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一种指纹识别电路

阅读：730发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种指纹识别电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种指纹识别电路，包括互电容感应单元阵列、积分调制解调电路、译码驱动电路、电荷泵电路和数字信号处理电路；积分调制解调电路的输入端与所述互电容感应阵列相互连接，积分调制解调电路的输出端连接至所述数字信号处理电路，积分调制解调电路的驱动端与译码驱动电路的输出端相连接；译码驱动电路的输入端连接所述互电容感应阵列；电荷泵电路连接至驱动电路；数字信号处理电路连接所述积分调制解调电路的输出端。本实用新型能够降低屏下共模噪声和外界环境共模噪声对屏下指纹采集系统的影响，提高屏下指纹采集系统的灵敏度，提升信噪比，提高抗干扰能力。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种指纹识别电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种指纹识别电路，其特征在于，包括互电容感应单元阵列(101)、积分调制解调电路(110)、驱动电路(102)、电荷泵电路(109)和数字信号处理电路(107)；
所述互电容感应单元阵列(101)，包括感应面板、M个发射信号端和N个接收信号端，所述M个发射信号端和N个接收信号端均连接至感应面板的单体感应块上；
所述积分调制解调电路(110)的输入端与所述互电容感应阵列的N个接收信号端相互连接，所述积分调制解调电路(110)的输出端连接至所述数字信号处理电路(107)，所述积分调制解调电路(110)的驱动端与驱动电路(102)的输出端相连接；
所述驱动电路(102)的输入端连接所述互电容感应阵列的M个发射信号端；
所述电荷泵电路(109)连接至驱动电路(102)，作为所述驱动电路(102)的电源；
所述数字信号处理电路(107)包括接口电路、时序控制电路和图像处理电路，所述接口电路连接所述积分调制解调电路(110)的输出端，所述接口电路通过时序控制电路连接至图像处理电路。
2.根据权利要求1所述的一种指纹识别电路，其特征在于，所述积分调制解调电路(110)包括积分器(103)、滤波器(104)、比较器(105)及双采样计数器(106)；所述积分器(103)、滤波器(104)、比较器(105)及双采样计数器(106)依次串联，且积分器(103)的输入端连接所述互电容感应单元阵列(101)和所述驱动电路(102)；所述双采样计数器(106)的输出端连接所述数字信号处理电路(107)。
3.根据权利要求2所述的一种指纹识别电路，其特征在于，所述积分器(103)包括反馈电容、OFFSET消除电容、运算放大器(108)、第一开关、第二开关和第三开关；
所述第一开关的一端连接上位控制器输入第一参考电压，另一端连接接收信号端；所述OFFSET消除电容的一端和所述第二开关的一端；
所述OFFSET消除电容的另一端连接所述驱动电路(102)；
所述第二开关的另一端连接所述运算放大器(108)的负向输入端，所述运算放大器(108)的正向输入端连接上位控制器输入第二参考电压，所述运算放大器(108)的输出端为所述积分器(103)的输出端并连接所述滤波器(104)；
所述第三开关连接在所述运算放大器(108)的输入端与输出端之间；所述反馈电容连接在所述运算放大器(108)的输入端与输出端之间。
4.根据权利要求2所述的一种指纹识别电路，其特征在于，所述滤波器(104)为无源滤波器电路或有源滤波器电路，所述滤波器(104)的输出连接所述比较器(105)输入端。
5.根据权利要求2所述的一种指纹识别电路，其特征在于，所述比较器输入的另一端连接上位控制器输入第三参考电压。
6.根据权利要求2所述的一种指纹识别电路，其特征在于，所述双采样计数器(106)连接所述比较器(105)的输出端，所述双采样计数器(106)的输出通过移位寄存器电路或多路选择器电路传输到数字信号处理电路(107)。

说明书全文

一种指纹识别电路

技术领域

[0001] 本实用新型属于指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹识别电路。

背景技术

[0002] 纹识别技术已被广泛应用到门锁、保险柜、考勤机、平板电脑、笔记本电脑、智能手机等产品中，以智能手机为例，指纹识别已成为主流配置。在提供安全的同时，按压式指纹识别以其识别率高、体积小等特点逐步占领了移动智能设备市场。目前按压式指纹识别芯片都是作为一个独立模块而存在，应用于设备的正面或背面，或独立安装于设备外壳处。随着指纹识别技术的发展，移动智能设备要求越来越大的屏幕空间及屏占比，门锁等也要求密码触控板与指纹识别按压区域一体化，在同样的高安全级别下要求更为人性化的解锁体验。

