一种电容式指纹检测电路、传感器及设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电容式指纹检测电路、传感器及设备。其中，该检测电路包括：预充电压源、电压缓冲器、检测元件、积分器以及检测电路板；上述检测元件分别与预充电压源、电压缓冲器以及积分器连接，接收预充电压源及电压缓冲器传输的电压，并传输指纹电荷给积分器；积分器接收检测元件传输的指纹电荷，根据该指纹电荷积分产生指纹信号，并输出指纹信号；预充电压源、电压缓冲器、检测元件及积分器均安装在检测电路板上。本实用新型，不需要通过外部电极将激励信号连接到用户的手指上，使得上述检测电路在与其他设备结合时整合工艺变得简单，并且增加了电容式指纹检测电路的应用场景。
【专利说明】
一种电容式指纹检测电路、传感器及设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及集成电路设计及指纹检测技术领域，具体而言，涉及一种电容式指纹检测电路、传感器及设备。
【背景技术】
[0002]现在人们对信息安全的要求越来越高，在门禁、考勤以及移动设备等领域都需要通过身份识别来确定用户的身份，而指纹识别是当前应用最广泛的一种身份识别方式。
[0003]目前，大都是采用电容式指纹检测装置来进行指纹检测，电容式指纹检测装置中包括检测芯片和外部电极，外部电极将激励信号连接到用户的手指上，再与检测芯片中的电路形成指纹检测回路，从而实现对用户进行指纹检测。
[0004]但是现有技术中需通过外部电极将激励信号连接到用户的手指上，外部电极在检测芯片的外部，使得电容式指纹检测装置在与其他设备结合使用时整合工艺技术复杂，大大限制了电容式检测装置的应用场景。
【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型提供了一种电容式指纹检测电路、传感器及设备，用于解决现有的电容式指纹检测装置需要通过外部电极将激励信号连接到用户的手指上，使得电容式指纹检测装置在与其他设备结合使用时整合工艺技术复杂，大大限制了电容式检测装置的应用场景的问题。
[0006]第一方面，本实用新型实施例提供了一种电容式指纹检测电路，包括:预充电压源、电压缓冲器、检测元件、积分器以及检测电路板；
[0007]所述检测元件分别与所述预充电压源、所述电压缓冲器以及所述积分器连接，接收所述预充电压源及所述电压缓冲器传输的电压，并传输指纹电荷给所述积分器；
[0008]所述积分器接收所述检测元件传输的指纹电荷，根据所述指纹电荷积分产生指纹信号，并输出所述指纹信号；
[0009]所述预充电压源、所述电压缓冲器、所述检测元件及所述积分器均安装在所述检测电路板上。
[0010]结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述检测元件包括:检测电极及隔离电极；
[0011]所述隔离电极分别与所述预充电压源通过第一开关连接、与所述电压缓冲器通过第二开关连接，接收所述预充电压源传输的第一电压及接收所述电压缓冲器传输的第二电压；
[0012]所述检测电极分别与所述隔离电极通过第三开关连接、与所述积分器通过第四开关连接。
[0013]结合第一方面的第一种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述积分器包括运算放大器、积分电容器及第五开关；
[0014]所述运算放大器的反相输入端分别与所述积分电容器的一端、所述第五开关的一端连接，以及通过所述第四开关与所述检测电极连接；
[0015]所述运算放大器的输出端分别与所述积分电容器的另一端及所述第五开关的另一端连接；
[0016]所述运算放大器的同相输入端与基准电压源连接，接收所述基准电压源传输的基准电压。
[0017]结合第一方面的第二种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述检测电路还包括模/数转换器；
[0018]所述模/数转换器与所述运算放大器的输出端连接，接收所述运算放大器的输出端输出的指纹信号，并将所述指纹信号转换成指纹数字信号。
[0019]结合第一方面的第一种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，所述检测电极为所述检测电路板中的顶层金属构成的金属电极。
