一种电容式指纹感测电路及电容式指纹感测装置的制作方法

本实用新型属于指纹检测技术领域，尤其涉及一种电容式指纹感测电路及电容式指纹感测装置。

背景技术：

指纹纹路作为人体的一个重要参数，由于其具有独特性和唯一性，因此指纹纹路作为人体生物信息标识的一项重要参数，其被广泛地应用于人体身份信息识别等各个技术领域；其中所述指纹纹路是人体手指末端指腹上凹凸的皮肤所形成的纹路，所述指纹纹路的结构取决于遗传因素和人体的生长环境，那么每个人的指纹都具有不同程度的差异；并且相比于人体的其他生理参数，如视网膜数据、血液数据等，人体的指纹纹路的采集过程更加简便和快速，那么通过指纹就可以实时地查找出目标人体；技术人员通常将任意的指纹纹路转换为相关电力参数，然后通过对于电力参数进行分析后得到相应的指纹纹路信息，进而根据指纹纹路进一步获取人体的各项特征信息，操作简便。

传统技术通常将指纹纹路转换为电容值，进而通过电容量来准确地获取人体的指纹纹路，其中所述电容量作为一种电学物理量，可直接被处理并且识别；例如通过指纹感测电路将指纹纹路由非电学物理量转换为电学物理量，那么通过指纹感测电路可应用在各种不同的指纹识别系统，实用价值较高；然而在对于指纹纹路转换为电容值的过程中，由于每个人体的指纹纹路之间的区别采用电容值进行检测时，指纹感测电路需要对于很细微的指纹纹路结构变化实现灵敏的监控；尽管指纹感测电路受到外界很微小物理量的干扰，但是由于指纹感测电路的检测灵敏度极高，这种物理量的干扰将对于指纹纹路检测结果造成较大的误差，指纹识别系统极容易出现指纹检测故障。

因此综上所述，传统技术中的指纹感测电路容易受到噪声的干扰，导致所述指纹纹路的监测结果较低，可信度不高。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种电容式指纹感测电路及电容式指纹感测装置，旨在解决传统的技术方案中指纹感测电路对于指纹纹路转换为电容值的过程中，容易受到噪声的干扰，导致指纹纹路检测的结果精度较低，可信度不高的问题。

本实用新型实施例的第一方面提供了一种电容式指纹感测电路，包括：

感应模块、处理模块以及至少一个噪声感应元件；

所述感应模块与所述处理模块连接，所述噪声感应元件与所述处理模块连接；

其中，所述感应模块包括：

在第一方向上呈阵列排布的多排感应电极，并且每一排所述感应电极均分别通过一感应线接所述处理模块；和

在第二方向上呈阵列排布的多排驱动电极，并且每一排所述驱动电极均分别通过一驱动线接所述处理模块；其中所述第二方向位于所述第一方向的±90°；

所述感应模块用于检测到用户的指纹纹路时，获取相邻的所述感应电极和所述驱动电极之间的互电容变化量，并生成电容感应信号；所述噪声感应元件用于检测外部噪声并生成噪声信号；所述处理模块用于根据所述电容感应信号和所述噪声信号的之间的差异幅值获取用户的指纹纹路表征量。

在其中的一个实施例中，所述电容感应信号和所述噪声信号的之间的差异幅值通过以下计算公式得出：

a＝|b-c|

在上式中，所述b为所述电容感应信号的幅值，所述c为所述噪声信号的幅值，所述a为所述指纹纹路表征量。

在其中的一个实施例中，所述处理模块包括：

第一处理单元，所述第一处理单元与所述感应模块连接，所述第一处理单元用于根据所述电容噪声信号的电压幅值和第一基准电压之间的差异幅值得到所述感应电极输出的第一电荷量并转换为第一感应电压；

第二处理单元，所述第二处理单元与所述噪声感应元件连接，所述第二处理单元用于根据所述噪声信号的电压幅值和第二基准电压之间的差异幅值得到所述噪声感应元件输出的第二电荷量并转换成第一噪声电压；以及

指纹处理单元，所述指纹处理单元与所述第一处理单元及所述第二处理单元连接，所述指纹处理单元用于根据所述第一感应电压和所述第一噪声电压之间的差值得到所述指纹纹路表征量。

在其中的一个实施例中，所述第一基准电压和第二基准电压的幅值相等。

在其中的一个实施例中，所述第一处理单元包括：

第一电容、第二电容、第一开关及第一电荷放大器；

所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端、所述第一开关的第一端及所述第一电荷放大器的第一输入端共接于所述感应模块，所述第二电容的第二端接入第三基准电压，所述第一电荷放大器的第二输入端接入所述第一基准电压，所述第一电容的第二端、所述第一开关的第二端及所述第一电荷放大器的输出端共接于所述指纹处理单元；

所述第二处理单元包括：

第三电容、第二开关及第二电荷放大器；

所述第二电容的第一端、所述第二开关的第一端及所述第二电荷放大器的第一输入端共接于所述噪声感应元件，所述第二电荷放大器的第二输入端接入所述第二基准电压，所述第三电容的第二端、所述第二开关的第二端及所述第二电荷放大器的输出端共接于所述指纹处理单元。

