[發明專利]一種射頻式微電容指紋采集芯片及采集方法

有效

• 申請號: 201410118147.0
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103870817B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 徐啟波;黃昊
• 申請（專利權）人: 成都費恩格爾微電子技術有限公司;成都微光集電科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F3/044
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

1.一種射頻式微電容指紋采集芯片，其特征在于，包括：

L個參考感測單元；

M*N個感測單元形成的二維感測單元陣列；

射頻信號產生電路,用以產生射頻信號；

射頻驅動電極，其將所述射頻信號產生電路產生的射頻信號發射到接觸到指紋傳感器的手指；還包括：

感測單元陣列控制器，用于提供打開或關斷感測單元所需的電源偏置的開關信號和提供感測單元所需的充放電時序信號；

模數轉換陣列，由N個模數轉換器并排構成，其將所述感測單元陣列控制器檢測到的感測電容轉換成指紋圖像灰度值；

感測單元偏差校正電路，以L個參考感測單元采集到的數據作為基準來校正各感測單元之間的偏差；

指紋圖像緩存器，其用于存儲當前轉換的所述指紋圖像灰度值和感測單元偏差校正數據；

數模轉換器，其控制所述模數轉換陣列的增益；

指紋圖像輸出控制器,用以傳輸指紋圖像數據；

圖像信號處理器，其接收所述指紋圖像輸出控制器發送的指紋圖像數據，根據所述指紋圖像數據判斷其真偽性和正常與否并做出相應的處理,其中，N為1到150的整數，M為2到300的整數，L為小于N*M的整數，直接覆蓋于采集芯片電路之上的絕緣層作為所述感測單元中感測電容的介質層。

2.根據權利要求1所述的射頻式微電容指紋采集芯片，其特征在于，所述二維感測單元陣列中的每一個感測單元包含：

由集成電路工藝的頂層金屬所形成的單個感測電極；

感測電容介質層，其由直接覆蓋于頂層金屬之上的厚度為0.1um～150um的絕緣層構成，所述單個感測電極與手指及感測電容介質層形成單個感測電容；

參考電容；

有源放大器,其被連接成單位增益緩存器，其輸入通過開關連接感測電極，其輸出通過開關連接屏蔽電極；

由集成電路工藝頂層金屬之外的金屬層所形成的單個屏蔽電極，所述單個屏蔽電極與單個感測電極形成單個屏蔽電容；

由集成電路工藝任一金屬層形成的單個校正電極，所述單個校正電極與單個感測電極形成單個校正電容；

由集成電路工藝任一金屬層形成的單個增強電極，所述單個增強電極與單個感測電極形成單個增強電容，增強電容用于增強采集效果；以及

多個開關電路，其控制參考電容、感測電容、增強電容和校正電容進行充放電和電荷均衡。

3.根據權利要求1所述的射頻式微電容指紋采集芯片，其特征在于，所述感測單元偏差校正電路還包含加減法計數器陣列、乘法器陣列、感測單元偏差統計電路和感測單元偏差校正因子計算電路，其中，

所述加減法計數器陣列計算所述感測單元與參考感測單元的偏差；

所述感測單元偏差統計電路統計所述偏差絕對值的平均值；

所述感測單元偏差校正因子計算電路將所述數模轉換器的輸入與上位機輸入的數值及所述偏差絕對值的平均值進行映射計算得到校正因子；

所述乘法器陣列將所述偏差與所述校正因子相乘，其輸出結果作為所述感測單元偏差校正電路的校正數據。

4.一種采用權利要求1、2或3中任意所述射頻式微電容指紋采集芯片的指紋采集方法，其特征在于，所述指紋采集方法基于所述射頻信號產生電路、所述射頻驅動電極和具有電荷泵電路結構的感測單元通過電荷泵原理實現指紋信息到電信號的轉換，包括：

步驟S1：當手指放在二維感測單元陣列之上時，所述感測單元陣列控制器選擇所述二維感測單元陣列中的一行感測單元作為當前采集指紋的有效行感測單元；

步驟S2：所述感測單元陣列控制器對當前有效行感測單元進行初始化；

步驟S3：所述感測單元陣列控制器對當前有效行感測單元進行指紋采集；

步驟S4：所述感測單元陣列控制器對當前有效行感測單元采集到的指紋信息進行校正；將當前有效行感測單元校正后的指紋信息取走；

步驟S5：所述感測單元陣列控制器選擇下一行感測單元作為當前采集指紋的有效行感測單元，順序完成初始化、指紋采集、指紋信息校正和讀取指紋信息四個過程，直到所述感測單元陣列控制器選擇最后一行感測單元作為當前采集指紋的有效行感測單元，順序完成初始化、指紋采集、指紋信息校正和讀取指紋信息四個過程。