[0020]结合第一方面的第一种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述隔离电极为所述检测电路板中次顶层金属构成的金属电极，并且所述隔离电极呈U字型，将所述检测电极包裹。
[0021]结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述预充电压源包括外接电压源或所述检测电路板内部产生的低噪声电压源。
[0022]第二方面，本实用新型实施例提供了一种电容式指纹检测传感器，包括:多个像素感应元件和多个上述第一方面所述的电容式指纹检测电路，像素感应元件与电容式指纹检测电路——对应；
[0023]像素感应元件分别与其对应的电容式指纹检测电路连接，传输指纹感应信号给其对应的电容式指纹检测电路。
[0024]结合第二方面，本实用新型实施例提供了上述第二方面的第一种可能的实现方式，其中，所述像素感应元件包括多个指纹感应器、多个互补金属氧化物CMOS开关和模拟总线，指纹感应器与CMOS开关——对应；
[0025]指纹感应器通过与其对应的CMOS开关连接到所述模拟总线上；
[0026]所述模拟总线与所述像素感应元件对应的电容式指纹检测电路连接。
[0027]第三方面，本实用新型实施例提供了一种电容式指纹检测设备，包括检测面板、处理器、外壳以及上述第二方面所述的电容式指纹检测传感器；
[0028]所述电容式指纹检测传感器嵌在所述检测面板上，所述检测面板及所述处理器均安装在所述外壳上；
[0029]所述电容式指纹检测传感器与所述处理器连接，传输指纹数字信号给所述处理器。
[0030]本实用新型提供的电容式指纹检测电路、传感器及设备，不需要通过外部电极将激励信号连接到用户的手指上，使得上述电容式指纹检测电路在与其他设备结合时整合工艺变得简单，并且增加了电容式指纹检测电路的应用场景。
[0031]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0032]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0033]图1示出了本实用新型实施例1提供的一种电容式指纹检测电路的结构示意图；
[0034]图2示出了本实用新型实施例1提供的一种电容式指纹检测电路中的检测元件的结构示意图；
[0035]图3示出了本实用新型实施例1提供的一种电容式指纹检测传感器的中的积分器的结构示意图；
[0036]图4示出了本实用新型实施例1提供的一种电容式指纹检测电路的电路图；
[0037]图5示出了本实用新型实施例2提供的一种电容式指纹检测传感器的结构示意图；
[0038]图6示出了本实用新型实施例3提供的一种电容式指纹检测设备的结构示意图。
[0039]图4附图标记说明如下:
[0040]检测电极131，隔离电极132，第一开关401、第二开关402，第三开关403、第四开关404、第五开关143、运算放大器141、积分电容器142，基准电压源406，电压缓冲器120以及预充电压源110。
【具体实施方式】
[0041]下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0042]考虑到现有技术中的电容式指纹检测装置需通过外部电极将激励信号连接到用户的手指上，外部电极在检测芯片的外部，这样使得电容式指纹检测装置在与其他设备结合使用时整合工艺技术复杂，大大限制了电容式检测装置的应用场景。基于此，本实用新型实施例提供了一种电容式指纹检测电路、传感器及设备。下面通过实施例进行描述。
[0043]实施例1
[0044]本实用新型实施例提供了一种电容式指纹检测电路。该指纹检测电路不需要将激励信号通过外部电极连接到用户的手指，指纹信号的采集都是在该检测电路内部完成的。
[0045]如图1所示，本实用新型实施例提供的电容式指纹检测电路，包括:预充电压源110、电压缓冲器120、检测元件130、积分器140以及检测电路板150;
[0046]检测元件130分别与预充电压源110、电压缓冲器120以及积分器140连接，接收预充电压源110及电压缓冲器120传输的电压，并传输指纹电荷给积分器140;
[0047]积分器140接收检测元件130传输的指纹电荷，根据该指纹电荷积分产生指纹信号，并输出该指纹信号；
[0048]预充电压源110、电压缓冲器120、检测元件130以及积分器40均安装在检测电路板150 上。