在其中的一个实施例中，所述噪声感应元件设于预设规则区域，所述预设规则区域的中心与预设区域的中心重合；

其中预设区域为所有的感应电极和所有的驱动电极组合形成的规则封闭区域，所述预设规则区域位于所述预设区域内。

在其中的一个实施例中，所述电容式指纹感测电路包括至少两个噪声感应元件，所述噪声感应元件根据所述外部噪声的平均值生成噪声信号。

在其中的一个实施例中，所有的所述噪声感应元件位于同一排。

在其中的一个实施例中，所述噪声感应元件还用于当与所述噪声感应元件位于同一排的所述驱动电极或者所述感应电极在进行检测用户的指纹纹路时，与相邻的所述驱动电极或者相邻的所述感应电极生成所述电容感应信号。

本实用新型实施例的第二方面提供了一种电容式指纹感测装置，包括：

如上所述的电容式指纹感测电路；和

电源模块，与所述电容式指纹感测电路连接，所述电源模块用于对所述电容式指纹感测电路进行供电。

上述的电容式指纹感测电路通过感应电极和驱动电极之间的互电容感应用户的指纹纹路变化信息并转换为电容感应信号，进而通过电容感应信号可精确地获取人体的指纹纹路特征信息，检测过程极为简便；并且电容式指纹感测电路还通过若干个噪声感应元件获取外部噪声信息，并且生成相应的噪声信号；进而通过处理模块对于互电容信息和外部噪声信息进行并行处理和分析后，可精确地得到指纹纹路表征量，进而可获取每一个人体的指纹纹路特征信息；因此本实施例利用电容感应信号和噪声信号之间的差异幅值排除外部噪声信息对于指纹纹路的检测过程的噪声干扰，提高了对于指纹纹路的检测精度和检测准确性，对于人体指纹纹路的检测步骤较为简化；电容式指纹感测电路可在各个环境中排除外部噪声干扰，以准确地获取用户的指纹纹路信息，兼容性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一实施例提供的电容式指纹感测电路的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的感应模块的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例提供的电容式指纹感测电路的另一种结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的处理模块的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的第一处理单元和第二处理单元的具体电路结构图；

图6为本实用新型一实施例提供的指纹感测电路在指纹纹路检测过程中的等效电路结构图；

图7为本实用新型一实施例提供的噪声感应元件与感应模块的布局结构示意图；

图8为本实用新型一实施例提供的驱动电极和感应电极另一种排布结构示意图；

图9为本实用新型一实施例提供的驱动电极和感应电极另一种排布结构示意图；

图10为本实用新型一实施例提供的驱动电极和感应电极另一种排布结构示意图；

图11为本实用新型一实施例提供的电容式指纹感测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要首先说明的是，电容可分为自电容和互电容，自电容是指：电子感应元件自身对地的电容，互电容是指：两个电子感应元件之间形成电场而产生的电容；手指指纹在接近电子感应元件时会衰弱电场、进而减少互电容，互电容减少量与指纹接近距离相关，因此本实用新型实施例通过电容式指纹感测电路可将用户的指纹纹路转换为互电容信息，以实现从非电学量至电学量之间的转换；并且在对于用户的指纹纹路进行采集转换过程中，通过对于外部噪声进行一并采集处理后，进而根据指纹纹路的原始检测量和外部噪声量之间的差异得到指纹纹路的检测结果，排除了外部噪声对于指纹纹路检测结果的干扰信息；因此本实施例中的电容式指纹感测电路可对于用户的指纹纹路进行实时地检测和分析，提升了指纹纹路的检测精度。

请参阅图1至图3，本实用新型实施例提供的电容式指纹感测电路10的结构示意图，通过电容指纹为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分，详述如下：

图1示出了电容式指纹感测电路10的结构实施例，其中电容式指纹感测电路10包括：感应模块101和处理模块102，其中感应模块101和处理模块102连接，通过感应模块101能够采集用户的指纹纹路信息，将指纹纹路信息转换为互电容信息；当处理模块102接收到该互电容信息时，处理模块102对于该互电容信息进行转换和分析后，可实时得到指纹纹路表征量；根据该指纹纹路表征量获取用户的指纹纹路；处理模块102可对于电学物理量进行处理后可精确地得到用户的指纹纹路，以保障对于指纹纹路的检测效率和检测过程的兼容性。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的感应模块101的结构示意，请参阅图2，感应模块101包括：在第一方向上呈阵列排布的多排感应电极和在第二方向上呈阵列排布的多排驱动电极；其中第二方向位于第一方向的±90°，则每一排感应电极和每一排驱动电极相互垂直，示例性的，第一方向为水平方向，第二方向为垂直方向；每一排感应电极均分别通过一感应线rx接处理模块102，其中感应电极具有良好的导电性，并且该感应电极具有较高电能存储稳定性和安全性；每一排感应电极中的所有感应电极可通过感应线rx电性连接，并进行信号交互，每一列感应电极将信号通过感应线rx输出至处理模块102。

每一排驱动电极均分别通过一驱动线tx接处理模块102；进而每一排驱动电极中的所有驱动电极都可实现电性连接，并且处理模块102通过该驱动线tx可传递电压信号至驱动电极上。

可选的，感应线rx和驱动线tx都为电缆，进而感应模块101与处理模块102之间可保持良好的信号传输功能，电容式指纹感测电路10的内部具有更加兼容的信号传输方式，电容式指纹感测电路10的内部具有更加优化的电路布局结构。

