一种电容式指纹采样的模数转换电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电容式指纹采样的模数转换电路，属于电子领域。本实用新型专利技术的一种电容式指纹采样的模数转换电路，包括第一电压输出单元、采样单元、后级放大器单元、第一比较器和运算逻辑单元，第一电压输出单元输出若干个基准电压VREFA和基准电压VREFB；采样单元对采样信号VIN进行处理得到数据DATAA以及差值信号；后级放大器单元将差值信号放大得到放大信号；第一比较器将放大信号分别与基准电压VREFA和基准电压VREFB进行比较，将比较结果进行编码得到数据DATAB；运算逻辑单元对DATAA与DATAB进行计算得到数据DATA，并将数据DATA输出，从而可以使得电容式指纹采样的模数转换电路在满足采样速率的要求下，可以达到较小面积以及较小功耗的目的。

A capacitance fingerprint sampling analog-to-digital conversion circuit

【技术实现步骤摘要】
一种电容式指纹采样的模数转换电路
本技术涉及电子
，更具体地说，涉及一种电容式指纹采样的模数转换电路。
技术介绍
模数转换器即A/D转换器，又称作ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小，故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小，而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。现有技术中ADC采样技术主流的有flashADC、pipelineADC、SARADC、∑-Δ等多种架构；每种架构都有其各自的特点和优势。FlashADC在所有ADC架构中能达到最快的转换速率，在硬盘读出电路及图象处理电路芯片等高速领域有着广泛应用；pipelineADC采样速率高、精度高，但是pipelineADC功耗高且价格高；SARADC架构是一种完善、有效且易于理解的架构，非常适合现代细线CMOS工艺，并且SARADC具有低功耗、小封装和低延迟等特点；∑-ΔADC结构简单能够获得高的频率分辨率，且成本较低，∑-Δ型ADC已被广泛运用于工业应用和音频应用中。针对电容式指纹采样的模数转换电路，一般只需要8位的ADC就可以满足指纹识别的要求。在满足面积、速度、功耗等指标的要求下，并在满足相同采样速率情况下：一般采用flashadc的架构需要256个比较器，面积较大；而采用pipelineADC需要8级，时钟频率需要8倍，虽然面积较小，但是功耗较大；使用SARADC面积虽然最小，但是时钟频率也达到了八倍，同时使得数字电路的功耗升高了8倍，并且提高了布线的难度。综上所述，如何使得电容式指纹采样的模数转换电路的面积小且功耗小，是现有技术亟需解决的问题。
技术实现思路
1.要解决的问题本技术的目的在于克服现有技术中，电容式指纹采样的模数转换电路功耗高、面积大的不足，提供了一种电容式指纹采样的模拟转换电路，使得在满足采样速率的要求下，可以使得模数转换电路的面积较小且功耗较小。2.技术方案为了解决上述问题，本技术所采用的技术方案如下：本技术的一种电容式指纹采样的模数转换电路，包括第一电压输出单元，该第一电压输出单元用于输出若干个基准电压VREFA和若干个基准电压VREFB；采样单元，该采样单元与第一电压输出单元电连接，采样单元对采样信号VIN进行处理得到数据DATAA以及差值信号；后级放大器单元，该后级放大器单元分别与采样单元和第一电压输出单元电连接，后级放大器单元将差值信号放大得到放大信号；第一比较器，该第一比较器分别与第一电压输出单元和后级放大器单元电连接，第一比较器将放大信号分别与基准电压VREFA和基准电压VREFB进行比较，将比较结果进行编码得到数据DATAB；运算逻辑单元，该运算逻辑单元分别与第一比较器和采样单元电连接，运算逻辑单元对DATAA与DATAB进行计算得到数据DATA，并将数据DATA输出。作为本技术更进一步地改进，采样单元包括运算放大器A，该运算放大器A用于将采样信号VIN增强为信号VINA；第二比较器，该第二比较器分别与运算放大器A和第一电压输出单元电连接，第二比较器用于将信号VINA与基准电压VREFA进行比较获得量化值，同时对比较结果进行编码得到数据DATAA；第二电压输出单元，该第二电压输出单元分别与第二比较器和第一电压输出单元电连接，第二电压输出单元根据量化值得到基准电压VREFB-n；相减单元，该相减单元分别与运算放大器A和第二电压输出单元电连接，相减单元将信号VINA与基准电压VREFB-n进行相减得到差值信号。作为本技术更进一步地改进，后级放大器单元包括电容C1、电容C2和运算放大器B，电容C1、电容C2分别与运算放大器B电连接；且电容C1分别与相减单元和电容C2电连接，运算放大器B分别与第一电压输出单元和第一比较器电连接。作为本技术更进一步地改进，第一电压输出单元输出的基准电压VREFA和基准电压VREFB分别有16个，其中16个基准电压VREFA为VREFB-0～VREFB-15；16个基准电压VREFB为VREFB-0～VREFB-15。作为本技术更进一步地改进，第一比较器有31个数据位，第二比较器有15个数据位。作为本技术更进一步地改进，电容C1的电容值C1与电容C2的电容值C2的比值关系为：C1:C2＝8。作为本技术更进一步地改进，第一电压输出单元输出的基准电压为2～4V。3.有益效果相比于现有技术，本技术的有益效果为：(1)本技术的一种电容式指纹采样的模数转换电路，采用两级的pipeline结构，从而减少了模数转换电路的级数，并且可以使得时钟频率不变，从而可以使得本技术的模数转换电路功耗较小；(2)本技术的一种电容式指纹采样的模数转换电路，采用两级的pipeline结构，从而减少了模数转换电路的级数，并且可以使得时钟频率不变，从而可以使得本技术的模数转换电路功耗较小。(3)本技术的一种电容式指纹采样的模数转换电路，在相同的采样速率下，可以使得模数转换功耗小，并且使得时钟频率保持不变。附图说明图1为本技术的一种电容式指纹采样的模数转换电路示意图。示意图中的标号说明：100、第一电压输出单元；200、采样单元；210、运算放大器A；220、第二比较器；230、第二电压输出单元；240、相减单元；300、后级放大器单元；310、电容C1；320、电容C2；330、运算放大器B；400、第一比较器；500、运算逻辑单元。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例；而且，各个实施例之间不是相对独立的，根据需要可以相互组合，从而达到更优的效果。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。为进一步了解本技术的内容，结合附图和实施例对本技术作详细描述。实施例1结合图1所示，本技术的一种电容式指纹采样的模数转换电路，包括第一电压输出单元100、采样单元200、后级放大器单元300、第一比较器400以及运算逻辑单元500，其中，第一电压输出单元100用于输出若干个基准电压VREFA和基准电压VREFB；采样单元200与第一电压输出单元100电连接，采样单元200用于对采样信号VIN进行处理得到数据DATAA以及差值信号；具体地，采样单元200包括运算放大器A210、第二比较器220、第二电压输出单元230以及相减单元240，运算放大器A210用于将采样信号VIN增强为信号VINA；第二比较器220分别与运算放大器A210和第一电压输出单元100电连接，运算放大器A210将信号VINA传输至第二比较器220，第一电压输出单元100将产生的若干个基准电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容式指纹采样的模数转换电路，其特征在于：包括第一电压输出单元(100)，该第一电压输出单元(100)用于输出若干个基准电压VREFA和若干个基准电压VREFB；采样单元(200)，该采样单元(200)与第一电压输出单元(100)电连接，采样单元(200)对采样信号VIN进行处理得到数据DATAA以及差值信号；后级放大器单元(300)，该后级放大器单元(300)分别与采样单元(200)和第一电压输出单元(100)电连接，后级放大器单元(300)将差值信号放大得到放大信号；第一比较器(400)，该第一比较器(400)分别与第一电压输出单元(100)和后级放大器单元(300)电连接，第一比较器(400)将放大信号分别与基准电压VREFA和基准电压VREFB进行比较，将比较结果进行编码得到数据DATAB；运算逻辑单元(500)，该运算逻辑单元(500)分别与第一比较器(400)和采样单元(200)电连接，运算逻辑单元(500)对DATAA与DATAB进行计算得到数据DATA，并将数据DATA输出。