[0049]其中，上述预充电压源110可以为外接电压源，还可以为检测电路板150内部产生的低噪声电压源，而低噪声电压源是一种噪声系数很低的电压源，如果上述预充电压源110为外接电压源，则上述预充电压源110可以为该电容式指纹检测电路所在设备上的电池或者电池组。
[0050]电压冲缓器120是一个电压源，可以向外传输电压，在本实用新型实施例中，电压缓冲器120向检测元件130传输电压。
[0051 ] 上述检测电路板150可以为PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板。
[0052]在本实用新型实施例中，人的手指和检测元件130接触，会产生一个指纹电容，预充电压源110与检测元件130连接，传输电压给检测元件130，将预充电压源110传输给检测元件130的电压记为第一电压，电压缓冲器120也与检测元件130连接，并且传输电压给检测元件130，将电压缓冲器120传输给检测元件130的电压记为第二电压，其中，上述第一电压可以大于第二电压，检测元件30分别接收预充电压源110传输的第一电压，以及接收电压缓冲器120传输的第二电压，检测元件130将接收到的第一电压、第二电压以及指纹电容，生成指纹电荷，并将该指纹电荷传输给积分器140，当积分器140接收到检测元件130传输的指纹电荷后，对该指纹电荷进行积分运算，产生一个指纹信号，该指纹信号为一个指纹模拟信号，并输出该指纹信号。
[0053]其中，上述预充电压源110、电压缓冲器120、检测元件130以及积分器140均安装在检测电路板150上，上述预充电压源110、电压缓冲器120、检测元件130以及积分器140均集成在检测电路板150上，形成一个完整的指纹检测电路，该指纹检测电路可以完成指纹电容的采集、电压的传输以及指纹信号的生成，不需要外接电极将激励信号连接到用户的手指上。
[0054]其中，作为一个实施例，如图2所示，上述检测元件130包括:
[0055]检测电极131及隔离电极132。
[0056]隔离电极132分别与预充电压源110通过第一开关连接、与电压缓冲器120通过第二开关连接，接收上述预充电压源110传输的第一电压以及接收电压缓冲器120传输的第二电压；
[0057]检测电极131分别与隔离电极132通过第三开关连接、与积分器140通过第四开关连接。
[0058]在本实用新型实施例中，隔离电极132与预充电压源110通过第一开关连接，当上述第一开关断开时，隔离电极132与预充电压源110之间是断开的，隔离电极132无法接收到预充电压源110传输的第一电压，当上述第一开关闭合后，隔离电极132与预充电压源110之间建立连接，这时，隔离电极132可以接收预充电压源110传输的第一电压，隔离电极132还与电压缓冲器120通过第二开关连接，当第二开关断开时，隔离电极132与电压缓冲器120之间是断开的，这时隔离电极132无法接收到电压缓冲器120传输的第二电压，当上述第二开关闭合后，隔离电极132与电压缓冲器120之间建立连接，这时隔离电极132可以接收电压缓冲器120传输的第二电压。
[0059]上述检测电极131和隔离电极132之间通过第三开关连接，当上述第三开关断开时，检测电极131和隔离电极132之间是断开的，这时隔离电极132接收的预充电压源110传输的第一电压，以及接收的电压缓冲器120传输的第二电压是无法传输给检测电极131的，当上述第三开关闭合后，检测电极131和隔离电极132之间建立连接，这时隔离电极132可以将接收到的电压传输给检测电极131，该电压为第一电压或者第二电压。上述检测电极131还与积分器140通过第四开关连接，当上述第四开关断开时，上述检测电极131和积分器140之间是断开的，积分器140是无法接收到检测电极131传输的指纹电荷的，当上述第四开关闭合后，检测电极131和积分器140之间建立连接，这时检测电极131可以将产生的指纹电荷传输给积分器140。
[0060]在上述实施例中，人的手指和检测电极131接触，人的手指和检测电极131之间会产生一个被测电容，也就是指纹电容，该指纹电容和检测电极131上的电压形成指纹电荷，并将该指纹电荷传输给积分器140。
[0061]其中，作为一个实施例，上述检测电极131为上述检测电路板150中的顶层金属构成的金属电极;上述隔离电极132为上述检测电路板150中次顶层金属构成的金属电极，并且隔离电极132呈U字型，将所述检测电极131包裹。