因此在本实施例中，所有驱动电极和所有感应电极都呈规律性排布，排布的方式具有较高的灵活性，并且通过处理模块102能够精确地获取驱动电极和感应电极的电能运行状态，并且由于相邻的驱动电极与感应电极之间具有规律的相对位置关系，那么相邻的感应电极和驱动电极之间具有精确的电场分布，相应的感应电极和驱动电极之间会产生特定容值的互电容，当相邻的感应电极和驱动电极的电场发生变化时，则相邻的感应电极和驱动电极之间的互电容容值也会发生相应变化；因此在电容式指纹感测电路10中，通过相邻感应电极和驱动电极之间的互电容可准确地得到感应模块101接收到的电场变化信息，实现了用户的指纹纹路由非电量至电量的精确转换，电容式指纹感测电路10具有信号转换精度。

感应模块101用于检测到用户的指纹纹路时，获取相邻的感应电极和驱动电极之间的互电容变化量，并生成电容感应信号。

示例性的，用户的指纹纹路包括指纹脊和指纹谷，指纹脊和指纹谷之间具有一定程度的深浅落差；当用户的指纹纹路触碰感应电极和驱动电极时，位于不同地理位置上的感应电极和驱动电极会接触到不同的指纹脊或指纹谷，指纹脊较接近感应电极与驱动电极、指纹谷则较为远离，感应电极与驱动电极之间的电场会随着脊谷深浅不同而产生不同程度的衰弱，感应电极与驱动电极之间的互电容容值会发生相应的变化；因此当感应模块101感应到指纹纹路的触碰时，则感应电极和驱动电极检测到用户的指纹纹路深浅，并且相邻的感应电极和驱动电极之间互电容会发生相应的变化，那么通过该互电容变化量就可得知指纹纹路对于驱动电极和感应电极的脊谷情况；进一步地，处理模块102根据相邻感应电极和驱动电极之间的互电容变化量生成电容感应信号，该电容感应信号包含相邻驱动电极和感应电极之间的互电容变化信息；并且该电容感应信号作为电信号，能够直接被电子元器件接收并且识别，可根据该电容感应信号准确地得到用户的指纹纹路信息；电容感应信号可在电容式指纹感测电路10的内部实现兼容传输并且保持信号的完整性和适用范围；因此本实施例通过阵列排布的感应电极和驱动电极感应用户的指纹纹路变化，操作简便，可实时输出电容感应信号，实现了对于感应电极和驱动电极之间互电容的灵活、实时监控功能，实现了信号的形式状态，兼容性极强。

请参照图3，电容式指纹感测电路10还包括：至少一个噪声感应元件103，噪声感应元件103与处理模块102连接，噪声感应元件103用于检测外部噪声并生成噪声信号。

可选的，外部噪声包括：外部的电磁干扰和感应元件的自电容干扰；其中感应元件包括感应电极和驱动电极，外部噪声将会对于感应电极和驱动电极之间的互电容检测过程造成干扰，降低了电容感应信号的精度，电容感应信号中会由于外部噪声而存在较大的噪声分量。

在本实施例中，通过在电容式指纹感测电路10中增设噪声感应元件103，以采集外部噪声信息，并且通过噪声感应元件103对于外部噪声进行信号转换，以精确得到外界噪声对于感应模块101造成的干扰程度；当噪声感应元件103检测到外部噪声信息时，噪声感应元件103可生成噪声信号，那么该噪声信号包含感应电极和驱动电极在指纹纹路信息采集过程中受到的外界噪声的干扰情况；可选的，噪声感应元件103通过信号传输导线接处理模块102，当噪声感应元件103获取到外部的各种噪声信息时，噪声感应元件103根据各种噪声信息生成噪声信号并传输至处理模块102，进而处理模块102可及时获取感应模块101上的噪声分量；有利于提升了电容式指纹感测电路10对于用户的指纹纹路信息的检测精度。

处理模块102用于根据电容感应信号和噪声信号的之间的差异幅值获取用户的指纹纹路表征量。

当相邻的感应电极与驱动电极接触到用户的指纹纹路时，感应模块101将相邻的感应电极和驱动电极之间的互电容变化量传输至处理模块102，同时处理模块102接收噪声感应元件103传输来的外部噪声信息量，根据互电容变化量与外部噪声信息量之间的差异程度可精确地得到：用户的指纹纹路所引起的互电容变化量，排除了外部噪声对于感应电极和驱动电极之间的互电容所造成的干扰；那么处理模块102结合电容感应信号和噪声信号可精确地分析出用户的指纹纹路表征量，处理模块102可该指纹纹路表征量传输至外界的移动终端，以完成对于用户的指纹纹路的精确、实时检测功能；处理模块102具有较高的通信兼容性，向外界的电子设备输出精度更高的指纹纹路表征量。

作为一种可选的实施方式，指纹纹路表征量为电压信号或者电容信号；电容式指纹感测电路对于用户的指纹纹路进行检测并且分析后，可根据实际需求输出相应格式的指纹纹路检测结果，以使外界设备能够精确地获取用户的指纹信息；电容式指纹感测电路10可兼容适用于各个不同的工业技术领域，可扩展性较高。

