电压转换装置和指纹检测系统的制作方法

文档序号:11208920
电压转换装置和指纹检测系统的制造方法

本申请涉及生物识别技术领域,尤其涉及一种电压转换装置和指纹检测系统。



背景技术:

随着手机厂商对指纹模组放置在正面的需求和可靠性不断提升,指纹芯片需要支持越来越高的盖板厚度。部分手机厂商为了手机美观及防水考虑,要求指纹芯片能够支持隐式指纹(UnderGlass)。由于手机电池电压的限制,目前指纹芯片的供电电压普遍在2.8-3.3V。而该电压下使得电容式指纹芯片难以保证性能,有效地提升打码电压成为其性能的关键因素。

电容式指纹芯片一般使用电感式升压电路来实现电压提升,其特点在于通过电感和调制器件,利用电感的充放电过程,提升指纹芯片的电压上。但是,由于其使用电感作为升压器件,不能集成到集成电路中,同时电感由于尺寸的限制,不利于封装到芯片里面,并且如果利用较多的电容,将导致集成电路的尺寸加大。



技术实现要素:

本申请提供了一种电压转换装置和指纹检测系统,能够实现供电电压浮地,提升现有指纹芯片的信号量,从而提升整个系统的可靠性。

第一方面,提供了一种电压转换装置,该电压转换装置包括:第一输入端、第二输入端、第三输入端、第一电容、第二电容、第一输出端和第二输出端,其中,该第一输入端连接第一输入电源,该第二输入端连接第二输入电源,该第三输入端连接第三输入电源,

在该电压转换装置处于充电状态时,该第一电容的第一端与该第一输入端相连,该第一电容的第二端接地,该第二电容的第一端分别与该第二输入端和该第一输出端相连,该第二电容的第二端分别与该第二输出端和地相连;

在该电压转换装置处于第一放电状态时,该第一电容的第二端与该第三输入端相连,该第一电容的第一端分别与该第二输出端和该第二电容的第二端相连,该第二电容的第一端与该第一输出端相连;

在该电压转换装置处于第二放电状态时,该第一电容的第一端接地,该第一电容的第二端分别与该第一输出端和该第二电容的第一端相连,该第二电容的第二端与该第二输出端相连,该第三时刻在该第一时刻之后。

可选地,该电压转换装置可以在第一时刻处于充电时刻,在第二时刻处于第一放电状态,在第三时刻处于第二放电状态。其中,该第二时刻和第三时刻在第一时刻之后,该第三时刻可以在第二时刻之前,该第三时刻还可以在第二时刻之后。

因此,本申请实施例的电压转换装置,利用少量电容实现供电电压浮地,提升指纹信号量,同时使得该电压转换装置能够较好地集成到电路里面或者封装到芯片中减小对外围器件的依赖,提升整个系统的可靠性。

结合第一方面,在第一方面的一种实现方式中,该电压转换装置还包括第一组开关、第二组开关和第三组开关,用于控制所述电压转换装置在所述充电状态、第一放电状态和第二放电状态进行切换。

结合第一方面及其上述实现方式,在第一方面的另一种实现方式中,当仅闭合该第一组开关时,该电压转换装置处于该充电状态,当仅闭合该第二组开关时,该电压转换装置处于该第一放电状态。当仅闭合该第三组开关时,该电压转换装置处于该第二放电状态。

结合第一方面及其上述实现方式,在第一方面的另一种实现方式中,所述第一组开关、所述第二组开关和所述第三组开关通过八个开关来实现,所述八个开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关。

结合第一方面及其上述实现方式,在第一方面的另一种实现方式中,该第一电容的第一端分别与该八个开关中的第一开关、第二开关和第三开关的一端相连,该第一开关的另一端与该第一输入电源相连,该第二开关的另一端接地,所述第三开关的另一端连接到所述第二输出端,该第一电容的第二端分别与该八个开关中的第四开关、第五开关和第六开关的一端相连,该第四开关的另一端与该第三输入电源相连,该第五开关的另一端接地,所述第六开关的另一端连接到所述第一输出端,该第二电容的第一端分别与该八个开关中的第七开关的一端和第一输出端相连,该第七开关的另一端与该第二输入电源相连,该第二电容的第二端分别与第二输出端和该八个开关中的第八开关的一端相连,该第八开关的另一端接地。

