[實用新型]一種指紋識別電路及裝置

有效

• 申請號: 201621402690.4
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN206348814U
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 鐘汶林;于澤
• 申請（專利權）人: 深圳芯啟航科技有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所44237
• 代理人: 陽開亮

技術領域

本實用新型屬于集成電路領域，尤其涉及一種指紋識別電路及裝置。

背景技術

自從蘋果手機引入指紋識別技術之后，手機的開鎖設置從最初的數字密碼、圖形解鎖演變為指紋識別。當前，電容式指紋檢測裝置作為一種生物識別裝置已經廣泛應用于各種電子設備中，幫助人們進行身份認證，讓我們手機的使用變得越來越安全。

然而指紋識別模組應用環境復雜，需要在指紋識別芯片表面增加保護材料，目前比較成熟的方案有藍寶石、涂覆式(coating)、陶瓷蓋板及玻璃蓋板。由于前置指紋識別的流行，越來越多的玻璃蓋板方案推出，但玻璃蓋板的厚度越厚，手指和指紋檢測電極之間的電容就越小，指紋識別的敏感度會越弱。這成為限制玻璃蓋板方案的一大瓶頸。

目前電容式指紋識別技術至少分為兩大類，一類被稱為主動式，一類被稱為被動式。主動式指紋識別需要外加調制信號，使每個檢測電極根據用戶指紋的紋路而產生不同的電荷變化，通過電荷放大器放大電荷差異，并經過ADC等模塊處理成指紋圖案，用于識別指紋特征，例如，圖1示出了當前一種常見的主動式指紋識別-主動電容式浮地調制指紋檢測系統的結構，包括外部電路和指紋檢測系統，指紋檢測系統中進一步包括：指紋檢測模塊101、電源管理模塊102、調制信號發生器103、電平轉換器104和指紋處理模塊105，其中，指紋檢測模塊101包括檢測電極的陣列、電荷放大器、ADC等功能模塊。

在上述結構中，指紋檢測模塊101的電源SVDD、地SGND不同于整個指紋檢測系統的電源和地DGND，調制信號發生器103對指紋檢測模塊101的地SGND進行調制，產生激勵信號，引起檢測電極上的電荷變化。指紋檢測模塊101由專門的電源管理模塊102提供供電，在對地SGND調制的過程中，電源SVDD和地SGND之間的相對電壓幾乎保持不變。而調制信號發生器103的系統地DGND，是整個指紋檢測系統的參考地，在指紋檢測系統工作過程中，電勢保持不變。指紋檢測模塊101的檢測結果，通過電平轉換器104和指紋處理模塊105進行通信，給到指紋處理模塊105對指紋信息做進一步的處理，例如提取指紋特征和加密，鑒別目標用戶等，處理后再將指紋信息輸出給外部電路，外部電路對整個指紋檢測系統進行控制、處理以及儲存指紋特征信息。

指紋檢測模塊101的檢測原理結合圖2，其中，地SGND接收到調制信號，相對系統地DGND會發生變化，波形可以是方波、正弦波等各種波形，假設調制信號幅度為Vin，檢測電極和手指之間的電容為Cfinger，電荷放大器的反饋電容為Cref，則經過電荷放大器后，輸出電壓Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。當然也可以采用浮電源調制指紋檢測結構，其輸出電壓同樣為Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。

很明顯，無論采用何種調制方式，檢測單元的輸出電壓Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。當前蓋板的厚度增加，則會Cfinger越來越小，而為了增加Vout，維持足夠的信噪比，最直接的方法就是增加調制信號幅度Vin。當前很多方案，為了把Vin從常見的標準CMOS工藝工作電壓1.8V或者3.3V提高至5V、10V甚至20V，采用了高壓工藝。一般來說，會在傳感器芯片外部增加一顆高壓驅動芯片，這一方面增加了模組芯片數量，不利于集成，另一方面高壓工藝也增加了模組成本。

實用新型內容

本實用新型實施例的目的在于提供一種指紋識別電路，旨在解決現有指紋識別裝置通過高壓驅動芯片增加調制信號幅度來保持檢測靈敏度導致成本高、不利于集成的問題。

本實用新型實施例是這樣實現的，一種指紋識別電路，包括指紋檢測模塊，所述電路還包括：

級聯的多級調制信號發生器，最后一級調制信號發生器的輸出端與所述指紋檢測模塊的調制信號接收端連接，多級調制信號發生器根據所述指紋檢測模塊生成的控制信號和/或外部電路生成的控制信號生成調制信號并逐級放大調制信號的幅度，向所述指紋檢測模塊提供調制信號，所述指紋檢測模塊的調制信號接收端為指紋檢測模塊的電源端或接地端。

進一步地，所述調制信號為方波、正弦波或鋸齒波。

更進一步地，所述電路還包括：

在不同的電源域之間傳遞信號的單級或級聯的多級電平轉換器，第一級電平轉換器的通信端與所述指紋檢測模塊的輸出端連接；

更進一步地，所述電路還包括：

對檢測到的指紋信息做進一步的處理的指紋處理模塊，所述指紋處理模塊的處理端與最后一級電平轉換器的處理端連接，所述指紋處理模塊的外部連接端與外部電路連接。