因此电容式指纹感测电路10中设置了呈规律性分布的多个感应电极和多个驱动电极，电容式指纹感测电路10中的电子元器件具有合理和科学的布局方式；当感应模块101中的感应电极和驱动电极感应到用户的指纹纹路时，将用户的指纹纹路信息转换为相邻的驱动电极和感应电极之间的电容值变化量，那么相邻的驱动电极和感应电极之间的电容变化量可在电容式指纹感测电路10中进行快速、完整的传输，根据电容感应信号可获取用户的指纹纹路的结构信息；同时为了避免外界噪声对于指纹纹路检测过程中所产生的干扰，本实施例中的电容式指纹感测电路10通过噪声感应元件实时获取外部噪声分量，并且通过处理模块102对于原始的互电容变化量和外部噪声分量进行对比、分析后，可完全消除感应元件自身的电容以及外界的电磁干扰对于指纹纹路检测过程中所造成的干扰，处理模块102输出的指纹纹路表征量具有更高的指纹纹路检测精度和兼容性；因此本实施例中的电容式指纹感测电路10只需要设置噪声感应元件即可排除外部噪声对于相邻的感应电极和驱动电极之间的互电容所造成的干扰，电路结构较为简化，电容式指纹感测电路10具有更小的空间体积；电容式指纹感测电路10输出的指纹纹路表征量可被各种外部电子设备识别，保障了电容式指纹感测电路10的实用价值；因此本实施例中的电容式指纹感测电路10可将指纹纹路由非电学信号转换为电学信号，并且精确地获取用户的指纹纹路，有效地解决了传统技术对于指纹纹路进行检测过程中，容易受到外界噪声烦扰，导致对于指纹纹路的检测结果的精度不高，指纹纹路检测结果的可信度较低，并且传统技术中的指纹检测电路的结构较为复杂，降低了用户体验的问题。

作为一种可选的实施方式，噪声感应元件103包括至少一个驱动电极和至少一个感应电极，那么在噪声感应元件103的内部，利用驱动电极与感应电极自身的电容来探测外界噪声，进而噪声感应元件103对于外界噪声具有较为灵敏的检测功能；当噪声感应元件103受到外界噪声的干扰，噪声感应元件103内部的驱动电极和感应电极产生相应的噪声信号，以实现对于外部噪声的实时检测功能；因此本实施例中的噪声感应元件103具有较为简化的结构，可对于外部不同的噪声信息进行精确的采样，避免了噪声检测误差，噪声感应元件103可将外部噪声由非电量信号转换为电量信号，有利于保障电容式指纹感测电路10对于指纹纹路检测过程中的抗干扰性能。

作为一种具体的实施方式，电容感应信号和噪声信号的之间的差异幅值通过以下计算公式得出：

a＝|b-c|(1)

在上式(1)中，b为电容感应信号的幅值，c为噪声信号的幅值，a为指纹纹路表征量。

示例性的，当指纹纹路表征量为电压信号时，则b为电容感应信号的电压幅值，c为噪声信号的电压幅值，根据处理模块102输出信号的电压幅值可准确地得到真实的用户指纹纹路信息，信号转换的精度较高。

在本实施例中，处理模块102颗将电容感应信号的幅值和噪声信号的幅值进行相减后去除外界噪声的干扰，通过上式(1)最终计算得到的指纹纹路表征量，指纹纹路表征量只与指纹纹路所引起的相邻感应电极和驱动电极之间的互电容变化量存在对应关系，完全去除了外界噪声的干扰；因此根据检测到的原始互电容变化量和外界噪声量之间的差异幅值，可精确地获取用户的指纹纹路信息，操作简便，可实时获取用户的指纹纹路特征信息。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的处理模块102的结构示意，请参阅图4，处理模块102包括：第一处理单元1021、第二处理单元1022以及指纹处理单元1023。

第一处理单元1021与感应模块101连接，第一处理单元1021用于根据电容噪声信号的电压幅值和第一基准电压之间的差异幅值得到感应电极输出的第一电荷量并转换为第一感应电压。。

当感应电极和驱动电极感应到用户的指纹纹路时，感应电极和驱动电极之间的互电容会随着用户的指纹纹路深浅而发生变化，根据电容的电学特性，当互电容之间电场发生变化时，互电容上的电容值也会出现自适应波动；因此当感应模块101对于相邻的感应电极和驱动电极之间的互电容信息进行检测并转换后，电容感应信号的电压幅值与感应电极与驱动电极之间互电容的变化量具有一一对应的关系；因此当处理模块102对驱动电极施加一预设的电压幅值，由于互电容的两极板之间的电荷计算公式：q＝c*v，所述q代表第一电荷量，所述c代表所述互电容的容值，所述v代表所述感应电极和驱动电极之间的电压，那么相邻的感应电极接收到的第一电荷量会随两者之间互电容的变化量而变化，第一处理单元1021再将感应电极接收到的第一电荷量通过第一电荷放大器转换为对应的第一感应电压，通过第一感应电压的幅值可得到互电容的变化量；当当用户的指纹纹路与驱动电极以及感应电极具有不同的深浅接触时，第一电荷量的幅值也会发生相应的变化；因此通过第一处理单元对于感应电极上的电荷转移总量进行计算，进而可得出驱动电极与感应电极的之间互电容的实际变化情况。

第二处理单元1022与噪声感应元件103连接，第二处理单元1022用于噪声信号的电压幅值和第二基准电压之间的差异幅值得到噪声感应元件103输出的第二电荷量并转换成第一噪声电压。

如上，噪声感应元件103可提供噪声信号；在本实施例中，当噪声感应元件103感应到外界噪声时，噪声感应元件103自身存储的电荷会发生相应的变化，因此噪声感应元件103输出的第二电荷量与外部噪声的干扰量存在一一对应的关系；因此当第二处理单元1022根据第二电荷量得到相应的电压信号，当所述第二处理单元1022输出的第一噪声电压幅值存在变化时，则说明噪声感应元件103受到的外界噪声也发生相应的变化，通过第二电荷量可实时监控电容指纹感测过程中受到外界噪声的干扰情况；通过第二处理单元1022获取的第二电荷量来实际测量外界噪声的幅值，并且噪声感应元件103输出的电荷量具有良好的可测量性，极大地保障了第二处理单元1022对于外界噪声的获取精度和信号传输灵敏度，实用价值极高。

