本发明专利技术公开了一种电容指纹识别装置及电子设备。该装置包括感测电容和多级放大电路。感测电容基于驱动信号产生感测信号。多级放大电路对感测信号进行积分放大。多级放大电路中的一个级或多级包括：运算放大器，第一输入电容，第二输入电容和积分电容。运算放大器的反相输入端通过所述第一输入电容连接前一级放大电路的输出端，积分电容连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间，第二输入电容的第一端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第二输入电容的第二端接收与驱动信号反相位的阶跃信号。第二输入电容与阶跃信号配合可以抵消感测电容上方的介质层较大的寄生电容带来的直流分量，有效提高了电容指纹识别装置的感应灵敏度。灵敏度。灵敏度。
【技术实现步骤摘要】
一种电容指纹识别装置及电子设备
[0001]本专利技术实施例涉及电容传感器
，尤其涉及一种电容指纹识别装置及电子设备。
技术介绍
[0002]电容式指纹传感器广泛应用于手机及便携式终端设备中以提供安全性和用户便利性。手指纹路有深度差异，凸的部分称为“峰或脊(ridge)”，凹的部分称为“谷(valley)”。当手指按压指纹传感器表面时，感应指纹的脊和谷与感测电容的极板的距离不同，形成的耦合电容不同，引起的感测电容变化不同，响应于相同的激励信号，感测电容输出的感测信号不同，从而形成指纹图像。
[0003]具体的，指纹的脊到电容感应器的距离较近，其形成的耦合电容更大。在相同的行驱动信号下，指纹的谷和脊图像信息转化为不同的电信号。目前，为防止手指对指纹传感器反复触摸过程中，对指纹传感器产生大的静电损伤，同时提高机械强度，通常需要在感应器表面增添不导电的厚介质层，但这部分介质层带来了较大的寄生电容，与有效的指纹按压形成的耦合电容叠加在一起，转化的电信号被后续读出电路同时放大。有效的指纹信号在总的信号中的占比较小，不容易感应，严重降低了指纹传感器的灵敏度，除此之外，外部大的电磁干扰产生的噪声也会通过耦合电容进一步叠加到读出电路中，降低了指纹信号的信噪比。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供一种电容指纹识别装置及电子设备，能够有效去除感测信号中的固定直流分量，提高指纹识别装置的感应灵敏度。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种电容指纹识别装置，包括：
[0006]感测电容，响应于驱动信号产生感测信号；以及
[0007]多级放大电路；
[0008]其中，所述多级放大电路中的一级或多级放大电路包括：运算放大器，第一输入电容，第二输入电容和积分电容，所述运算放大器的反相输入端通过所述第一输入电容连接前一级放大电路的输出端，所述积分电容连接在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间；所述第二输入电容的第一端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第二输入电容的第二端接收与所述驱动信号反相位的阶跃信号。
[0009]可选的，所述感测电容包括被手指触控的绝缘层以及设置在绝缘层下方的极板，响应于施加到所述手指的所述驱动信号，所述极板产生所述感测信号。
[0010]可选的，所述感测电容包括第一极板和第二极板，所述第一极板接收驱动信号，所述第二极板输出感测信号。
[0011]可选的，所述多级放大电路的第1级包括：运算放大器，积分电容和重置开关，所述运算放大器的反相输入端连接所述感测电容，所述积分电容和所述重置开关并联在所述运
算放大器的反相输入端和输出端之间。
[0012]可选的，所述多级放大电路的运算放大器的同相输入端接收参考电压。
[0013]可选的，电容指纹识别装置还包括模数转换器，所述模数转换器将所述多级放大电路的输出信号转换为数字信号。
[0014]可选的，电容指纹识别装置还包括：一个或多个数模转换器，所述数模转换器的输出端连接对应级放大电路的第二输入电容的第二端，用于提供所述直流电压信号。
[0015]第二方面，本专利技术还提供了一种电容指纹识别装置，包括：
[0016]感测电容，响应于驱动信号产生感测信号；
[0017]差分运算放大器；
[0018]第一积分电容；
[0019]第二积分电容；
[0020]其中，所述第一积分电容连接于所述差分放大器的反相输入端和同相输出端之间，所述第二积分电容连接于所述差分放大器的同相输入端和反相输出端之间，
[0021]其中，在所述驱动信号的上升沿，所述反相输入端和同相输入端中的一个连接所述感测电容；在所述驱动信号的下降沿，所述反相输入端和同相输入端中的另一个连接所述感测电容。
[0022]可选的，电容指纹识别装置还包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三积分电容，第四积分电容，第一输入电容和第二输入电容；
[0023]其中，所述第三积分电容连接于所述第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述第四积分电容连接于所述第二运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述第一运算放大器的同相输入端和所述第二运算放大器的同相输入端连接公共参考电位，所述第一输入电容连接于所述第一运算放大器的输出端和所述差分放大器的反相输入端之间，所述第二输入电容连接于所述第二运算放大器的输出端和所述差分放大器的同相输入端之间，