[0003] 目前市面上出现的屏幕一体式指纹解锁模块可大致分为两类，其一是电容式屏幕一体指纹解锁模块。其中，电容式指纹模块可分为两种，一种是隐藏在非显示区域触摸屏幕下，该电容式指纹模组的位置处于屏幕边沿且位置固定，降低了使用的舒适感；另外一种是隐藏在显示区域触摸屏幕下，使用透明的ITO 电极作为电容式指纹模组的感测电极，该电容式指纹模组具有较好的人性化体验，但目前市面上的产品会受到触控屏的噪声干扰和其他环境共模噪声干扰，导致通过率较差，而且该电容式指纹模组的穿透力较弱，需要对触控屏厚度做特殊处理。其二是光学式屏幕一体指纹解锁模块，该光学式指纹模组是隐藏在触摸屏幕下的下半区，虽可以有较好的人性化解锁体验，但光学式指纹模组仅能够适用于OLDE屏幕下，在其他屏幕下无法实现指纹采集功能，因此不具备广泛普及。实用新型内容

[0004] 为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种指纹识别电路，能够降低屏下共模噪声和外界环境共模噪声对屏下指纹采集系统的影响，提高屏下指纹采集系统的灵敏度，提升信噪比，提高抗干扰能力。

[0005] 为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种指纹识别电路，包括互电容感应单元阵列、积分调制解调电路、译码驱动电路、电荷泵电路和数字信号处理电路；

[0006] 所述互电容感应单元阵列，包括感应面板、M个发射信号端和N个接收信号端，所述M个发射信号端和N个接收信号端均连接至感应面板的单体感应块上；

[0007] 所述积分调制解调电路的输入端与所述互电容感应阵列的N个接收信号端相互连接，所述积分调制解调电路的输出端连接至所述数字信号处理电路，所述积分调制解调电路的驱动端与译码驱动电路的输出端相连接；

[0008] 所述译码驱动电路的输入端连接所述互电容感应阵列的M个发射信号端；

[0009] 所述电荷泵电路连接至驱动电路，作为所述驱动电路的电源；

[0010] 所述数字信号处理电路包括接口电路、时序控制电路和图像处理电路，所述接口电路连接所述积分调制解调电路的输出端，所述接口电路通过时序控制电路连接至图像处理电路。

[0011] 进一步的是，所述积分调制解调电路包括积分器、滤波器、比较器及双采样计数器；所述积分器、滤波器、比较器及双采样计数器依次串联，且积分器的输入端连接所述互电容感应单元阵列和所述译码驱动电路；所述双采样计数器的输出端连接所述数字信号处理电路。

[0012] 进一步的是，所述积分器包括反馈电容、OFFSET消除电容、运算放大器、第一开关、第二开关和第三开关；

[0013] 所述第一开关的一端连接上位控制器输入第一参考电压，另一端连接接收信号端；所述OFFSET消除电容的一端和所述第二开关的一端；

[0014] 所述OFFSET消除电容的另一端连接所述译码驱动电路；

[0015] 所述第二开关的另一端连接所述运算放大器的负向输入端，所述运算放大器的正向输入端连接上位控制器输入第二参考电压，所述运算放大器的输出端为所述积分器的输出端并连接所述滤波器；

[0016] 所述第三开关连接在所述运算放大器的输入端与输出端之间；所述反馈电容连接在所述运算放大器的输入端与输出端之间。

[0017] 进一步的是，所述滤波器包括无源滤波器电路或有源滤波器电路，所述滤波器的输出连接所述比较器输入端。

[0018] 进一步的是，所述比较器输入的另一端连接上位控制器输入第三参考电压。

[0019] 进一步的是，所述双采样计数器连接所述比较器的输出端，所述双采样计数器的输出通过移位寄存器电路或多路选择器电路传输到数字信号处理电路。

[0020] 采用本技术方案的有益效果：

[0021] 本实用新型将指纹识别信号依次通过优化像素、积分、滤波、相关双采样电路结构来降低屏下共模噪声和外界环境共模噪声对屏下指纹采集系统的影响，提高屏下指纹采集系统的灵敏度及抗干扰能力，使得屏幕一体式指纹识别系统成为现实，且实现并不依赖于屏的类型，可广泛的应用于高中低端手机，成本更低。附图说明