指纹处理单元1023与第一处理单元1021及第二处理单元1022连接，指纹处理单元1023用于根据第一感应电压和第一噪声电压之间的差值得到指纹纹路表征量。

由于对于用户的指纹纹路进行检测和感应的过程中，外界噪声的干扰量会通过感应元件自身对外界的电容进入第一处理单元1021，因此第一电荷量中存在噪声干扰所引起的电荷变化量；而第二电荷量完全是由外界噪声所引起的电荷变化量；相应的，通过第一感应电压的幅值和第一噪声电压的幅值之间的差值可完全排除外界噪声在指纹感测过程中所引起的电荷变化量，那么通过该差值能够实时得到指纹纹路的信息，指纹纹路表征量具有较高的精度，并且指纹纹路表征量获取的步骤较为简便，指纹处理单元1023能够更加快速、准确地获取指纹纹路信息，进一步简化了电容式指纹感测电路10对于用户指纹纹路的检测步骤。

作为一种可选的实施方式，第一基准电压和第二基准电压的幅值相等。

其中，第一基准电压和第二基准电压都为预先设定的电压值，通过第一基准电压为第一电荷量的电压转换过程中提供基准电压信息，通过第二基准电压为第二电荷量的电压转换过程中提供基准电压信息，进而第一处理单元1021和第二处理单元1022可在完全相同的基准电压环境下获取指纹纹路的深浅和外界噪声的干扰量，保障了指纹处理单元1023对于第一感应电压和第一噪声电压的处理精度，排除了系统误差；并且通过指纹处理单元1023输出的指纹纹路表征量可精确地得到用户的指纹纹路信息，指纹纹路检测的精度极高；处理模块102可在各个不同的环境中精确地获取感应电极和噪声感应元件103输出的电荷量，兼容性和实用价值更高。

作为一种可选的实施方式，图5示出了本实施例提供的第一处理单元1021和第二处理单元1022的具体电路结构，请参阅图5，第一处理单元1021包括：第一电容c1、第二电容c2、第一开关s1及第一电荷放大器cmp1。

第一电容c1的第一端、第二电容c2的第一端、第一开关s1的第一端及第一电荷放大器cmp1的第一输入端共接于感应模块101，第二电容c2的第二端接入第三基准电压vref3，第一电荷放大器cmp1的第二输入端接入第一基准电压vref1，第一电容c1的第二端、第一开关s1的第二端及第一电荷放大器cmp1的输出端共接于指纹处理单元1023。

第一电荷放大器cmp1的第一输入端为第一电荷放大器cmp1的反相输入端，第一电荷放大器cmp1的第二输入端为第一电荷放大器cmp1的正相输入端。

当感应模块101将电容感应信号输出至第一电荷放大器cmp1的第一输入端时，所述电容感应信号包含感应模块101中感应电极的电荷转移量，第一电荷放大器cmp1的第一输入端和第二输入端之间存在电位差，进而通过第一电荷放大器cmp1对于该电位差进行处理、放大后可在输出端得到第一感应电压；其中通过第二电容c2接入第三基准电压vref3，可以减少一固定的电荷量，使得电容感应信号的电压幅值维持在一定范围内，电容感应信号包括感应电极中完整的电荷量；并且利用第一开关s1的导通或者关断状态可改变第一电荷放大器cmp1的电压转换状态，第一处理单元1021具有较为简化的电路结构，可操控性和灵活性较强，通过第一电荷放大器cmp1的输出端输出的第一感应电压具有更高的精度和准确性，进而通过第一感应电压的幅值能够精确地得到驱动电极和感应电极之间的互电容变化量，第一处理单元1021具有更高的电压处理精度，提升了指纹纹路感测的速率，以及简化了指纹纹路感测的步骤。

作为一种可选的实施方式，第二处理单元1022包括：第三电容c3、第二开关s2及第二电荷放大器cmp2。

第二电容c2的第一端、第二开关s2的第一端及第二电荷放大器cmp2的第一输入端共接于噪声感应元件103，第二电荷放大器cmp2的第二输入端接入第二基准电压vref2，第三电容c3的第二端、第二开关s2的第二端及第二电荷放大器cmp2的输出端共接于指纹处理单元1023。

第二电荷放大器cmp2的第一输入端为第二电荷放大器cmp2的反相输入端；第二电荷放大器cmp2的第二输入端为第二电荷放大器cmp2的正相输入端；当第二电荷放大器cmp2的第一输入端和第二输入端分别接入不同的电压时，第二电荷放大器cmp2利用电压差值实现电压转换以及电荷转移的功能，第二电荷放大器cmp2具有较为简化的电压转移步骤，对于噪声信号具有精确的处理功能。

