵列所占空间大小为触控感应单元阵列中K个触控单元所占空间大小，K大于等于1；所述指纹识别电路具有指纹采集模式和触控模式，所述指纹识别电路工作在触控模式时，模拟K个触控单元的功能。进一步的是，所述触控芯片和所述指纹识别电路可集成在同一芯片上；所述触控面板、触控芯片、指纹识别电路及微处理器通过COF封装连接在一起。另一方面基于同样的专利技术目的，在一种屏下指纹采集系统的基础上，本专利技术还提供了一种屏下指纹采集方法，包括步骤：S100：通过所述微处理器控制所述指纹识别电路工作在触控模式；S200：当手指触碰到指纹识别区域，且所述微处理器判断手指在进行非指纹识别操作时，所述指纹识别电路继续工作在触控模式，当所述微处理器判断手指在进行指纹识别操作时，所述微处理器控制所述指纹识别电路工作在指纹采集模式；S300：所述指纹识别电路进入指纹采集模式后，所述指纹识别电路逐行扫描所述互电容感应阵列的有效行，扫描所述互电容感应单元阵列的每一有效行，对每一有效行进行处理，包括步骤：S301：所述指纹识别电路发出2n个TX脉冲信号，所述积分调制解调电路对每一个TX信号进行积分后滤波；S302：所述积分滤波后的信号与所述比较器进行比较，直到比较器发生翻转，所述相关双采样计数器记录比较器翻转前共积分的次数,并将记录结果传输到数字信号处理电路中；S400：循环执行S300、S301和S302，直到完成最后一行有效行扫描，并将最后一行的数据传输到数字信号处理电路中；S500：数字信号处理电路经过降噪、去坏点后，将采集的指纹数据传输到上位机。采用本技术方案的有益效果：本专利技术降低屏下共模噪声和外界环境共模噪声对屏下指纹采集系统的影响，提高屏下指纹采集系统的灵敏度，提升信噪比，提高抗干扰能力。本专利技术通过优化像素结构、积分、滤波、相关双采样技术来降低屏下共模噪声和外界环境共模噪声对屏本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指纹识别电路，其特征在于，包括互电容感应单元阵列(101)、积分调制解调电路(110)、译码驱动电路(102)、电荷泵电路(109)和数字信号处理电路(107)；所述互电容感应单元阵列(101)，，包括感应面板、M个发射信号端和N个接收信号端，所述M个发射信号端和N个接收信号端均连接至感应面板的单体感应块上；所述M个发射信号线与所述N个接收信号线形成M*N个互电容；所述互电容感应单元阵列(101)与手指的接触部分耦合使得M*N个互电容的容值减小，且手指谷线处对应的互电容容值大于手指脊线处对应的互电容容值；所述积分调制解调电路(110)的输入端与所述互电容感应阵列的N个接收信号线相互连接，所述积分调制解调电路(110)的输出端连接至所述数字信号处理电路(107)，所述积分调制解调电路(110)的驱动端与译码驱动电路(102)的输出端相连接；所述译码驱动电路(102)的输入端连接所述互电容感应阵列的M个发射信号线；所述电荷泵电路(109)连接至驱动电路(102)，作为所述驱动电路(102)的电源；所述数字信号处理电路(107)包括接口电路、时序控制电路和图像处理电路，所述接口电路连接所述积分调制解调电路(110)的输出端，所述接口电路通过时序控制电路连接至图像处理电路。...

【技术特征摘要】
1.一种指纹识别电路，其特征在于，包括互电容感应单元阵列(101)、积分调制解调电路(110)、译码驱动电路(102)、电荷泵电路(109)和数字信号处理电路(107)；所述互电容感应单元阵列(101)，，包括感应面板、M个发射信号端和N个接收信号端，所述M个发射信号端和N个接收信号端均连接至感应面板的单体感应块上；所述M个发射信号线与所述N个接收信号线形成M*N个互电容；所述互电容感应单元阵列(101)与手指的接触部分耦合使得M*N个互电容的容值减小，且手指谷线处对应的互电容容值大于手指脊线处对应的互电容容值；所述积分调制解调电路(110)的输入端与所述互电容感应阵列的N个接收信号线相互连接，所述积分调制解调电路(110)的输出端连接至所述数字信号处理电路(107)，所述积分调制解调电路(110)的驱动端与译码驱动电路(102)的输出端相连接；所述译码驱动电路(102)的输入端连接所述互电容感应阵列的M个发射信号线；所述电荷泵电路(109)连接至驱动电路(102)，作为所述驱动电路(102)的电源；所述数字信号处理电路(107)包括接口电路、时序控制电路和图像处理电路，所述接口电路连接所述积分调制解调电路(110)的输出端，所述接口电路通过时序控制电路连接至图像处理电路。2.根据权利要求1所述的一种指纹识别电路，其特征在于，所述积分调制解调电路(110)包括可编程积分器电路(103)、可编程滤波器电路(104)、比较器电路(105)及数字相关双采样计数器(106)；所述可编程积分器电路(103)、可编程滤波器电路(104)、比较器电路(105)及数字相关双采样计数器(106)依次串联，且编程的积分器电路(103)的输入端连接所述互电容感应单元阵列(101)和所述译码驱动电路(102)；所述数字相关双采样计数器(106)的输出端连接所述数字信号处理电路(107)。3.根据权利要求2所述的一种指纹识别电路，其特征在于，所述可编程积分器电路(103)包括可编程反馈电容、OFFSET消除电容、运算放大器(108)、第一开关、第二开关和第三开关；所述第一开关的一端连接上位控制器输入第一参考电压，另一端连接接收信号线；所述OFFSET消除电容的一端和所述第二开关的一端；所述OFFSET消除电容的另一端连接所述译码驱动电路(102)并接受其幅度可编程的驱动信号，所述幅度可编程的驱动信号的相位与所述互电容感应单元阵列(101)的发射信号线上的信号的相位相反；所述第二开关的另一端连接所述运算放大器(108)的负向输入端，所述运算放大器(108)的正向输入端连接上位控制器输入第二参考电压，所述运算放大器(108)的输出端为所述可编程积分器电路(103)的输出端并连接所述可编程滤波器电路(104)；所述第三开关连接在所述运算放大器(108)的输入端与输出端之间；所述可编程反馈电容连接在所述运算放大器(108)的输入端与输出端之间，提供可编程积分器电路(103)的结构。4.根据权利要求2所述的一种指纹识别电路，其特征在于，所述可编程滤波器电路(104)包括带宽可编程的无源滤波器电路或带宽可编程的有源滤波器电路，所述可编程滤波器电路(104)的输出连接所述比较器电路(105)输入端。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐启波，徐汝云，
申请(专利权)人：成都费恩格尔微电子技术有限公司，上海菲戈恩微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51