[实用新型]一种指纹识别电路及装置

说明书

技术领域

本实用新型属于集成电路领域，尤其涉及一种指纹识别电路及装置。

背景技术

自从苹果手机引入指纹识别技术之后，手机的开锁设置从最初的数字密码、图形解锁演变为指纹识别。当前，电容式指纹检测装置作为一种生物识别装置已经广泛应用于各种电子设备中，帮助人们进行身份认证，让我们手机的使用变得越来越安全。

然而指纹识别模组应用环境复杂，需要在指纹识别芯片表面增加保护材料，目前比较成熟的方案有蓝宝石、涂覆式(coating)、陶瓷盖板及玻璃盖板。由于前置指纹识别的流行，越来越多的玻璃盖板方案推出，但玻璃盖板的厚度越厚，手指和指纹检测电极之间的电容就越小，指纹识别的敏感度会越弱。这成为限制玻璃盖板方案的一大瓶颈。

目前电容式指纹识别技术至少分为两大类，一类被称为主动式，一类被称为被动式。主动式指纹识别需要外加调制信号，使每个检测电极根据用户指纹的纹路而产生不同的电荷变化，通过电荷放大器放大电荷差异，并经过ADC等模块处理成指纹图案，用于识别指纹特征，例如，图1示出了当前一种常见的主动式指纹识别-主动电容式浮地调制指纹检测系统的结构，包括外部电路和指纹检测系统，指纹检测系统中进一步包括：指纹检测模块101、电源管理模块102、调制信号发生器103、电平转换器104和指纹处理模块105，其中，指纹检测模块101包括检测电极的阵列、电荷放大器、ADC等功能模块。

在上述结构中，指纹检测模块101的电源SVDD、地SGND不同于整个指纹检测系统的电源和地DGND，调制信号发生器103对指纹检测模块101的地SGND进行调制，产生激励信号，引起检测电极上的电荷变化。指纹检测模块101由专门的电源管理模块102提供供电，在对地SGND调制的过程中，电源SVDD和地SGND之间的相对电压几乎保持不变。而调制信号发生器103的系统地DGND，是整个指纹检测系统的参考地，在指纹检测系统工作过程中，电势保持不变。指纹检测模块101的检测结果，通过电平转换器104和指纹处理模块105进行通信，给到指纹处理模块105对指纹信息做进一步的处理，例如提取指纹特征和加密，鉴别目标用户等，处理后再将指纹信息输出给外部电路，外部电路对整个指纹检测系统进行控制、处理以及储存指纹特征信息。

指纹检测模块101的检测原理结合图2，其中，地SGND接收到调制信号，相对系统地DGND会发生变化，波形可以是方波、正弦波等各种波形，假设调制信号幅度为Vin，检测电极和手指之间的电容为Cfinger，电荷放大器的反馈电容为Cref，则经过电荷放大器后，输出电压Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。当然也可以采用浮电源调制指纹检测结构，其输出电压同样为Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。

很明显，无论采用何种调制方式，检测单元的输出电压Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。当前盖板的厚度增加，则会Cfinger越来越小，而为了增加Vout，维持足够的信噪比，最直接的方法就是增加调制信号幅度Vin。当前很多方案，为了把Vin从常见的标准CMOS工艺工作电压1.8V或者3.3V提高至5V、10V甚至20V，采用了高压工艺。一般来说，会在传感器芯片外部增加一颗高压驱动芯片，这一方面增加了模组芯片数量，不利于集成，另一方面高压工艺也增加了模组成本。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种指纹识别电路，旨在解决现有指纹识别装置通过高压驱动芯片增加调制信号幅度来保持检测灵敏度导致成本高、不利于集成的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，一种指纹识别电路，包括指纹检测模块，所述电路还包括：

级联的多级调制信号发生器，最后一级调制信号发生器的输出端与所述指纹检测模块的调制信号接收端连接，多级调制信号发生器根据所述指纹检测模块生成的控制信号和/或外部电路生成的控制信号生成调制信号并逐级放大调制信号的幅度，向所述指纹检测模块提供调制信号，所述指纹检测模块的调制信号接收端为指纹检测模块的电源端或接地端。

进一步地，所述调制信号为方波、正弦波或锯齿波。

更进一步地，所述电路还包括：

在不同的电源域之间传递信号的单级或级联的多级电平转换器，第一级电平转换器的通信端与所述指纹检测模块的输出端连接；

更进一步地，所述电路还包括：

对检测到的指纹信息做进一步的处理的指纹处理模块，所述指纹处理模块的处理端与最后一级电平转换器的处理端连接，所述指纹处理模块的外部连接端与外部电路连接。