在本实施例中，当噪声感应元件103将噪声信号输出至第二电荷放大器cmp2的第一输入端，利用第二电荷放大器cmp2的第一输入端和第二输入端两端之间的电压差异幅值可精确地得到噪声感应元件103输出的第二电荷量，并且利用第二开关s2的导通或者关断以使第二电荷放大器cmp2具有不同的电压转换功能，通过第二电荷放大器cmp2的输出端输出的第一噪声电压具有更高的精度，以使第二处理单元1022根据噪声信号实现更高的外界噪声信息处理功能，进而第二电荷放大器cmp2可实时监控外界噪声的变化量，并且通过第二电荷放大器cmp2的输出端将第一噪声电压输出至指纹处理单元1023，进而第二电荷放大器cmp2可完全保持电荷转移的兼容性和稳定性，根据第二处理单元1022获取的电压信号能够完全消除指纹纹路感应过程中的干扰噪声，有利于提高指纹纹路检测的精度。

作为一种可选的实施方式，信号处理单元1023的电路结构可采用传统技术中的电路结构或者芯片来实现，比如信号处理单元1023可采用单片机芯片等，以实现对于第一处理单元1021和第二处理单元1022输出的电压信号的处理功能，进而精确地获得指纹纹路表征量；因此本实施例中的处理模块102具有较为兼容的电路结构。

为了更好的说明上述电容式指纹感测电路10的工作原理，结合附图6来具体论述电容式指纹感测电路10对于指纹纹路的电容检测和分析过程，其中图6示出了指纹感测电路10在指纹纹路检测过程中的等效电路结构，下面结合附图1和附图6来具体说明：

在图6示出的等效电路结构中，在驱动电极和感应电极对于用户的指纹纹路进行检测的过程中，cm1代表驱动电极与感应电极之间的互电容，ctm1代表用户的指纹脊谷对于驱动电极和感应电极之间的互电容所造成的变化量，进而cm1-ctm1代表用户的指纹纹路按压后，驱动电极和感应电极之间的互电容容值；cts1代表用户的指纹纹路对于感应电极所形成的电容，vn代表用户的指纹纹路本身所引入的噪声量，cs1为感应电极自身对地gnd的自电容；其中，由cts1、vn以及cs1共同构成感应模块101对于用户的指纹纹路检测过程中的噪声分量。

在噪声感应元件103对于外界噪声进行检测的过程中，cmn代表噪声感应元件103内部的驱动电极和感应电极之间的互电容，ctsn代表用户的指纹纹路对于噪声感应元件内部感应电极所形成的电容，vsn代表用户的指纹纹路对于噪声感应元件103所造成的干扰量，csn代表噪声感应元件103内部的感应电极对于地的自电容；进而通过噪声感应元件103可将外界的不同类型干扰量转换为电容变化量，以实现对于外界噪声的精确检测。

当第一开关s1闭合阶段，第一处理单元1021和第二处理单元1022都进入复位阶段，驱动电极输出地电平电压，第一电荷放大器cmp1接入第一基准电压vref1，并且第三基准电压vref3为一较高的电平，由于第一电荷放大器cmp1的第一输入端和第一电荷放大器cmp1的输出端之间被短路，那么第一电荷放大器cmp1的第一输入端的电位被固定，并且等于第一基准电压vref1；同理，在第二处理单元1022中，第二电荷放大器cmp2的第一输入端的电位被固定，并且等于第二基准电压vref2；此时感应模块101上的所有电容上的电荷总计qrx1为：

噪声感应元件103中所有电容在复位阶段的电荷总计qrxn为：

并且在复位阶段满足：vn＝vsn，因此在复位阶段，处理模块102具有较高的电压处理稳定性。

当第一开关s1断开时，驱动电极输出电平较高的电压vtx，第一处理单元1021和第二处理单元1022都进入电荷转移阶段，感应模块101根据用户的指纹纹路输出第一电荷量，并且第三基准电压vref3降低为一较低的电平，此时第一电荷放大器cmp1的第一输入端和第一电荷放大器cmp1的输出端之间会形成放大链路，则第一电荷放大器cmp1的第一输入端的电位仍然被固定，并且等于第一基准电压vref1；与此类似，在第二处理单元1023中，第二电荷放大器cmp2的第一输入端的电位也被固定，并且等于第二基准电压vref2；那么此时感应模块101上所有电容的电荷总和q′rx1为

需要说明的是，在上式(4)中，vn′为在电荷转移阶段用户的指纹纹路对于感应模块101的噪声量，vout1为第一电荷放大器cmp1的输出端的第一感应电压。

噪声感应元件103在电荷转移阶段中所有电容的电荷总和q′rxn为：

需要说明的是，在上式(5)中，voutn为第二电荷放大器cmp2的输出端输出的第一噪声电压，因此第二电荷放大器cmp2在电荷转移阶段可实现电荷转移功能，并且电荷转移的精度极高。

根据电荷守恒规律，结合上式(2)至上式(5)，可以得到第一处理单元1021和第二处理单元1022在电荷转移阶段时的电压为：

其中上式(6)中的vout1为感应模块101对于用户的指纹纹路进行检测后所得到的表征量，上式(7)中voutn为噪声感应元件103对于外界噪声进行检测后所得到的表征量；若在第一处理单元1021和第二处理单元1022的电路结构中，第一电容c1的容值等于第三电容c3的容值，第一电荷放大器cmp1和第二电荷放大器cmp2具有同等的电荷转移效率，那么进而将上式(6)和上式(7)进行做差可得到电容式指纹感测电路10获取得到高精度的指纹纹路表征量，如下所示：