[0024]其中，在所述驱动信号的上升沿，所述第一运算放大器的反相输入端和所述第二运算放大器的反相输入端中的一个连接所述感测电容；在所述驱动信号的下降沿，所述第一运算放大器的反相输入端和所述第二运算放大器的反相输入端中的另一个连接所述感测电容。
[0025]可选的，所述电容指纹识别装置还包括：M条驱动线和N条感测线，所述驱动线和驱动线的交叉处为所述感测电容，每个感测线连接所述多级放大电路；
[0026]所述电容指纹识别装置还包括：处理器和驱动电路，
[0027]所述处理器设置为产生M个在预定时间段上具有正交性的编码，所述预定时间段包括M个子周期，每个所述编码包括M个取值为第一值或第二值的位；
[0028]所述驱动电路设置为根据所述M个编码调制产生M个驱动信号，并将所述M个驱动信号同时提供给所述M条驱动线，其中，当所述位取第一值时，所述驱动信号在所述位对应的子周期具有第一脉冲，当所述位取第二值时，所述驱动信号在所述位对应的子周期具有第二脉冲。
[0029]第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括上述第一方面和第二方面中提供的所述的电容指纹识别装置。
[0030]本专利技术实施例提供了一种电容指纹识别装置包括感测电容和多级放大电路。感测电容基于驱动信号产生感测信号。多级放大电路中的一级或多级放大电路包括：运算放大器，第一输入电容，第二输入电容和积分电容，运算放大器的反相输入端通过第一输入电容连接前一级放大电路的输出端，积分电容连接在运算放大器的反相输入端和输出端之间，第二输入电容的第一端连接运算放大器的反相输入端，第二输入电容的第二端接收与驱动信号反相位的阶跃信号。阶跃信号与第二输入电容在积分器输出端形成可调节的固定直流分量，介质层较大的寄生电容带来的直流分量被抵消，有效指纹信号在多级放大电路中进行了多次放大，有效提高了电容指纹识别装置的感应灵敏度。
附图说明
[0031]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，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种电容指纹识别装置的示意图；
[0033]图2是图1中的感测像素的示意图；
[0034]图3是本专利技术实施例提供的一种读出电路的示意图；
[0035]图4是本专利技术实施例提供的另一种读出电路的示意图；
[0036]图5是本专利技术实施例提供的另一种读出电路的示意图；
[0037]图6是本专利技术实施例提供的电容指纹识别装置的驱动时序图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电容指纹识别装置，其特征在于，包括：感测电容，响应于驱动信号产生感测信号；以及多级放大电路；其中，所述多级放大电路中的一个级或多级放大电路包括：运算放大器，第一输入电容，第二输入电容和积分电容，所述运算放大器的反相输入端通过所述第一输入电容连接前一级放大电路的输出端，所述积分电容连接在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间；所述第二输入电容的第一端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第二输入电容的第二端接收与所述驱动信号反相位的阶跃信号。2.根据权利要求1所述的电容指纹识别装置，其特征在于，所述感测电容包括被手指触控的绝缘层以及设置在绝缘层下方的极板，响应于施加到所述手指的所述驱动信号，所述极板产生所述感测信号。3.根据权利要求1所述的电容指纹识别装置，其特征在于，所述感测电容包括第一极板和第二极板，所述第一极板接收所述驱动信号，所述第二极板输出所述感测信号。4.根据权利要求1所述的电容指纹识别装置，其特征在于，所述多级放大电路的第1级包括：运算放大器，积分电容和重置开关，所述运算放大器的反相输入端连接所述感测电容，所述积分电容和所述重置开关并联在所述运算放大器的反相输入端和输出端之间。5.根据权利要求4所述的电容指纹识别装置，其特征在于，所述多级放大电路的运算放大器的同相输入端接收参考电压。6.根据权利要求1所述的电容指纹识别装置，其特征在于，还包括模数转换器，所述模数转换器将所述多级放大电路的输出信号转换为数字信号。7.根据权利要求1所述的电容指纹识别装置，其特征在于，还包括：一个或多个数模转换器，所述数模转换器的输出端连接对应级放大电路的第二输入电容的第二端，用于提供所述直流电压信号。8.一种电容指纹识别装置，其特征在于，包括：感测电容，响应于驱动信号产生感测信号；差分运算放大器；第一积分电容；第二积分电容；其中，所述第一积分电容连接于所述差分放大器的反相输入端和同相输出端之间，所述第二积分电容连接于所述差分放大器的...
【专利技术属性】
技术研发人员：林联科，杨军，蒋大钊，
申请(专利权)人：上海思立微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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