[0062]在本实用新型实施例中，检测电极131及隔离电极132均是检测电路板150上的金属构成的，其中，检测电极131是检测电路板150上的顶层金属构成的金属电极，而隔离电极132是检测电路板150上的次顶层，也就是第二层金属构成的金属电极，并且，隔离电极132为U字型，检测电极131为一字型，检测电极131在隔离电极132的U字型的顶部，这样，隔离电极132将检测电极131包裹住，使得检测电极131与外界隔离。
[0063]其中，作为一个实施例，如图3所不，积分器140包括:
[0064]运算放大器141、积分电容器142以及第五开关143。
[0065]运算放大器141的反相输入端分别与积分电容器142的一端、第五开关143的一端连接，以及通过第四开关与检测电极131连接；
[0066]运算放大器141的输出端分别与积分电容器142的另一端及第五开关143的另一端连接；
[0067]运算放大器141的同相输入端与基准电压源连接，接收基准电压源传输的基准电压。
[0068]其中，上述运算放大器141包括两个输入端，一个输出端，两个输入端分别为同相输入端和反相输入端。
[0069]在本实用新型实施例中，运算放大器141的反相输入端通过第四开关和检测电极131连接，当第四开关断开时，运算放大器141和检测电极131之间是没有连接的，这时运算放大器141是无法接收到检测电极131传输的指纹电荷的，当上述第四开关闭合后，运算放大器141和检测电极131之间建立连接，这时，检测电极131能够将生成的指纹电荷传输给运算放大器141。运算放大器141的反相输入端还和积分电容器142的一端以及第五开关143的一端连接，而运算放大器141的输出端分别与积分电容器142的另一端以及第五开关143的另一端连接，当运算放大器141接收到检测电极131传输的指纹电荷后，会对该指纹电荷进行积分，生成指纹信号，并由运算放大器141的输出端将该指纹信号输出。
[0070]运算放大器141的同相输入端和基准电压源连接，接收基准电压源传输的基准电压。
[0071 ]其中，当上述第五开关143断开时，积分电容器142会进行电荷的积累，当上述第五开关143闭合后，积分电容器142上的电荷就会清零，并且，运算放大器141的反相输入端以及输出端的电压也会初始化为上述基准电压。
[0072]为了能够将上述积分器140输出的指纹信号转换成指纹数字信号，上述电容式指纹检测电路还包括模/数转换器；
[0073]模/数转换器与运算放大器141的输出端连接，接收运算放大器141的输出端输出的指纹信号，并将该指纹信号转换成指纹数字信号。
[0074]在本实用新型实施例中，运算放大器141的反相输入端和检测电极131连接，接收检测电极131传输的指纹电荷，并对该指纹电荷进行积分，生成指纹信号，该指纹信号为指纹模拟信号，运算放大器141的输出端和模/数转换器连接，将生成的指纹信号传输给模/数转换器，当模/数转换器接收到运算放大器141传输的指纹信号后，将该指纹信号转换成指纹数字信号，并将该指纹数字信号输出。
[0075]为了更详细的介绍本实用新型实施例提供的电容式指纹检测电路中各个元器件之间的连接关系，下面将结合本实用新型实施例提供的电容式指纹检测电路的电路图对该检测电路以及使用该检测电路进行指纹检测的方法进行介绍，本实用新型实施例提供的电容式指纹检测电路的电路图如图4所示。
[0076]在本实用新型实施例中，隔离电极132通过第一开关401和预充电压源110连接，通过第二开关402和电压缓冲器120连接，检测电极131和隔离电极132通过第三开关403连接，手指和检测电极131接触，产生检测电容，即指纹电容，运算放大器141的反相输入端通过第四开关404和检测电极131连接，运算放大器141的反相输入端还分别与积分电容器142的一端以及第五开关143的一端连接，运算放大器141的输出端分别与积分电容器142的另一端以及第五开关143的另一端连接，运算放大器141的同相输入端和基准电压源406连接，接收基准电压源406传输的基准电压。
[0077]采用上述电容式指纹检测电路进行指纹检测包括如下步骤:
[0078]闭合第五开关143，将积分电容器142上积累的电荷清零，同时由于运算放大器141的同相输入端和基准电压源406连接，接收基准电压源406传输的基准电压V3，此时，运算放大器141的反相输出端以及输出端的电压也初始化为基准电压V3，这就是指纹检测中的复位阶段，复位阶段完成后，则进入信号采集阶段。
