實現(xiàn)了指紋識別。
[0033]由于本發(fā)明的指紋識別傳感器不需要驅(qū)動金屬環(huán)，因此無需在終端設備的表面開孔來安置驅(qū)動金屬環(huán)，所以不會影響終端設備的外觀設計，可以應用于不希望在屏幕上開孔的手機、平板等終端設備，擴大了指紋識別傳感器的應用范圍。
[0034]同時，終端設備對大地的電容Cs與人體對大地的電容C M相串聯(lián)形成的等效電容，以及人體直接對終端設備的電容CH，它們對驅(qū)動信號的衰減影響將不復存在。相反地，這些電容越大，耦合越強，Cx兩端電壓越大，指紋圖像效果就越清晰，因此提高了指紋識別效果。
【附圖說明】
[0035]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中指紋識別傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2是本發(fā)明的指紋識別傳感器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明實施例中轉(zhuǎn)換電路的電路連接示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明的指紋識別傳感器第一實施例的電路連接示意圖；
[0039]圖5是本發(fā)明實施例中轉(zhuǎn)換電路工作過程時序圖；
[0040]圖6是本發(fā)明的指紋識別傳感器第二實施例的電路連接示意圖；
[0041]圖7是本發(fā)明的指紋識別傳感器第三實施例的電路連接示意圖；
[0042]圖8是本發(fā)明的指紋識別傳感器第四實施例的電路連接示意圖；
[0043]圖9是本發(fā)明的指紋識別傳感器應用于手機的示意圖。
[0044]本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0045]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0046]本發(fā)明的指紋識別傳感器為電容式指紋識別傳感器，可以應用于手機、平板電腦、掌上設備、智能穿戴設備、多媒體播放器、筆記本電腦、臺式電腦、門禁安防等終端設備。其中，指紋識別傳感器包括傳感器單元和調(diào)制電路，傳感器單元具有由多個電容感應單元組成的電容陣列、輸出端、供電端和傳感器地端，輸出端輸出驅(qū)動信號；調(diào)制電路連接終端設備的設備地、傳感器單元的輸出端、供電端和傳感器地端，將驅(qū)動信號調(diào)制為調(diào)制信號后輸出至傳感器地端，供電端的電壓隨著調(diào)制信號的變化而變化。
[0047]作為本發(fā)明的一個實施例，指紋識別傳感器如圖2所示，包括傳感器單元210和調(diào)制電路，調(diào)制電路包括轉(zhuǎn)換電路230、儲能電容240、高速晶體管開關(guān)250和電源260。傳感器單元210具有一輸出端、供電端(Sensor VDD，以下簡稱SVDD)和一傳感器地端(SensorGround，以下簡稱SGND)，輸出端連接轉(zhuǎn)換電路230 ;轉(zhuǎn)換電路230連接終端設備的設備地(Ground，以下簡稱GND)和傳感器單元的SGND ;高速晶體管開關(guān)250連接傳感器單元210的SVDD，高速晶體管250可以由肖特基二極管、快恢復二極管、晶體三極管、場效應管和可控硅中的任意一種或至少兩種的組合構(gòu)成，包括單個構(gòu)成、多個通過串聯(lián)或/和并聯(lián)的連接方式構(gòu)成，或者多種通過串聯(lián)或/和并聯(lián)的連接方式構(gòu)成；電源260連接轉(zhuǎn)換電路230，以及通過高速晶體管250開關(guān)連接傳感器單元210的SVDD，為轉(zhuǎn)換電路230和傳感器單元210供電；儲能電容240連接于傳感器單元210的SVDD和SGND之間，以穩(wěn)定傳感器單元210的工作電壓。其中，高速晶體管開關(guān)250和儲能電容240構(gòu)成了傳感器單元210的供電電路。