在上式(8)中，δvout为指纹纹路表征量，进而本实施例通过电压信号来表征用户的指纹纹路，提升了电容式指纹感测电路10的适用范围；其中δcts为用户的指纹纹路对于感应模块101中的感应电极和噪声感应元件103中的感应电极所造成的自电容差值；比如当噪声感应元件103中感应电极和感应模块101中的感应电极这两者相对于用户的指纹纹路处于同一个位置，比如这两者都位于指纹纹路中的同一个指纹脊或指纹谷，则δcts为0，电容式指纹感测电路10对于用户的指纹纹路进行检测过程中的自电容噪声完全被消除；若噪声感应元件103中感应电极位于指纹纹路的指纹脊，感应模块101中的感应电极位于指纹纹路的指纹谷；或者若噪声感应元件103中感应电极位于指纹纹路的指纹谷，感应模块101中的感应电极位于指纹纹路的指纹脊，这两者相对于用户的指纹纹路的位置刚好相反；但是由于用户的指纹纹路中指纹谷和指纹脊之间的落差非常小，那么cts1的幅值通常是δcts的十倍甚至百倍之间，从上式(6)～(8)可以看出，原始噪声信号幅值为(vn-vn′)·cts1，处理后的噪声信号幅值为(vn-vn′)·δcts1，感应模块101对于用户的指纹纹路进行感测的过程中由于自电容而引起的噪声极大地被抑制，其中抑制的幅度至少在十倍以上；那么指纹处理单元1023可完全获取由指纹纹路引起的互电容变化量，排除了来自自电容的干扰，通过指纹处理单元1023输出的指纹纹路表征量具有更高的精确性和可信度，并且指纹处理单元1023可兼容于各个不同的电子设备通信中，外界设备可精确地获取用户的指纹纹路信息。

根据以上实例，处理模块102可根据噪声信号获取外界噪声所造成的干扰量，然后通过电压相减的形式完全去除感应模块101在检测用户的指纹纹路过程中所产生的噪声分量，并最终输出精确的指纹纹路表征量，指纹纹路检测的结果具有较高的精度，操控简便，控制灵活，可排除各种外界噪声对于指纹纹路检测过程所造成的干扰，实用价值较高。

作为一种可选的实施方式，在感应模块101中，感应电极的形状为菱形、十字形及插指状中的任意一种，驱动电极的形状为菱形、十字形及插指状中的任意一种。

由于多个感应电极和多个驱动电极进行规则排布分列，进而通过该感应模块101能够灵敏地感应用户的指纹纹路，以提高检测精度，并且感应模块101中的每一个感应元件可根据技术需求设定形状，一方面优化了电容式指纹感测电路10中电子元器件的布局结构，以使电容式指纹感测电路10在不同的环境中实现正常的指纹纹路检测功能；另一方面，通过设置感应模块101中的每一个感应元件中的形状，以使感应模块101根据用户指纹纹路的深浅获得最大的互电容值，提高了电容式指纹纹路检测电路10的检测灵敏度。

作为一种可选的实施方式，请参阅图7，图7示出了本实施例提供的噪声感应元件103与感应模块102的布局结构；噪声感应元件103设于预设规则区域702，预设规则区域702的中心与预设区域701的中心重合；其中预设区域701为所有的感应电极组合和所有的驱动电极形成的规则封闭区域，预设规则区域位于预设区域701内。

其中，驱动电极和感应电极共同形成一个完整的封闭区域，并且该规则封闭区域存在中心，比如当规则封闭区域为圆形时，圆形的圆心为规则封闭区域的中心，因此本实施例将噪声感应元件103设于预设规则区域702的中心范围内，噪声感应元件103能够更灵敏的检测到指纹检测过程中的外界噪声，以达到最佳的噪声抑制效果；因此本实施例通过将噪声感应元件103设于感应元件所形成封闭区域的中央范围，那么感应模块101具有更加集成的电路结构，电路结构的布局更具有科学性和集成性，电路的兼容性更佳，根据噪声感应元件103采集到的噪声分量能够实时精确地获取实际噪声分量，提高了噪声感应元件103的噪声感测稳定性。

作为一种可选的实施方式，请参阅图8，图8示出了本实施例提供的驱动电极和感应电极排布结构示意，电容式指纹感测电路10包括至少两个噪声感应元件103，噪声感应元件103根据外部噪声的平均值生成噪声信号。

本实施例中的多个噪声感应元件103可分布在驱动电极和感应电机形成分布区域的任意范围，并且所有的噪声感应元件103与处理模块102连接，当用户的指纹纹路在触碰驱动电机和感应电极的过程中，所有的噪声感应元件103都会采集外部噪声，因此本实施例通过对所有噪声感应元件103的噪声量进行平均处理后得到噪声信号，那么噪声信号能够更加精确地代表驱动电极在对于指纹纹路进行采集过程中的实际噪声分量，噪声感应元件能够更加实时精确地获取外部噪声的幅值，有利于对于电容指纹感测电路10对于指纹纹路的检测精度。

作为一种可选的实施方式，请参阅图9，图9示出了本实施例提供的驱动电极和感应电极另一种排布结构示意，结合图8和图9，所有的噪声感应元件103位于同一排。

可选的，所有的噪声感应元件103位于电容式指纹感测电路10中的同一行或者同一列。

在驱动电极和感应电极形成的规则封闭区域内，设置噪声感应元件103将会导致与噪声感应元件103的同一排区域无法再放置其它驱动电极或者感应电极，进而产生指纹辨识盲区；其中噪声感应元件103产生的指纹辨识盲区不但会扩大电容式指纹感测电路10的空间体积，兼容性降低，还会使获得的指纹图像出现不连续的纹路；因此本实施例通过将多个噪声感应元件103设置同一排，当噪声感应元件103分别检测外部噪声时，噪声感应元件105产生的指纹辨识盲区只会存在一排，进而极大地减少了指纹辨识盲区的面积，提高了感应电极和驱动电极对于用户的指纹纹路的检测效率和检测精确性。