[0079]其中，信号采集阶段包括如下三个步骤:
[0080]预充、信号补偿以及信号积分。
[0081 ]闭合第三开关403以及第一开关401，这样检测电极131和隔离电极132之间建立连接，隔离电极132和预充电压源110之间建立连接，即隔离电极132接收预充电压源110传输的第一电压V1，并将该第一电压化传输给检测电极131，这时，检测电极131以及隔离电极132上的电压均被预充到第一电压Vu
[0082]为了方便描述，假设人体接地，这样人体的电压为0，由于检测电极131上的电压为V1，人的手指和检测电极131之间存在电压差，因此，当人的手指和上述检测电极131接触时，会产生被测电容Cf，即指纹电容Cf，而此时检测电极131和隔离电极132上的电压相等，因此检测电极131和隔离电极132之间形成的寄生电容Cbot为零，这时，检测电极131上存储的电荷总量为:Qo=V1.Cf，该存储电荷就是指纹电荷，这就是预充过程。
[0083]预充完成之后，则闭合第二开关402，这时，隔离电极132和电压缓冲器120之间建立连接，隔离电极132接收电压缓冲器120传输的第二电压V2，此时，隔离电极132上的电压WV1下降到V2，其中，第一电压V1大于第二电压V2，并且，原来存储在检测电极131上的指纹电荷Qo在检测电极131和隔离电极132上重新分布，但是指纹电荷的总量保持不变，该过程则为信号补偿过程，在信号补偿结束后，隔离电极132上的电压为第二电压V2。
[0084]信号补偿过程完成之后，则闭合第四开关404，这时，检测电极131和运算放大器141的反相输入端之间建立连接，检测电极131上的指纹电荷会传输给运算放大器141，由运算放大器141将接收到的指纹电荷转移到积分电容器142上，并且，在该阶段，检测电极131还接收运算放大器141反相输入端传输的基准电压V3，因此，检测电极131上的电压为基准电压V3，而隔离电极132上的电压为V2，这时，检测电极131和隔离电极132之间存在电压差，因此，检测电极131和隔离电极132之间的寄生电容Cbcit不为零，这时，检测电极131上存储的净电荷为:Qi = V3.Cf+(V3-V2).Cbcit,其中，Cbcit为检测电极131与隔离电极132之间产生的寄生电容，因此，通过预充过程中检测电极131上积累的电荷Qo以及该过程检测电极131上存储的电荷Qi可以计算出转移到积分电容器142上的电荷量AQ = Qq-Q1，即AQ=(V1-V3).Cf-(V3-V2).Cbcit,其中，AQ为转移到积分电容器142上的电荷量，该过程则为信号积分过程，此时，则完成了一次完整的信号采集。
[0085]其中，在上述ΔQ的计算公式中，基准电压V3和电压缓冲器120产生的第二电压％不相等，可以是基准电压V3大于第二电压V2，也可以是基准电压V3小于第二电压V2,这样基准电压V3和第二电压V2之间会有一个电压差，因此可以对被测电荷信号产生一个(V3-V2).Cbclt的电荷信号补偿，该电荷信号补偿可以是正电荷信号补偿，也可以是负电荷信号补偿，这样可以对指纹的指纹谷和指纹脊之间存在的基底信号进行补偿，只选择对指纹谷与指纹脊之间的差值信号进行积分采样，从而可以获得一个很宽的指纹谷/脊信号采样动态范围。
[0086]为了将一个小信号转化为一个易于测量的大信号，可以重复N次上次信号采集过程，其中4是一个大于零的正整数，如果重复N次上述信号采集过程，则转移到积分电容器142上的总的电荷量为N.AQ，该总的电荷量就是运算放大器141得到的信号量，该信号量经过运算放大器141进行积分处理后，在运算放大器141的输出端得到一个N.(AQztintWa电压摆幅，其中，Cint是积分电容器142产生的积分电容，从上述公式中可以看出，通过调节重复信号采集的次数N值的大小以及积分电容器142产生的积分电容Cint的大小，可以将一个小信号转化为一个易于测量的大信号，这样既可以降低对模/数转换器的精度要求，还可以改善得到的指纹信号的信噪比。
[0087]信号采集阶段完完成之后，则进入测量阶段，运算放大器141的输出端通过积分产生一个N.(AQ/Cint)的电压摆幅，也就是指纹信号，但是该指纹信号为指纹模拟信号，因此，运算放大器141的输出端将该指纹信号传输给模/数转换器，当模/数转换器接收到运算放大器141的输出端传输的指纹信号后，则将该指纹信号转换成指纹数字信号，并输出该指纹数字信号。