[0022] 图1为本实用新型的一种指纹识别电路的结构示意图；

[0023] 其中，101是互电容感应单元阵列，102是驱动电路，103积分器电路，104滤波器电路，105是比较器，106是双采样计数器，107数字信号处理电路，108是运算放大器，109是电荷泵电路、110是积分调制解调电路。

具体实施方式

[0024] 为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

[0025] 在本实施例中，参见图1所示，包括互电容感应单元阵列101、积分调制解调电路110、译码驱动电路102、电荷泵电路109和数字信号处理电路107；

[0026] 所述互电容感应单元阵列101，包括感应面板、M个发射信号端和N个接收信号端，所述M个发射信号端和N个接收信号端均连接至感应面板的单体感应块上；

[0027] 所述积分调制解调电路110的输入端与所述互电容感应阵列的N个接收信号端相互连接，所述积分调制解调电路110的输出端连接至所述数字信号处理电路107，所述积分调制解调电路110的驱动端与译码驱动电路102的输出端相连接；

[0028] 所述译码驱动电路102的输入端连接所述互电容感应阵列的M个发射信号端；

[0029] 所述电荷泵电路109连接至驱动电路102，作为所述驱动电路102的电源；

[0030] 所述数字信号处理电路107包括接口电路、时序控制电路和图像处理电路，所述接口电路连接所述积分调制解调电路110的输出端，所述接口电路通过时序控制电路连接至图像处理电路。

[0031] 当手指按压电容式指纹传感器时，所述互电容感应单元阵列101与手指接触部分的互电容将发生变化，手指没有接触到的互电容CC不变，定义未与手指接触部分的互电容的电容值为CC0，与手指谷线接触的互电容的电容值为CC1，与手指脊线接触的互电容的电容值为CC2,根据电容理论，CC0>CC1>CC2，所以通过检测互电容感应单元阵列101的互电容的电容值就可获知手指哪些部分是纹脊，哪些部分是纹谷，从而获取手指的指纹信息。

[0032] 每一个积分调制解调电路110连接所述互电容感应单元阵列101的1路接收信号端RX,N个积分调制解调电路110并行连接所述N路接收信号端RXRX1,RX2……,RXN，所述积分调制解调电路110用于对其所连接的所述接收信号端所对应的互电容CC进行充放电，使积分器输出不同的充放电曲线，所述不同的充放电曲线经过比较器后产生不同的使能信号，所述不同的使能信号控制所述双采样计数器106，使双采样计数器106输出不同的数字信号，所述不同的数字信号通过数字信号处理电路107处理后输出相应的指纹信息。

[0033] 作为上述实施例的优化方案，所述积分调制解调电路110包括积分器103、滤波器104、比较器105及双采样计数器106；所述积分器103、滤波器104、比较器105及双采样计数器106依次串联，且积分器103的输入端连接所述互电容感应单元阵列101和所述译码驱动电路102；所述双采样计数器106的输出端连接所述数字信号处理电路107。

[0034] 所述积分器103包括反馈电容CF、OFFSET消除电容C0F、运算放大器108、第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3；所述第一开关的一端连接上位控制器输入第一参考电压，另一端连接接收信号端；所述OFFSET消除电容的一端和所述第二开关的一端；所述OFFSET消除电容的另一端连接所述译码驱动电路102并接受其幅度可编程的驱动信号，所述幅度可编程的驱动信号的相位与所述互电容感应单元阵列101的发射信号端上的信号的相位相反；所述第二开关的另一端连接所述运算放大器108的负向输入端，所述运算放大器108的正向输入端连接上位控制器输入第二参考电压，所述运算放大器108的输出端为所述积分器103的输出端并连接所述滤波器104；所述第三开关连接在所述运算放大器108的输入端与输出端之间；所述反馈电容连接在所述运算放大器108的输入端与输出端之间。

[0035] 所述滤波器104包括无源滤波器电路104或有源滤波器电路104，所述滤波器的输出连接所述比较器105输入端。

[0036] 所述比较器输入的另一端连接上位控制器输入第三参考电压。

[0037] 所述双采样计数器106连接所述比较器105的输出端，所述双采样计数器106的输出通过移位寄存器电路或多路选择器电路传输到数字信号处理电路107。

[0038] 在具体实施过程中，在互电容CC及去OFFSET电容COF充放电之后，互电容CC和去OFFSET电容COF的电荷被转移至位于积分器电路103内的反馈电容CF上；其中，转移到反馈电容CF上的电荷量直接影响到运算放大器108输出端的每一步输出步长，步长越大，抗噪能力越强。

[0039] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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