结合第一方面及其上述实现方式,在第一方面的另一种实现方式中,该第一组开关包括该第一开关、该第五开关、该第七开关和该第八开关,该第二组开关包括该第三开关和该第四开关,该第三组开关包括该第二开关和该第六开关。

结合第一方面及其上述实现方式,在第一方面的另一种实现方式中,该八个开关中的至少一个开关为金属-氧化物-半导体场效应晶体管。

结合第一方面及其上述实现方式,在第一方面的另一种实现方式中,该电压转换装置还包括时序控制器,所述时序控制器用于控制所述第一组开关、所述第二组开关和所述第三组开关的开关状态。

结合第一方面及其上述实现方式,在第一方面的另一种实现方式中,当该时序控制器输出第一信号时,该电压转换装置处于第一放电状态,当该时序控制器输出第二信号时,该电压转换装置处于第二放电状态。

因此,本申请实施例的电压转换装置,利用少量电容实现供电电压浮地,使得该电压转换装置能够较好地集成到电路里面或者封装到芯片中,可以用于为指纹芯片提升供电电压,提升整个指纹芯片性能的同时减小对外围器件的依赖,提升整个系统的可靠性。

第二方面,提供了一种指纹检测系统,该系统包括指纹传感器和第一方面以及第一方面的各个实现方式中的电压转换装置,其中所述电压转换装置连接到所述指纹传感器,用于为所述指纹传感器提供供电电压。

结合第二方面,在第二方面的一种实现方式中,所述指纹传感器包括传感器电源端和传感器地端,其中所述传感器供电端连接到所述电压转换装置的第一输出端,所述传感器地端连接到所述电压转换装置的第二输出端。

结合第二方面及其上述实现方式,在第二方面的另一种实现方式中,所述指纹传感器还包括传感器电路、运算放大器和积分电容,所述传感器电路用于采集指纹信息,且其连接到所述传感器地端,并通过第一传感器开关到连接到所述运算放大器的反相输入端,同时通过第二传感器开关连接到所述传感器供电端;所述运算放大器的同相输入端用于接收参考电压;所述积分电容连接在所述运算放大器的输出端和所述反相输入端之间。

结合第二方面及其上述实现方式,在第二方面的另一种实现方式中,该指纹检测系统还包括复位开关,所述复位开关连接在所述积分电容的两端。

结合第二方面及其上述实现方式,在第二方面的另一种实现方式中,当所述电压转换装置处于所述第一放电状态时,所述第一传感器开关闭合,而所述第二传感器开关断开;当所述电压转换装置处于所述第二放电状态时,所述第一传感器开关断开,而所述第二传感器开关闭合。

第三方面,提供了一种检测系统,该检测系统包括传感器和电压转换电路,所述电压转换电路连接到所述传感器,用于为所述传感器提供供电电压;所述电压转换电路包括第一电容和第二电容,其中,所述第二电容两端分别连接到所述电压转换电路的第一输出端和第二输出端;在充电完成之后,所述第一电容的两端具有第一输入电源的电压,而所述第二电容的两端具有第二输入电源的电压;所述第一电容用于在第一放电状态下接收第三输入电源的电压并将所述第二输出端的电压提升至所述第一输入电源和所述第三输入电源的电压和,并且在第二放电状态下将所述第一输出端的电压拉低至第一输入电源的负电压;所述第二电容在所述第一放电状态和所述第二放电状态下其两端维持所述第二输入电源的电压。