[0088]上述实施例，是对本实用新型实施例提供的电容式指纹检测电路的电路图以及使用方法进行举例说明，也可以在每完成一次信号采集及测量后，就会上述电路进行复位，这样下次进行指纹检测时，直接从信号采集阶段开始，当然本实用新型并不限定上述电容式指纹检测电路的具体使用方法步骤。
[0089]本使用新型实施例中的第一开关401、第二开关402、第三开关403、第四开关404以及第五开关143可以为电磁继电器。
[0090]本实用新型提供的电容式指纹检测电路，不需要通过外部电极将激励信号连接到用户的手指上，使得上述电容式指纹检测电路在与其他设备结合时整合工艺变得简单，并且增加了电容式指纹检测电路的应用场景。
[0091]实施例2
[0092]本实用新型实施例提供了一种电容式指纹检测传感器。
[0093]如图5所示，本实用新型实施例提供的电容式指纹检测传感器包括:
[0094]多个像素感应元件510以及上述实施例1提供的电容式指纹检测电路520;
[0095]像素感应元件510与电容式指纹检测电路520—一对应；
[0096]像素感应元件510分别与其对应的电容式指纹检测电路520连接，传输指纹感应信号给其对应的电容式指纹检测电路520。
[0097]其中，上述像素感应元件510是一种能够感受到人的手指的指纹信号的元件。
[0098]在本实用新型实施例中，当进行指纹检测时，人的手指与上述像素感应元件510接触，在每次进行指纹检测时，人的手指可能会与上述多个像素感应元件510中的一个或者几个像素感应元件510接触，而像素感应元件510会感应到人的手指上的指纹，并生成一个指纹感应信号，并将该指纹感应信号传输给与其对应的电容式指纹检测电路520，当电容式在指纹检测电路520接收到上述像素感应元件510传输的指纹感应信号后，会在电容式指纹检测电路520中的检测电极131上生成指纹电容，在该指纹电容会进行电荷的积累，生成指纹电荷，通过积分器140对该指纹电荷进行积分处理，得到指纹信号，并由模/数转换器将该指纹信号转换成指纹数字信号后输出。
[0099]其中，作为一个实施例，上述多个像素感应元件中的每个像素感应元件510包括:
[0100]多个指纹感应器、多个CMOS(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)开关和模拟总线，指纹感应器与CMOS开关一一对应；
[0101 ] 指纹感应器通过与其对应的CMOS开关连接到上述模拟总线上；
[0102]上述模拟总线与上述像素感应元件510对应的电容式指纹检测电路520连接。
[0103]其中，上述多个指纹感应器中的每个指纹感应器上均设置有一个CMOS开关，上述每个像素感应元件510中可以包含一列指纹感应器，这样，当上述电容式在指纹检测传感器中的多个像素感应元件510排列成行时，该电容式指纹检测传感器中的指纹感应器则为二维阵列排布，本实用新型实施例中，每个像素感应元件510中的一列指纹感应器中的每个指纹感应器都通过CMOS开关连接到同一根模拟总线上，该CMOS开关用于控制上述指纹感应器与CMOS开关之间的连接与断开。
[0104]在本实用新型实施例中，指纹感应器感应人的手指的指纹信号，产生一个指纹感应信号，并通过上述模拟总线将该指纹感应信号传输给电容式指纹检测电路520，当电容式在指纹检测电路520接收到上述模拟总线传输的指纹感应信号后，会在电容式指纹检测电路520中的检测电极131上生成指纹电容，在该指纹电容会进行电荷的积累，会生成一个指纹电荷，通过积分器140对该指纹电荷进行积分处理，得到指纹信号，并由模/数转换器将该指纹信号转换成指纹数字信号后输出。
[0105]本实用新型提供的电容式指纹检测传感器，不需要通过外部电极将激励信号连接到用户的手指上，使得上述电容式指纹检测电路在与其他设备结合时整合工艺变得简单，并且增加了电容式指纹检测电路的应用场景。
[0106]实施例3
[0107]本实用新型实施例提供了一种电容式指纹检测设备。
[0108]如图6所示，本实用新型实施例提供的电容式指纹检测设备包括:
[0109]检测面板610、处理器620、外壳630以及上述实施例2提供的电容式指纹检测传感器640;
[0110]电容式指纹检测传感器640嵌在上述检测面板610上，该检测面板610及处理器620均安装在上述外壳630上；
