[實用新型]一種用于增強電容式指紋傳感器性能的電路結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720278768.4
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN206961139U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 車詒桓;簡衛(wèi);張建兵;張欣;朱奇良
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鉑芯半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 傅海鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電容式指紋傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種用于增強電容式指紋傳感器性能的電路結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

現(xiàn)在帶指紋識別的移動設(shè)備(移動電話，筆記本電腦等等)越來越多，指紋識別正進入我們的日常生活。而移動指紋識別方案中比較成熟的是高頻+電容傳感器，這是電容性技術(shù)的一個變種，每一個感應(yīng)單元只有一個跟手指感應(yīng)的電極，手指本身充當感應(yīng)電容的另一個電極；更準確地說，手指端的電極式皮下層，是良好的導(dǎo)電體，而不是外表死皮，如此這樣就不易受到油脂、干涸、繭皮、水等的影響。外接觸環(huán)會將一個弱的RF信號耦合到指頭上。每一個電極上的信號振幅與局部耦合電容成正比：脊紋上的耦合電容是高，而在脊紋之間的谷紋則是低。具有高輸入阻抗的放大器設(shè)置在每一電極的下方，相對于早前的電容性傳感器，這種技術(shù)可檢測在死皮細胞之下生物細胞層里的脊紋和谷紋；可以調(diào)節(jié)RF信號的電壓和頻率求得最佳影像，這類傳感器可制造非常細小的外型，換言之適合應(yīng)用于移動式裝置上；其它優(yōu)點包括由于電場大致均勻分布、保護膜可造的更厚、對改善抗靜電起很大作用；污漬構(gòu)成的問題也較小，因指頭與傳感器檢測面之間的空隙幾乎無關(guān)重要；其制造商有：Apple/AuthenTec、Fingerprint Cards、Topaz/IDGem以及Toshiba等。

由于實際生產(chǎn)制造的時候，為保護芯片，感應(yīng)單元的感應(yīng)極板上面會有保護層，而應(yīng)用于手機時，上方還會有比較厚的普通玻璃(正常抗摔手機玻璃厚度約400um)或藍寶石玻璃，因為感應(yīng)極板與手指之間的距離較大，并且介電系數(shù)較小，導(dǎo)致電場較弱，感應(yīng)電容相對寄生電容較小，且不穩(wěn)定，若無法正常識別此電容，很難有效采樣到有效的感應(yīng)電荷并輸出感應(yīng)電壓。為了加強感應(yīng)電容的穩(wěn)定形成，根本上是需要加強芯片內(nèi)部感應(yīng)極板與手指之間的電場，而電場強度的增加，可以通過提高感應(yīng)極板與被測手指之間的電勢差來實現(xiàn)。實際產(chǎn)品應(yīng)用當中，可以搭配另外一個芯片來提高芯片的整體電勢，包括芯片地和芯片供電電源，在感應(yīng)指紋之時，同時抬高指紋傳感芯片的地和電源，而人體手指默認連接大地，電勢假設(shè)為0，那么感應(yīng)指紋的時候，感應(yīng)極板與手指之間的電勢差得到提高，實現(xiàn)了電場的加強，在一定程度上抑制了感應(yīng)電荷的逸散，能使感應(yīng)極板有效地感應(yīng)出指紋電荷，實現(xiàn)感應(yīng)信號的輸出。

例如申請?zhí)枮?01310224334.2的專利，其中其給指紋芯片供電是由1.8vLDO提供的，而在電壓抬升的時候，LDO的輸入端會由電容C2抬起到一個遠高于3V0的電壓，此時D1截至，LDO完全是依賴C2內(nèi)存儲的電荷維持工作，芯片的供電則是由C3存儲的電荷來提供，而升壓部分使用的是電感DC-DC來實現(xiàn)。申請?zhí)枮?01310224334.2的專利的缺點如下：1、需要一個額外的LDO結(jié)構(gòu)來作為穩(wěn)壓供電，占用額外的功耗及增加成本；2、升壓部分，使用的是電感DC-DC來實現(xiàn)，優(yōu)點是可通過調(diào)節(jié)定時器的頻率脈寬等得到連續(xù)可調(diào)的電壓，效率較高，電壓抬升迅速，而且負載大時效率更好。缺點是需要外置電感，且電感會帶入電磁干擾，對于手機等移動通訊設(shè)備影響會較大。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于增強電容式指紋傳感器性能的電路結(jié)構(gòu)，可以減少成本及結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，不使用電感，節(jié)約面積，無電磁干擾，對總線邊電源負載影響小。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種用于增強電容式指紋傳感器性能的電路結(jié)構(gòu)，包括電勢抬升模塊和電勢疊加模塊，

所述電勢抬升模塊，其用于將上一級電路的輸出電勢進行抬升；

所述電勢疊加模塊，其用于將上一級電路的輸出電勢直接傳輸至下一級電路中，或?qū)㈦妱萏K抬升后的輸出電勢疊加到上一級電路的輸出電勢中后再傳輸至下一級電路中。

本實用新型的有益效果是：本實用新型利用電勢抬升模塊抬升上一級電路的電勢，電勢疊加模塊將抬升后的電勢疊加到下一級電路的電源端及接地端，疊加后下一級電路的電勢差保持原來不變，而下一級電路電源端與接地端的電勢相對移動設(shè)備電源的接地端有一個很大的提升；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，可以避免增加一個額外的LDO結(jié)構(gòu)來作為穩(wěn)壓供電而造成占用額外的面積及成本的問題，同時可以增強電容式指紋傳感器性能。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述電勢抬升模塊具體為電荷泵，所述電荷泵設(shè)有兩個輸入端和一個輸出端，所述電荷泵的兩個輸入端分別連接在上一級電路的電勢輸出端VDD和接地端GND上，所述電荷泵的輸出端輸出的電壓為Vboost。