结合第三方面,在第三方面的一种实现方式中,所述传感器包括传感器电源端和传感器地端,其中所述传感器供电端连接到所述电压转换电路的第一输出端,所述传感器地端连接到所述电压转换电路的第二输出端。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,所述传感器还包括传感器电路、运算放大器和积分电容,所述传感器电路用于采集指纹信息,且其连接到所述传感器地端,并通过第一传感器开关到连接到所述运算放大器的反相输入端,同时通过第二传感器开关连接到所述传感器供电端;所述运算放大器的同相输入端用于接收参考电压;所述积分电容连接在所述运算放大器的输出端和所述反相输入端之间。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,当所述电压转换电路处于所述第一放电状态时,所述第一传感器开关闭合,而所述第二传感器开关断开;当所述电压转换电路处于所述第二放电状态时,所述第一传感器开关断开,而所述第二传感器开关闭合。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,所述电压转换电路包括第一输入端、第二输入端和第三输入端,分别连接所述第一输入电源、所述第二输入电源和所述第三输入电源;在所述电压转换电路处于充电状态时,所述第一电容的第一端与所述第一输入端相连,所述第一电容的第二端接地;所述第二电容的第一端分别与所述第二输入端和所述第一输出端相连,所述第二电容的第二端分别与所述第二输出端和地相连;在所述电压转换电路处于第一放电状态时,所述第一电容的第二端与所述第三输入端相连,所述第一电容的第一端分别与所述第二输出端和所述第二电容的第二端相连,所述第二电容的第一端与所述第一输出端相连;在所述电压转换电路处于第二放电状态时,所述第一电容的第一端接地,所述第一电容的第二端分别与所述第一输出端和所述第二电容的第一端相连,所述第二电容的第二端与所述第二输出端相连。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,所述电压转换电路还包括第一组开关、第二组开关和第三组开关,用于控制所述电压转换电路在所述充电状态、第一放电状态和第二放电状态进行切换。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,当仅闭合所述第一组开关时,所述电压转换电路处于所述充电状态;当仅闭合所述第二组开关时,所述电压转换电路处于所述第一放电状态;当仅闭合所述第三组开关时,所述电压转换电路处于所述第二放电状态。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,所述第一组开关、所述第二组开关和所述第三组开关通过八个开关来实现,所述八个开关包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第七开关和第八开关。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,所述第一电容的第一端分别与所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的一端相连,所述第一开关的另一端与所述第一输入电源相连,所述第二开关的另一端接地,所述第三开关的另一端连接到所述第二输出端;所述第一电容的第二端分别与所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的一端相连,所述第四开关的另一端与所述第三输入电源相连,所述第五开关的另一端接地,所述第六开关的另一端连接到所述第一输出端;所述第二电容的第一端分别与所述第七开关的一端和所述第一输出端相连,所述第七开关的另一端与所述第二输入电源相连;所述第二电容的第二端分别与所述第二输出端和所述第八开关的一端相连,所述第八开关的另一端接地。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,所述第一组开关包括所述第一开关、所述第五开关、所述第七开关和所述第八开关;所述第二组开关包括所述第三开关和所述第四开关;所述第三组开关包括所述第二开关和所述第六开关。

结合第三方面及其上述实现方式,在第三方面的另一种实现方式中,所述电压转换电路还包括时序控制器,所述时序控制器用于控制所述第一组开关、所述第二组开关和所述第三组开关的开关状态;其中,当所述时序控制器输出第一信号时,所述电压转换电路处于第一放电状态,当所述时序控制器输出第二信号时,所述电压转换电路处于第二放电状态。

附图说明

图1是根据本申请实施例的电压转换装置的示意图。

图2是根据本申请实施例的指纹芯片的示意图。

图3是根据本申请实施例的指纹检测系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图,对本申请实施例中的技术方案进行描述。

图1示出了根据本申请实施例的电压转换装置100的示意图。具体地,该电压转换装置100可以包括:三个输入端、两个电容和两个输出端,其中,三个输入端分别为第一输入端、第二输入端和第三输入端,该三个输入端分别连接一个输入电源,例如,如图1所示,第一输入端连接第一输入电源,即模拟电源AVDD 1,第二输入端连接第二输入电源AVDD 2,第三输入端连接第三输入电源AVDD 3,该三个输入电源的电压值可以相等;两个电容分别为如图1所示的第一电容C1和第二电容C2;两个输出端分别为如图1所示的第一输出端和第二输出端。

在第一时刻,该电压转换装置100处于充电状态,即为第一电容C1和第二电容C2充电。具体地,该第一电容C1的第一端与第一输入端的第一输入电源AVDD1相连,该第一电容C1的第二端接地GND;第二电容C2的第一端分别与第二输入端的第二输入电源AVDD2和第一输出端相连,第二电容C2的第二端分别与第二输出端和地GND相连。