【技术特征摘要】
1.一种电容式指纹采样的模数转换电路，其特征在于：包括第一电压输出单元(100)，该第一电压输出单元(100)用于输出若干个基准电压VREFA和若干个基准电压VREFB；采样单元(200)，该采样单元(200)与第一电压输出单元(100)电连接，采样单元(200)对采样信号VIN进行处理得到数据DATAA以及差值信号；后级放大器单元(300)，该后级放大器单元(300)分别与采样单元(200)和第一电压输出单元(100)电连接，后级放大器单元(300)将差值信号放大得到放大信号；第一比较器(400)，该第一比较器(400)分别与第一电压输出单元(100)和后级放大器单元(300)电连接，第一比较器(400)将放大信号分别与基准电压VREFA和基准电压VREFB进行比较，将比较结果进行编码得到数据DATAB；运算逻辑单元(500)，该运算逻辑单元(500)分别与第一比较器(400)和采样单元(200)电连接，运算逻辑单元(500)对DATAA与DATAB进行计算得到数据DATA，并将数据DATA输出。2.根据权利要求1所述的一种电容式指纹采样的模数转换电路，其特征在于：采样单元(200)包括运算放大器A(210)，该运算放大器A(210)用于将采样信号VIN增强为信号VINA；第二比较器(220)，该第二比较器(220)分别与运算放大器A(210)和第一电压输出单元(100)电连接，第二比较器(220)用于将信号VINA与基准电压VREFA进行比较获得量化值，同时对比较结果进行编码得到数据DATAA；第二电压输出单元(230)，该第二电压输出单元(230)分别与第二比较器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜凯，许达文，
申请(专利权)人：苏州神指微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32