膜厚的检测装置的制造方法_3

文档序号:9908482阅读:来源:国知局
复位后,电极脉冲信号为高电平,复位信号为低电平,扫描开关信号为高电平时,各复位开关20关断,检测电极阵列I开始实时地检测外界电场变化,当纸币通过芯片表面时,纸币厚度的不同会影响对向脉冲电极和芯片检测电极阵列I之间的电场,进而导致检测电极阵列I的检测电极11上电信号发生变化。各检测电极11上的电信号经过对应的初级放大器放大后实时输出,将输出的电压存储至对应的扫描存储电容60中后,扫描开关信号为低电平,即扫描存储开关阵列断开,移位控制电路41控制各移位开关40依次接通,将各扫描存储电容60中的存储值依次输送到扫描位总线01,再经过增益放大单元进行放大。在检测芯片中设置扫描存储电容阵列与扫描存储开关阵列,可以将各检测电极11上检测到的电信号同时存储后再依次读出,避免了边扫描边读取方式产生的偏差,进一步提高了检测装置的检测精度。
[0058]为了在每次读取扫描存储电容60的存储电压前,将扫描位总线01的电位钳位到一个固定值,避免扫描位总线01寄生电容对检测精度的影响,进而进一步提高检测装置的检测精度,本申请优选检测芯片还包括扫描位总线钳位开关011,其包括扫描钳位开关第一端、扫描钳位开关第二端与扫描钳位开关第三端,各上述扫描钳位开关第一端电连接在上述扫描位总线01与上述增益放大单元的上述第一输入端之间,各上述扫描钳位开关第三端接入固定电压Vc,各上述扫描钳位开关第二端接入钳位开关信号(也称Sc信号),在读取各上述扫描存储电容60的电信号前,上述钳位开关信号控制上述扫描位总线钳位开关011接通,将上述扫描位总线01的电压钳位到电压Vc。并且,钳位开关信号与移位控制电路41的信号相反,即当钳位开关信号控制扫描位总线钳位开关011接通时,移位控制电路41控制各移位开关40关断。
[0059]本申请的再一种实施例中,如图2与图3中,上述增益放大单元包括增益放大器91、基准电压取样电路92与输出缓冲电路93。其中,增益放大器91包括两个输入端与一个输出端,两个输入端分别对应上述第一输入端与上述第二输入端,上述第一输入端与上述扫描位总线01电连接;基准电压取样电路92与上述第二输入端电连接,上述基准电压取样电路92用于调节上述增益放大器91的输出电信号;上述输出缓冲电路93的输入端与上述增益放大器91的上述输出端电连接,用于增加上述增益放大器91的输出信号的驱动能力,其输出端输出检测芯片的检测信号(即SIG信号)。该增益放大单元可以对扫描位总线01上的输出值进行放大,并且调节输出值的基准,使增益放大器91的输出信号的范围更可调,方便后续多种读取模块的读取。例如,测试某一物体,施加给增益放大器91的基准电压为IV,增益放大器91的输出范围为I到1.5V,测试同一物体,施加给增益放大器91的基准电压为2V时,放大器输出范围为2到2.5V。
[0060]本申请的再一种实施例中,上述移位开关阵列包括多对移位开关,多对上述移位开关与多个上述初始放大器30 对应,每对移位开关包括两个移位开关,分别是第一移位开关42与第二移位开关43,各上述第一移位开关42包括第一移位开关第一端、第一移位开关第二端与第一移位开关第三端;各上述第二移位开关43包括第二移位开关第一端、第二移位开关第二端与第二移位开关第三端,其中,各上述第一移位开关第一端与对应的扫描电容第一端电连接,各上述第一移位开关第三端与上述扫描位总线Ol电连接,各上述第一移位开关第二端与上述移位控制电路41电连接。图4示出了该检测装置的局部结构示意图,矩形虚线框中表示与一个检测电极11连接的电路单元,在实际的检测装置中,包括多个同样的电路单元。
[0061]且上述检测芯片还包括复位存储开关阵列、复位存储电容阵列与复位位总线02。其中,复位存储开关阵列包括多个复位存储开关70,上述复位存储开关70与上述初始放大器30 对应,各上述复位存储开关70包括复位存储开关第一端、复位存储开关第二端与复位存储开关第三端,各上述复位存储开关第一端与上述初始放大器30的输出端电连接,各上述复位存储开关第二端接入复位开关信号(也称Sd信号);复位存储电容阵列包括多个复位存储电容80,上述复位存储电容80与上述复位存储开关70—一对应,各上述复位存储电容80包括复位电容第一端与复位电容第二端,上述复位电容第一端电连接在对应的复位存储开关第三端与对应的第二移位开关第一端之间,上述复位电容第二端接地,各上述复位存储电容80用于存储对应的初始放大器30在复位对应的检测电极11时的输出电信号;复位位总线02包括多个复位连接点,一个上述复位连接点电连接在各上述第二移位开关的第三端与上述增益放大单元的上述第二输入端,或者一个上述复位连接点与各上述第二移位开关第三端电连接,另一个上述复位连接点与上述增益放大单元的上述第二输入端电连接。