在该充电状态,第一电容C1充电后,第一端与第二端具有电压差,该电压差等于第一输入电源AVDD1的电压;第二电容充电后,该第二电容C2的第一端和第二端具有电压差,该电压差等于第二输入电源AVDD2的电压;第二输出端接地GND,则输出电压为零,第一输出端输出电压为第二输入电源AVDD2的电压。

在第二时刻,该电压转换装置100处于第一放电状态,具体地,该第二时刻发生在第一时刻之后,即在第一电容C1和第二电容C2完成充电之后。在该第一放电状态,该第一电容C1的第二端与第三输入端的第三输入电源AVDD3相连,该第一电容C1的第一端分别与第二输出端和第二电容C2的第二端相连,该第二电容C2的第一端与第一输出端相连。

在该第一放电状态,由于第一电容C1和第二电容C2经过充电过程之后两端具有电压差,则第二输出端的电压值等于第三输入端的第三输入电源AVDD3的电压值与第一电容C1具有的电压差之和,而第一电容两端的电压差等于第一输入电源AVDD1的电压,因此第二输出端的电压值等于第三输入电源AVDD3的电压值与第一输入电源AVDD1的电压值之和。对应地,第一输出端的电压值等于第一输入电源AVDD1的电压、第二输入电源AVDD2的电压和第三输入电源AVDD3的电压之和。当第一输入电源AVDD1、第二输入电源AVDD2和第三输入电源AVDD3的电压值相等时,例如均等于V,则在第一放电状态,第一输出端的电压等于3V,第二输出端的电压等于2V。

在第三时刻,该电压转换装置100处于第二放电状态,具体的,该第三时刻发生在第一时刻之后,即在第一电容C1和第二电容C2完成充电之后。在该第二放电状态,第一电容C1的第一端接地GND,第一电容C1的第二端分别与第一输出端和第二电容C2的第一端相连,该第二电容C2的第二端与第二输出端相连。

可选地,该第三时刻可以在第二时刻之后,也可以在该第二时刻之前,本申请实施例并不限于此。

在该第二放电状态,由于第一电容C1和第二电容C2经过充电过程之后两端具有电压差,并且第一电容C1的第一端接地GND,则第一输出端的电压等于负的第一电容C1的电压,而第一电容C1两端的电压差等于第一输入电源AVDD1的电压,因此,第一输出端的电压等于负的第一输入电源AVDD的电压;对应地,第二输出端的电压等于负的第一输入电源AVDD1的电压减去第二输入电源AVDD2的电压。当第一输入电源AVDD1和第二输入电源AVDD2的电压值相等时,例如均等于V,则在第二放电状态,第一输出端的电压等于-V,第二输出端的电压等于-2V。

因此,本申请实施例的电压转换装置,利用少量电容实现供电电压浮地,该电压转换装置能够较好地集成到电路里面或者封装到芯片中,可以用于为指纹芯片提升供电电压,提升整个指纹芯片性能的同时减小对外围器件的依赖,提升整个系统的可靠性。

作为一种实施例,该电压转换装置100还可以包括三组开关,其中,第一组开关用于控制该电压转换装置100处于充电状态,比如,当该三组开关中的第一组开关闭合时,使得该电压转换装置100处于充电状态;第二组开关用于控制该电压转换装置100处于第一放电状态,比如,当该三组开关中的第二组开关闭合时,使得该电压转换装置100处于第一放电状态;第三组开关用于控制该电压转换装置100处于第二放电状态,比如,当该三组开关中的第三组开关闭合时,使得该电压转换装置100处于第二放电状态。

在本申请实施例中,如图1所示,该电压转换装置100可以具体包括八个开关,以下分别记为第一至第八开关Ф1~Ф8;即该电压转换装置100的三组开关可以通过该八个开关Ф1~Ф8实现,从而控制该电压转换装置100在充电状态、第一放电状态和第二放电状态之间进行转换。