以图8为例，在电容式指纹感测电路10中，两个噪声感应元件103位于同一列，可选择第一个噪声感应元件103和/或第二个噪声感应元件103采集外部噪声时；若与第一个噪声感应元件103同一行排布的驱动电极感测指纹纹路时，可选用第二个噪声感应元件103采集外部噪声；同理当与第二个噪声感应元件103同一行排布的驱动电极感测指纹纹路，可选用第一个噪声感应元件103采集外部噪声；依次类推，当电容式指纹感测电路10采用多个噪声感应元件103进行噪声采集时，所有噪声感应元件产生的指纹辨识盲区始终只有一列，最大程度的利用了电路的布线结构，缩减了电容式指纹感测电路10的占用面积，可最大程度地有效利用驱动电极和感应电极对于指纹纹路进行检测，减少了噪声检测对于感应模块101的指纹纹路所造成的干扰，极大地保障了指纹纹路检测精度和适用范围，电容式指纹感测电路10具有更高的灵活性。

作为一种可选的实施方式，请参阅图10，图10示出了本实施例提供的驱动电极和感应电极另一种排布结构示意，多个噪声感应元件103、多个驱动电极以及多个感应电极之间为规律性阵列排布，其中每一个噪声感应元件103依次对于外界噪声进行检测；进而噪声感应元件103可实现信号的兼容传输，提高了外界噪声检测效率。

噪声感应元件103还用于当与噪声感应元件103位于同一排的驱动电极或者感应电极进行检测用户的指纹纹路时，与相邻的驱动电极或者相邻的感应电极生成电容感应信号。

具体的，所有的噪声感应元件103在第三方向上位于同一排；当与噪声感应元件103在第四方向上位于同一排的驱动电极或者感应电极进行检测用户的指纹纹路时，噪声感应元件103与相邻的驱动电极或者相邻的感应电极生成电容感应信号；其中第四方向位于第三方向的±90°；所述噪声感应元件103可实现指纹纹路采集和噪声采集的两路功能复用，因此电容式指纹感测电路10具有更高的指纹感测效率。

在本实施例中，当通过多个噪声感应元件103对于外界噪声进行检测的过程中，多个噪声感应元件103接入电能可实现同步工作；在本实施例中，所述电容式指纹感测电路10对于指纹纹路进行检测是以逐排的方式进行扫描，当尚未检测到某一噪声感应元件所在排时，则可将该噪声感应元件103作为驱动电极或者感应电极，以精确地获取用户的指纹纹路，只有当检测到该噪声感应元件103所在排时，噪声感应元件103才作为噪声采集设备；那么在电容式指纹感测电路10中，只有一个噪声感应元件103占用的面积才会属于指纹辨识盲区，进一步缩小了电路中指纹辨识盲区的面积，进而电容式指纹感测电路10具有更高的面积利用率，用户的指纹纹路检测精度也更高；示例性的，以图10为例，两个噪声感应元件103位于同一列，当没有检测第一个噪声感应元件103所在行的驱动电极时，则第一个噪声感应元件103作为驱动电极或者感应电极，并于感应电极或者驱动电极形成互电容，并通过互电容的变化量来实现用户指纹纹路信息的转换，此时是利用第二个噪声感应元件103来作为噪声采集；同理当检测到第一个噪声感应元件103所在行的驱动电极时，则只有第一个噪声感应元件103作为噪声采集，第二个噪声感应元件103作为驱动电极或者感应电极，并于感应电极或者驱动电极形成互电容，并通过互电容的变化量来实现用户指纹纹路信息的转换；因此本实施例通过对于噪声感应元件103进行功能复用，噪声感应元件103不但可感测外部噪声，而且可以感测用户的指纹纹路，最大程度地利用了指纹感测电路10的电路布局结构，减少了指纹辨识盲区面积；电容式指纹感测电路10可更加全面、灵敏地获取用户的指纹纹路，指纹纹路的检测效率和检测精度更高，有利于减少电容式指纹感测电路10的占用体积，可操控性更强。

图11示出了本实施例提供的电容式指纹感测装置110的结构示意，请参阅图11，电容式指纹感测装置110包括如上所述的电容式指纹感测电路10和电源模块1101，其中，电源模块1101与电容式指纹感测电路10连接，电源模块1101用于对电容式指纹感测电路10进行供电；可选的，电源模块1101为1v～100v直流电源，进而通过电源模块1101输出的直流电能可保障电容式指纹感测电路10处于稳定的工作状态，电容式指纹感测装置110具有更高的适用范围。

请参照图1至图10的实施例，通过电容式指纹感测装置110能够实时监控用户的指纹纹路信息，将用户的指纹纹路转换为互电容变化量，并且通过互电容变化量可实时获取相应原始的电容信号；并且结合采集到的外界噪声信息以得到噪声信号，再结合原始的电容信号和噪声信号之间的差异得到指纹纹路表征量，以实现对于指纹纹路的精确检测和分析功能，适用范围极广；因此本实施例中的指纹感测装置110排除外界噪声对于指纹纹路的检测干扰分量，兼容性极强，具有较广的适用范围，有效地解决了传统技术中电容式指纹感测装置110对于用户的指纹纹路检测精度较低，无法普遍适用的问题。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接/耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。