[0111]电容式指纹检测传感器640与上述处理器620连接，传输指纹数字信号给上述处理器620。
[0112]在本实用新型实施例中，当进行指纹检测时，人的手指和上述电容式指纹检测传感器640接触，该电容式指纹检测传感器640会采集人的手指的指纹信号，产生指纹感应信号，对该指纹感应信号进行处理，最终得到一个指纹数字信号，并将该指纹数字信号传输给处理器620，当处理器620接收到电容式指纹检测传感器640传输的指纹数字信号后，会与该处理器620中存储的标识人的身份的指纹数字信号进行比对，进行身份验证，如果处理器620接收到的指纹数字信号与其存储的指纹信号一致，则说明身份验证成功，如果处理器620接收到的指纹数字信号与处理器620中存储的指纹信号不一致，则说明身份验证不成功。
[0113]本实用新型提供的电容式指纹检测设备，不需要通过外部电极将激励信号连接到用户的手指上，使得电容式指纹检测电路在与其他设备结合时整合工艺变得简单，并且增加了电容式指纹检测电路的应用场景。
[0114]以上所述，仅为本实用新型的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种电容式指纹检测电路，其特征在于，包括:预充电压源、电压缓冲器、检测元件、积分器以及检测电路板； 所述检测元件分别与所述预充电压源、所述电压缓冲器以及所述积分器连接，接收所述预充电压源及所述电压缓冲器传输的电压，并传输指纹电荷给所述积分器； 所述积分器接收所述检测元件传输的指纹电荷，根据所述指纹电荷积分产生指纹信号，并输出所述指纹信号； 所述预充电压源、所述电压缓冲器、所述检测元件及所述积分器均安装在所述检测电路板上。2.根据权利要求1所述的电容式指纹检测电路，其特征在于，所述检测元件包括:检测电极及隔离电极；所述隔离电极分别与所述预充电压源通过第一开关连接、与所述电压缓冲器通过第二开关连接，接收所述预充电压源传输的第一电压及接收所述电压缓冲器传输的第二电压；所述检测电极分别与所述隔离电极通过第三开关连接、与所述积分器通过第四开关连接。3.根据权利要求2所述的电容式指纹检测电路，其特征在于，所述积分器包括运算放大器、积分电容器及第五开关； 所述运算放大器的反相输入端分别与所述积分电容器的一端、所述第五开关的一端连接，以及通过所述第四开关与所述检测电极连接； 所述运算放大器的输出端分别与所述积分电容器的另一端及所述第五开关的另一端连接； 所述运算放大器的同相输入端与基准电压源连接，接收所述基准电压源传输的基准电压。4.根据权利要求3所述的电容式指纹检测电路，其特征在于，所述检测电路还包括模/数转换器； 所述模/数转换器与所述运算放大器的输出端连接，接收所述运算放大器的输出端输出的指纹信号，并将所述指纹信号转换成指纹数字信号。5.根据权利要求2所述的电容式指纹检测电路，其特征在于，所述检测电极为所述检测电路板中的顶层金属构成的金属电极。6.根据权利要求2所述的电容式指纹检测电路，其特征在于，所述隔离电极为所述检测电路板中次顶层金属构成的金属电极，并且所述隔离电极呈U字型，将所述检测电极包裹。7.根据权利要求1所述的电容式指纹检测电路，其特征在于，所述预充电压源包括外接电压源或所述检测电路板内部产生的低噪声电压源。8.—种电容式指纹检测传感器，其特征在于，包括多个像素感应元件和多个如权利要求I?7任一项所述的电容式指纹检测电路，像素感应元件与电容式指纹检测电路--对应； 像素感应元件分别与其对应的电容式指纹检测电路连接，传输指纹感应信号给其对应的电容式指纹检测电路。9.根据权利要求8所述的电容式指纹检测传感器，其特征在于，所述像素感应元件包括多个指纹感应器、多个互补金属氧化物CMOS开关和模拟总线，指纹感应器与CMOS开关一一对应； 指纹感应器通过与其对应的CMOS开关连接到所述模拟总线上； 所述模拟总线与所述像素感应元件对应的电容式指纹检测电路连接。10.—种电容式指纹检测设备，其特征在于，包括检测面板、处理器、外壳以及权利要求8或9所述的电容式指纹检测传感器； 所述电容式指纹检测传感器嵌在所述检测面板上，所述检测面板及所述处理器均安装在所述外壳上； 所述电容式指纹检测传感器与所述处理器连接，传输指纹数字信号给所述处理器。
【文档编号】G06K9/00GK205540784SQ201620075519
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】杨国庆, 刘华
【申请人】湖南融创微电子有限公司