具体地,如图1所示,在该电压转换装置100中,第一电容C1的第一端分别与该八个开关中的第一开关Ф1、第二开关Ф2和第三开关Ф3的一端相连,该第一开关Ф1的另一端与第一输入端的第一输入电源AVDD 1相连,该第二开关Ф2的另一端接地GND;第一电容C1的第二端分别与该八个开关中的第四开关Ф4、第五开关Ф5和第六开关Ф6的一端相连,该第四开关Ф4的另一端与第三输入端的第三输入电源AVDD3相连,该第五开关Ф5的另一端接地GND。

第二电容C2的第一端分别与第六开关Ф6的另一端、第七开关Ф7的一端和第一输出端相连,第七开关Ф7的另一端与该第二输入电源AVDD2相相连;第二电容C2的第二端分别与第二输出端、第三开关Ф3的另一端和该八个开关中的第八开关Ф8的一端相连,该第八开关Ф8的另一端接地GND。

应理解,如图1所示,第一开关Ф1、第五开关Ф5、第七开关Ф7和第八开关Ф8属于第一组开关,即仅该四个开关闭合时,该电压转换装置100处于充电状态;第三开关Ф3和第四开关Ф4属于第二组开关,即仅闭合该两个开关时,该电压转换装置100处于第一放电状态;第二开关Ф2和第六开关Ф6属于第三组开关,即仅闭合该两个开关时,该电压转换装置100处于第二放电状态。

可选地,该电压转换装置100可以通过时序控制器控制各组开关的状态。具体地,该电压转换装置100可以包括时序控制器,当该时序控制器输出第一信号时,该电压转换装置100处于第一放电状态;当该时序控制器输出第二信号时,该电压转换装置100处于第二放电状态;当该时序控制器不输出信号时,或者输出第三信号时,该电压转换装置100处于充电状态,本申请实施例并不限于此。

在本申请实施例中,该电压转换装置100可以用于转换电压,例如,可以用于将电压转换之后得到的输出电压提供给指纹芯片来作为指纹芯片的供电电压。具体的,图2示出了根据本申请实施例的指纹芯片200的示意图。如图2所示,该指纹芯片200具有指纹输入端与第四输入端,该指纹输入端用于录入指纹信息,例如图2所示,在采集用户指纹时,该用户的手指按压该指纹芯片以使得手指与该指纹输入端相耦合;该第四输入端可以与电压转换装置100中的第一输出端相连,即该第四输入端的电压值等于电压转换装置100中的第一输出端的电压,或者,该第四输入端还可以与其它指纹芯片的内部电源相连,本申请实施例并不限于此。

具体地,该指纹芯片200还包括第九开关Ф9、第十开关Ф10、传感器电路、积分电容Cint和运算放大器,其中,该传感器电路可以包括具有多个检测电极的传感器阵列,该检测电极可以为像素(Pixel)电极。所述第九开关Ф9和所述第十开关Ф10也可以分别成为所述指纹芯片200的第一传感器开关和第二传感器开关。在进行指纹识别时,例如2所示,该用户将手指耦合到该指纹芯片200的指纹输入端,传感器电路可以采集并处理该用户的指纹,可以将手指与传感器电路中的检测电极之间等效成指纹检测电容Cf,通过检测该指纹检测电容Cf的电容,进而获得用户指纹信息。

具体地,指纹检测电容Cf与指纹芯片200中传感器电路相连,该传感器电路可以与电压转换装置100中的第二输出端相连,即电压转换装置100中的第二输出端连接该传感器电路的参考地,使得该指纹芯片200的电压值以第二输出端的电压作为参考电压。该传感器电路还分别与第九开关Ф9和第十开关Ф10的一端相连;第九开关Ф9的另一端与该指纹芯片200的第四输入端相连;第十开关Ф10的另一端分别与积分电容Cint的一端、运算放大器的反向输入端相连;积分电容Cint的另一端连接运算放大器的输出端;运算放大器的同向输入端可以连接一个供电装置,使得该同向输入端可以接收到参考电压Vcm。另外,该运算放大器的输出端输出电压Vout,可以通过电压检测模块进行检测;可选地,该指纹芯片200可以包括该电压检测模块,用于检测运算放大器的输出端输出电压Vout。

可选地,该指纹芯片200中的积分电容Cint的两端还可以连接复位开关Reset,该复位开关Reset用于在不需要进行指纹检测时,闭合该复位开关Reset,该指纹芯片200不工作。

