[发明专利]一种射频式微电容指纹采集芯片及采集方法

权利要求书

1.一种射频式微电容指纹采集芯片，其特征在于，包括：

L个参考感测单元；

M*N个感测单元形成的二维感测单元阵列；

射频信号产生电路,用以产生射频信号；

射频驱动电极，其将所述射频信号产生电路产生的射频信号发射到接触到指纹传感器的手指；还包括：

感测单元阵列控制器，用于提供打开或关断感测单元所需的电源偏置的开关信号和提供感测单元所需的充放电时序信号；

模数转换阵列，由N个模数转换器并排构成，其将所述感测单元阵列控制器检测到的感测电容转换成指纹图像灰度值；

感测单元偏差校正电路，以L个参考感测单元采集到的数据作为基准来校正各感测单元之间的偏差；

指纹图像缓存器，其用于存储当前转换的所述指纹图像灰度值和感测单元偏差校正数据；

数模转换器，其控制所述模数转换阵列的增益；

指纹图像输出控制器,用以传输指纹图像数据；

图像信号处理器，其接收所述指纹图像输出控制器发送的指纹图像数据，根据所述指纹图像数据判断其真伪性和正常与否并做出相应的处理,其中，N为1到150的整数，M为2到300的整数，L为小于N*M的整数，直接覆盖于采集芯片电路之上的绝缘层作为所述感测单元中感测电容的介质层。

2.根据权利要求1所述的射频式微电容指纹采集芯片，其特征在于，所述二维感测单元阵列中的每一个感测单元包含：

由集成电路工艺的顶层金属所形成的单个感测电极；

感测电容介质层，其由直接覆盖于顶层金属之上的厚度为0.1um～150um的绝缘层构成，所述单个感测电极与手指及感测电容介质层形成单个感测电容；

参考电容；

有源放大器,其被连接成单位增益缓存器，其输入通过开关连接感测电极，其输出通过开关连接屏蔽电极；

由集成电路工艺顶层金属之外的金属层所形成的单个屏蔽电极，所述单个屏蔽电极与单个感测电极形成单个屏蔽电容；

由集成电路工艺任一金属层形成的单个校正电极，所述单个校正电极与单个感测电极形成单个校正电容；

由集成电路工艺任一金属层形成的单个增强电极，所述单个增强电极与单个感测电极形成单个增强电容，增强电容用于增强采集效果；以及

多个开关电路，其控制参考电容、感测电容、增强电容和校正电容进行充放电和电荷均衡。

3.根据权利要求1所述的射频式微电容指纹采集芯片，其特征在于，所述感测单元偏差校正电路还包含加减法计数器阵列、乘法器阵列、感测单元偏差统计电路和感测单元偏差校正因子计算电路，其中，

所述加减法计数器阵列计算所述感测单元与参考感测单元的偏差；

所述感测单元偏差统计电路统计所述偏差绝对值的平均值；

所述感测单元偏差校正因子计算电路将所述数模转换器的输入与上位机输入的数值及所述偏差绝对值的平均值进行映射计算得到校正因子；

所述乘法器阵列将所述偏差与所述校正因子相乘，其输出结果作为所述感测单元偏差校正电路的校正数据。

4.一种采用权利要求1、2或3中任意所述射频式微电容指纹采集芯片的指纹采集方法，其特征在于，所述指纹采集方法基于所述射频信号产生电路、所述射频驱动电极和具有电荷泵电路结构的感测单元通过电荷泵原理实现指纹信息到电信号的转换，包括：

步骤S1：当手指放在二维感测单元阵列之上时，所述感测单元阵列控制器选择所述二维感测单元阵列中的一行感测单元作为当前采集指纹的有效行感测单元；

步骤S2：所述感测单元阵列控制器对当前有效行感测单元进行初始化；

步骤S3：所述感测单元阵列控制器对当前有效行感测单元进行指纹采集；

步骤S4：所述感测单元阵列控制器对当前有效行感测单元采集到的指纹信息进行校正；将当前有效行感测单元校正后的指纹信息取走；

步骤S5：所述感测单元阵列控制器选择下一行感测单元作为当前采集指纹的有效行感测单元，顺序完成初始化、指纹采集、指纹信息校正和读取指纹信息四个过程，直到所述感测单元阵列控制器选择最后一行感测单元作为当前采集指纹的有效行感测单元，顺序完成初始化、指纹采集、指纹信息校正和读取指纹信息四个过程。