[0062]电极脉冲信号为低电平,复位信号为高电平时,各复位开关20接通若干个时钟周期,对检测电极11上的电信号进行复位,当复位开关信号高电平时,复位存储开关70接通若干个时钟周期后断开,各初始放大器30的输出信号存储至对应的复位存储电容80中,复位信号为低电平,电极脉冲信号为高电平,扫描开关信号为高电平时,各复位开关20关断,检测电极阵列I开始检测外界电场变化,若干时钟周期后,扫描开关信号高电平,初始放大器30输出的扫描电压存储到扫描存储电容60中;移位控制电路41依次控制一对移位开关接通,将扫描存储电容60中的电压与增益放大单元的第一输入端电连接、同时将复位存储电容80中的电信号与增益放大单元的第二输入端电连接,因此,各扫描存储电容60电压减去对应的各复位存储电容80电信号后进行放大,消除了各单元电路之间的离散性,进一步提高厚度检测精度。
[0063]为了在每次读取复位存储电容80的存储电压前,将复位位总线02的电位钳位到一个固定值,避免复位位总线02寄生电容对检测精度的影响,进而进一步提高检测装置的检测精度,本申请优选上述检测芯片还包括复位位总线钳位开关021,该复位位总线钳位开关021包括复位钳位开关第一端、复位钳位开关第二端与复位钳位开关第三端,上述复位钳位开关第一端电连接在上述复位位总线02与上述增益放大单元的上述第二输入端之间,上述复位钳位开关第三端接入固定电压Vc,上述复位钳位开关第二端接入上述钳位开关信号,在读取各上述复位存储电容80的电信号前,上述钳位开关信号控制上述复位位总线钳位开关021接通,将上述复位位总线02的电压钳位到电压Vc。
[0064]本申请的又一种实施例中,如图2至图4所示,上述增益放大单元包括:增益放大器91、基准电压取样电路92与输出缓冲电路93。其中,增益放大器91包括两个输入端与一个输出端,两个输入端分别对应上述第一输入端与上述第二输入端,上述第一输入端与上述扫描位总线Ol电连接,上述第二输入端与上述复位位总线02电连接;基准电压取样电路92用于调节上述增益放大器91的输出电信号;上述输出缓冲电路93的输入端与上述增益放大器91的上述输出端电连接,用于增大上述增益放大器91的输出信号的驱动能力。
[0065]上述基准电压取样电路的基准电信号为基准电压,上述Vc可以与上述基准电压相同,也可以与其不相同。为了初始化增益放大器91,平衡增益放大器91的输出电压,优选上述Vc通常与上述基准电压取样电路92中的基准电压相同。
[0066]本申请的另一种实施例中,上述逻辑控制单元包括输入引脚与输出引脚,其中,上述输出引脚为扫描结束信号引脚,当扫描结束时,用于输出脉冲信号。上述输入引脚包括:时钟信号引脚、扫描启动信号引脚、第一芯片选择引脚与分辨率选择引脚。
[0067]其中,时钟信号引脚用于为上述逻辑控制单元提供一个稳定的频率信号,即为上述检测芯片提供工作的时序时钟基准,半个时钟信号周期是逻辑控制单元中各信号动作的最小单位。
[0068]扫描启动信号引脚用于输入扫描启动信号,在扫描启动信号引脚上输入一个时钟周期的高电平脉冲信号,即可启动检测芯片开始一行的扫描;第一芯片选择引脚用于控制上述检测芯片的检测信号输出的启动是由同一个上述检测芯片中的上述移位控制单元控制还是由与上述检测芯片连接的另一个上述检测芯片的上述输出引脚控制,当上述检测装置只包括一个上述检测芯片时,上述检测信号在移位控制单元的控制下立即输出,当上述检测装置包括多个上述检测芯片,第二个检测芯片及以后的检测芯片的第一芯片检测引脚与上一个检测芯片的扫描结束信号引脚相连,第二个检测芯片及以后的检测芯片的检测信号的输出启动均由上一个检测芯片的扫描结束信号控制,即第一个检测芯片的检测信号输出结束后,扫描结束信号引脚上出现一个高电平脉冲给第二个检测芯片的第一芯片选择引脚,第二个检测芯片开始输出检测信号,依次类推,直至所有芯片的检测信号输出完成。分辨率选择引脚用于控制上述检测芯片的厚度检测分辨率。
[0069]本申请的电信号没有特殊说明均指电压信号。但是并不限于电压信号,不同的情况中,该电压信号也可以是电流信号等。本领域技术人员可以根据具体的情况将上述的电信号设置为具体的电压或电流信号。
[0070]本申请的又一种实施例中,如图5与图6所示,上述检测芯片由结构膜层形成,上述结构膜层包括基板101与绝缘膜12,其中,绝缘膜12设置于上述基板101的表面上,上述绝缘膜12中包括与上述基板101接触设置的第一绝缘层102,上述第一绝缘层102为氧化绝缘层,上述检测电极阵列I设置在上述绝缘膜12的远离上述基板101的表面上。
[0071]上述的检测电极也是结构膜层中的一层,集成的检测芯片中的检测电路也是由结构膜层形成的,形成检测电路的结构膜层不仅包括基板与绝缘膜,还包括其他的本领域技术人员知晓的结构膜层,这里就不再阐述了。
[0072]为了进一步减小此检测电极11的面积,进而降低其寄生容量,提尚扫描时检测电极11上电压复位速度,进而提高整个检测装置的响应速度,如图7与图8所示,本申请优选上述检测电极11为窄条状电极。且上述窄条状电极在第二方向上的最大宽度小于在第三方向上的最大宽度,上述第二方向和上述第三方向均与上述第一方向垂直,且上述第三方向为上述待测膜的移动方向。
[0073]本申请的另一种实施例中,如图9至图12所示,至少一个上述检测电极11包括多个顶电极107与底电极区域105,上述底电极区域105设置在上述绝缘膜12中,上述底电极区域105与上述基板101不接触设置,上述绝缘膜12的远离上述基板101的表面开设有多个过孔106,上述顶电极1
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