可选地,可以通过时序控制器控制该指纹芯片200的第九开关Ф9和第十开关Ф10的开关状态的切换,例如,该指纹芯片200可以包括该时序控制器,或该时序控制器也可以包含在该电压转换装置100中。具体地,当该时序控制器输出一种信号时,该第九开关Ф9闭合,第十开关Ф10断开,当该时序控制器输出另一种信号时,该第十开关Ф10闭合,第九开关Ф9断开;当该时序控制器不输出信号时,第九开关Ф9和第十开关Ф10均断开。

在本申请实施例中,为了方便描述,下面以第一输入电源AVDD1、第二输入电源AVDD2以及第三输入电源AVDD3的电压值均相等为例进行说明,并假设三个输入电源的电压值均为V。即在第一放电状态,第一输出端的电压等于3V,第二输出端的电压等于2V;在第二放电状态,第一输出端的电压等于-V,第二输出端的电压等于-2V。

在本申请实施例中,如图2所示,当复位开关Reset处于断开状态时,该指纹芯片200开始执行指纹扫描。具体地,可以通过时序控制器的输出的信号来控制第九开关Ф9和第十开关Ф10以及上述三组开关的通断状态;当时序控制器输出低电平时,控制第九开关Ф9闭合以及第十开关Ф10断开,且电压转换装置100处于第一放电状态,同时控制电压转换装置100中的第二组开关闭合,即此时电压转换装置100的第一输出端的电压等于3V,第二输出端的电压等于2V。相对应地,指纹芯片200的传感器电路的参考电压为2V,且以指纹芯片200的第四输入端与电压转换装置100中的第一输出端相连为例,即该第四输入端的输入电压为3V,则Cf和Cint上的电荷总数Q=3V*Cf+(Vcm-Vout1)*Cint,其中,Cf表示指纹检测电容的电容值,Cint表示积分电容的电容值,Vcm表示连接该运算放大器同向输入端的供电装置的电压,Vout1表示连接运算放大器输出端的电压检测模块当前测量的输出电压值。

类似的,当时序控制器输出高电平时,控制第九开关Ф9断开以及第十开关Ф10闭合,且电压转换装置100处于第二放电状态,即此时电压转换装置100的第一输出端的电压等于-V,第二输出端的电压等于-2V。相对应地,指纹芯片200的传感器电路的参考电压为-2V,第四输入端的输入电压为-V,则Cf和Cint上的电荷总数Q=(Vcm-2V)*Cf+(Vcm-Vout2)*Cint,其中,Vout2表示连接运算放大器输出端的电压检测模块在当前测量的输出电压值。

对于时序控制器输出的不同电平,指纹检测电容和积分电容的电荷总数相等,则可以得到一个时序控制周期该指纹芯片200输出电压的差值(Vout2-Vout1)=(Vcm-5V)*Cf/Cint,即Cf的值可以通过电压检测模块测量的电压反应出来,而指纹的峰和脊可以通过Cf的值的差异体现,从而输出指纹形态。

可选地,在时序控制器从输出低电平向输出高电平转换后,即时序控制器输出高电平时,在断开电压转换装置100中的第二组开关以及指纹芯片200的第九开关Ф9后,可以先闭合电压转换装置100中的第一组开关,使得该电压转换装置100处于充电状态,完成第一电容C1和第二电容C2的充电,再断开第一组开关并闭合第三组开关,使得该电压转换装置100处于第一放电状态。由于该电压转换装置100处于充电状态的时间较短,因此可以减小或去除该阶段。

传统的指纹芯片一般以地端GND为基准,而本申请实施例中,指纹芯片200以电压转换装置100的第二输出端为基准。具体地,传统的指纹芯片的传感器电路接地GND,假设输入电源的电压为V,则通过时序控制器控制指纹芯片处于第一检测状态时,Cf和Cint上的电荷总数Q=V*Cf+(Vcm-Vout1)*Cint;通过时序控制器控制指纹芯片处于第二检测状态时,Cf和Cint上的电荷总数Q=Vcm*Cf+(Vcm-Vout2)*Cint,则可以得到传统的指纹芯片输出电压的差值(Vout2-Vout1)=(Vcm-V)*Cf/Cint。

