指纹检测电路及指纹检测方法及电子装置的制造方法_4

文档序号:9727761阅读:来源:国知局
集单元201不同。
[0071]本实施方式的采集单元201包括信号放大器202、电路电容204、开关单元206及电源(图未示)。该电源的电压为该调节电压。
[0072]本实施方式的指纹检测电路200可利用第一较佳实施方式所揭示的指纹传感器502向手指500传递激励信号以采集手指电容(脊线电容及谷线电容)。
[0073]该信号放大器202的负向输入端用于连接手指电容208,该信号放大器202的正向输入端连接电源的输出端(参考电压端209),该信号放大器202根据该手指电容208的电容值及调节电压,从该信号放大器202的输出端输出电压至采样保持电路210。
[0074]该电路电容204可以是指纹传感器的内部电容或其它电容,该电路电容204的电容值一般是固定的。
[0075]该开关单元206分别与该信号放大器202的负向输入端和该信号放大器202的输出端连接,用于控制该电路电容204连通在该信号放大器202的负向输入端与该信号放大器202的输出端之间,使得该第一电压与该脊线电容的电容值的关系为非线性关系,及该第二电压与该谷线电容的电容值的关系为非线性关系。
[0076]具体地,该开关单元206与该电路电容204并联。开关单元206包括第一连接端D1及第二连接端D2。
[0077]第一连接端D1连接电路电容204的一端及连接信号放大器202的负向输入端。第二连接端D2连接电路电容204的另一端及连接信号放大器202的输出端。
[0078]该开关单元206断开使该电路电容204连通在该信号放大器202的负向输入端与该信号放大器202的输出端之间。即,第一连接端D1与第二连接端D2断开。
[0079]该开关单元206闭合使该电路电容204不连通在该信号放大器202的负向输入端与该信号放大器202的输出端之间。即,第一连接端D1连接第二连接端D2。连通可以理解为连接和导通,在本实施方式中,当开关单元206闭合时,电路电容204虽然连接在信号放大器202的负向输入端及信号放大器202的输出端之间,但电路电容204被开关单元206短接,使电路电容204没有导通在信号放大器202的负向输入端及信号放大器202的输出端之间。[°08°]这样,信号放大器202的输出端输出的电压与电源的电压相等。电路电容204被短接而不连通在该信号放大器202的负向输入端与该信号放大器202的输出端之间,对信号放大器202的输出端输出的电压没有影响。
[0081 ]该手指电容208的电容值由以下公式确定:Vo=(VS-Vt*Cx/Ci),其中,Vo为信号放大器202的输出端输出的电压,Vt为该激励信号的电压幅值(激励电压),Cx为该手指电容208的电容值,Ci为该电路电容204的电容值,Vs为该电源的电压(调节电压)。由该公式可知,信号放大器202输出的电压Vo与手指电容208的电容值Cx的关系是非线性关系。
[0082]当指纹检测电路100初始化时,开关单元206闭合,手指电容208初始化时两端接地,信号发生器212接地(Vt接地)。这时信号放大器202的输出端输出的电压Vo=Vs,初始化动作完成。
[0083]在指纹检测电路200采集指纹的过程中,开关单元206断开,信号发生器212使激励电压Vt上升,上升的过程中为手指电容208充电,充入的电荷为电量Q=Vt*Cx,由于运放的虚短虚断的原理,信号放大器202输出的电压Vo会下降,对电路电容204充同样多的电荷来保证运放的输入端保持到Vs电位。这时对电路电容204充的电量Q为(Vs-Vo)*Ci=Vt*Cx,所以信号放大器202输出的电压Vo=Vs-Vt*Cx/Ci。电压Vo进入采样保持电路210时进行放大设定倍数η倍,进入模数转换器214的最终的检测电压Va=n*(Vs-Vt*Cx/Ci)。因此,可以通过调整激励电压Vt、电源的电压Vs及设定倍数η中的至少一个参数,来调整放大后的信号放大器202输出的电压Vo,即调整放大后的第一电压或放大后的第二电压,进而调整放大后的第一电压及放大后的第二电压的差值。
[0084]本实施方式的指纹检测电路200的具体调整过程可参第一较佳实施方式的指纹检测电路100的具体调整过程,在此不再赘述。
[0085]综上所述,上述指纹检测电路200中,若放大后的第一电压及放大后的第二电压的差值小于设定值,处理模块通过调整激励电压、设定倍数及该调节电压中的至少一个参数来调整该差值,使得能够得到期望的差值,这样可使采集到的放大后的第一电压与放大后的第二电压的差距更大,信噪比更高,使后续算法更容易识别,进而提高了指纹检测效果。
[0086]请参图5,本发明第三较佳实施方式提供一种指纹检测电路300。本实施方式的指纹检测电路300与第一较佳实施方式的指纹检测电路100基本相同,其不同之处在于:本实施方式的采集单元301不同。
[0087]本实施方式的指纹检测电路300可利用第一较佳实施方式所揭示的指纹传感器502向手指500传递激励信号以采集手指电容(脊线电容及谷线电容)。
[0088]本实施方式的采集单元301包括信号放大器302、电路电容304、可变电阻306及开关单元308。
[0089]该信号放大器302的负向输入端连接该手指电容310,该信号放大器的302正向输入端接地端(参考电压端312),该信号放大器302根据该手指电容310的电容值及调节电压,从该信号放大器302的输出端输出该第一电压或该第二电压;
该电路电容304可以是指纹传感器的内部电容或其它电容,该电路电容304的电容值一般是固定的。该电路电容304连通在该信号放大器302的负向输入端与该信号放大器302的输出端之间。该开关单元308与该可变电阻306串联并控制该可变电阻306与该电路电容304并联。
[0090]具体地,开关单元308包括第一连接端E1及第二连接端E2。该开关单元308闭合使该可变电阻306与电路电容304并联,使得该第一电压与该脊线电容的电容值的关系为非线性关系,及该第二电压与该谷线电容的电容值的关系为非线性关系。即,第一连接端E1与第二连接端E2连接。
[0091]该开关单元308断开使该可变电阻306没有连通到电路电容304的放电回路。即,第一连接端E1与第二连接端E2断开。开关单元308可在指纹检测电路300按照宽范围的参数采集指纹数据时断开。
[0092]指纹检测电路300工作时,处理模块控制开关单元308闭合,电路电容304不充电,手指电容310初始化时两端接地,信号发生器314接地(Vt接地)。这时信号放大器302的输出端输出电压为Vo=0。
[0093]在指纹采集时,信号发生器314使激励电压Vt电压上升,上升的过程中为手指电容310充电,充入的电荷为电量Q=Vt*Cx,由于运放的虚短虚断的原理,信号放大器302输出的电压Vo会下降,对电路电容304充同样多的电荷来保证运放的输入端保持到地电位。这时冲的电量Q为(0-Vo)*Ci=Vt*Cx,所以输出电压Vo=-Vt*Cx/Ci。这时电路电容304两端的电压为-Vo,即电容左端电压为0,右端电压为-Vo,与电路电容304并联的可变电阻306会放电,点电流I=-Vo/Rs,(负号表示方向,电流是从左流向右边)。经过一个短暂时间Ts后(其实随着可变电阻306放电的过程,电压Vo的绝对值就会下降。下降后电流就会变小。但是时间很短的情况下下降的并不多,所以这里做了一个近似),放出的电流Qs=I*Ts,因为放电的电压全部来自电路电容304,所以电路电容304的电压会下降,下降的幅度Vs=Qs/Ci,所以最后输出的电压Vo= -Vt*Cx/C1- (-Vs) =Vs-Vt*Cx/Ci。电压Vo进入采样保持电路316时进行放大η倍,进入模数转换器318的最终的检测电压就是Va=n*(Vs-Vt*Cx/Ci)。而Vs=Qs/Ci =I*Ts/Ci =Vo/Rs*Ts/Ci =Vt*Cx*Ts/ (Ci*Ci*Rs)。其中检测时间Ts是定值,指纹检测电路300可预先设定,例如Ts=2.5微秒,Ts小于激励信号的周期。所以处理模块可调整可变电阻306的阻值大小来控制电路电容电压的下降幅度Vs(调节电压),进而控制信号放大器302的输出端输出的电压Vo。
[0094]本实施方式的指纹检测电路300的具体调整过程可参第一较佳实施方式的指纹检测电路100的具体调整过程,在此不再赘述。
[0095]请参图6并结合图1?5,本发明较佳实施方式的电子装置400包括指纹检测电路。该指纹检测电路可设置在电子装置400的内部。该指纹检测电路可为以上任一实施方式的指纹检测电路。
[0096]本实施方式中,该电子装置400以手机为例进行说明。可以理解,在其它实施方式中,电子装置400可还为平板电脑、笔记本电脑、智能穿戴设备、音频播放器或视频播放器等对指纹检测有需求的电子装置。
[0097]指纹传感器502的采集窗口402设置在电子装置400的前面板404,方便采集用户指纹。当然,采集窗口 402还可根据其它需求设置在电子装置400的侧面及背面等的其它位置。
[0098]综上所述,上述电子装置400能够提高指纹检测效果。
[0099]在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
[0100]此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
[0101]流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据
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