因此,相对于不使用本申请实施例的电压转换装置100进行电压转换的传统的指纹芯片,本申请实施例可以使得电压差值增大为原来的(Vcm-5V)/(Vcm-V)倍,一般情况下,Vcm可以为0.5V,则信号量增大了8倍。

因此,本申请实施例的电压转换的装置,利用少量电容实现供电电压浮地,该电压转换装置无需采用电感作为升压元件,能够较好地集成到电路里面或者封装到芯片中,可以用于为指纹芯片提升供电电压,提升整个指纹芯片性能的同时减小对外围器件的依赖,提升整个系统的可靠性。

在本申请实施例中,该电压转换装置可以较好地集成到电路里面或者封装到芯片中,即可以集成到指纹芯片中,因此,图3示出了根据本申请实施例的指纹检测系统的示意图。

如图3所示,该指纹检测系统包括电压转换装置和指纹传感器,其中,虚线框内的电压转换装置可以对应本申请实施例的电压转换装置100,即电压转换装置100中的八个开关,可以通过金属(metal)-氧化物(oxide)-半导体(semiconductor)场效应晶体管(MOS管)实现,如图3中的Q1-Q8为八个MOS管,该八个MOS管可以使该装置处于不同状态。图3系统中的指纹传感器可对应图2中的指纹芯片200。在图3中,虚线框内的SAVDD端对应图1中电压转换装置100的第一输出端,虚线框内的SGND端对应图1中电压转换装置100的第二输出端。所述指纹传感器包括传感器供电端和传感器地端,所述传感器供电端和所述传感器地端可以分别连接到所述电压转换装置100的第一输出端(即图3的SAVDD)和第二输出端(即图3的SGND)。

具体地,当电压转换装置需要工作在充电状态时,即令整个指纹检测系统工作在S1阶段,通过时序控制器控制第一信号线S1输出高电平,第二信号线S2和第三信号线S3输出低电平,此时第一MOS管Q1、第四MOS管Q4、第八MOS管Q8、第六MOS管Q6导通,其他MOS管截止,第一电容C1和第二电容C2电容充电并存储电荷,指纹传感器的传感器电源端和传感器地端所连接到供电电源线SAVDD、SGND分别与主控的供电电源线AVDD、GND直接相连,即SAVDD端输出电压等于AVDD的电压值,SGND端接地GND,此时指纹传感器可以通过SAVDD端和SGND端供电。

当电压转换装置需要工作在第一放电状态时,即令整个指纹检测系统工作在S2阶段时,通过时序控制器控制第二信号线S2输出高电平,第一信号线S1和第三信号线S3输出低电平,此时第三MOS管Q3导通,由于第一电容C1的电荷不能突变,将导致第一电容C1与第二MOS管Q2的源级连接的一端电平变为2AVDD,第二MOS管Q2自动导通,其他MOS管处于关闭状态,使SGND电平变为2AVDD,SAVDD电平变为3AVDD,即此时指纹传感器可以通过SAVDD端的2AVDD和SGND端的3AVDD供电。

当电压转换装置需要工作在第二放电状态时,即令整个指纹检测系统工作在S3阶段时,通过时序控制器控制第三信号线S3输出高电平,第一信号线S1和第二信号线S2输出低电平,此时第五MOS管Q5导通,由于第一电容C1的电荷不能突变,将导致第一电容C1与第七MOS管Q7的源级连接的一端电平变为-AVDD,第七MOS管Q7自动导通,其他MOS管处于关闭状态,使SAVDD电平变为-AVDD,SGND电平变为-2AVDD,即此时指纹传感器可以通过SAVDD端的-AVDD和SGND端的-2AVDD供电。

因此,本申请实施例的指纹检测系统,包括电压转换装置,可以利用少量电容实现供电电压浮地,该电压转换装置能够较好地集成到电路里面或者封装到芯片中,在该指纹检测系统中,可以用于为指纹传感器提升供电电压,提升整个指纹检测系统性能的同时减小对外围器件的依赖,提升整个系统的可靠性。

本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请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申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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