[0048]轉(zhuǎn)換電路230可以由晶體管、運算放大器、反相器、電平移位器和數(shù)字緩沖門中的任意一種或至少兩種的組合并配合電阻或/和電容構(gòu)成。轉(zhuǎn)換電路230優(yōu)選如圖3所示，由兩反相器(231，232)和一電阻R3構(gòu)成，兩反相器包括第一反相器231和第二反相器232。其中，第一反相器231的正輸入電源端連接傳感器單元210的SVDD，負輸入電源端連接終端設備的GND，輸入端連接傳感器單元210的輸出端以及通過電阻R3連接第二反相器232的負輸入電源端和終端設備的GND，輸出端連接第二反相器232的輸入端；第二反相器232的正輸入電源端連接電源260，負輸入電源端連接終端設備的GND，輸出端連接傳感器單元的SGND0
[0049]其中，所述反相器優(yōu)選由兩個晶體管和一個電阻構(gòu)成，其中晶體管為金屬氧化物半導體場效應晶體管(Metal Oxid Semiconductor，以下簡稱MOS管)，包括PMOS管(Positive Channel Metal Oxide Semiconductor, P溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管)和 NMOS 管(Negative Channel Metal Oxide Semiconductor, N 溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管)。如圖3所示，PMOS管(Ql, Q3)和NMOS管(Q2, Q4)的柵極互相連接，構(gòu)成反相器(231,232)的輸入端，PMOS管(Ql，Q3)的源級作為反相器(231,232)的正輸入電源端，NMOS管(Q2, Q4)的源級作為反相器(231,232)的負輸入電源端，PMOS管(Ql, Q3)和NMOS管(Q2，Q4)的漏極通過電阻(Rl，R2)連接，PMOS管(Ql，Q3)和NMOS管(Q2，Q4)的漏級均可以作為反相器(231，232)的輸出端。
[0050]傳感器單元210包括驅(qū)動放大器220和由若干電容感應單元211組成的電容陣列，其中圖2中示意性的表示了其中任意一個電容感應單元211。驅(qū)動放大器220的輸出端作為傳感器單元的輸出端連接轉(zhuǎn)換電路230，驅(qū)動放大器220對傳感器單元210的驅(qū)動信號進行放大處理后輸出至轉(zhuǎn)換電路230，轉(zhuǎn)換電路230將驅(qū)動信號調(diào)制為調(diào)制信號后輸出至傳感器單元210的SGND，高速晶體管開關(guān)250根據(jù)轉(zhuǎn)換電路230的狀態(tài)進行同步開關(guān)，以使傳感器單元210的SVDD的電壓隨著調(diào)制信號的變化而變化。
[0051]終端設備對大地的電容CS與人體對大地的電容CM相串聯(lián)形成的等效電容，以及人體直接對終端設備的電容CH，會使人體與終端設備的GND之間產(chǎn)生耦合，這種耦合不管在任何應用場景都始終存在。由于傳感器單元210的驅(qū)動信號被調(diào)制為調(diào)制信號，當手指按壓傳感器單元210的電容感應單元211時，調(diào)制信號通過它與手指之間的電容CX和人體與終端設備GND之間的電容形成回路，當CX變化時，傳感器單元210的電容感應單元211的測量電壓也隨之變化，從而獲得指紋圖像。
[0052]如圖4所示為本發(fā)明的指紋識別傳感器具體應用的第一實施例。本實施例中傳感器單元集成于一傳感芯片，該傳感芯片包括一掃描模塊和串行外設接口(SerialPeripheral Interface, SPI)模塊，掃描模塊輸出驅(qū)動信號以對電容陣列進行掃描，SPI模塊提供SPI接口，為傳感芯片的通信接口，與終端設備的主控模塊的通信接口連接，以通過該通信接口與主控模塊進行通信，如傳感芯片向主控模塊發(fā)送指紋圖像數(shù)據(jù)，主控模塊向傳感芯片發(fā)送控制命令等。通信接口除了 SPI接口外，還可以是I2C(Inter-1negratedCircuit)接口和其他串/并行接口等。
[0053]轉(zhuǎn)換電路230如圖3所示，由四個晶體管和三個電阻構(gòu)成。其中，晶體管為MOS管，包括PMOS管Ql和Q3，以及NMOS管Q2和Q4，電阻包括RU R2和R3。
[0054]結(jié)合參見圖4和圖5，轉(zhuǎn)換電路的工作原理如下:
[0055]傳感芯片對電容陣列進行掃描并讀取不同電容感應單元的電壓，掃描方式由掃描模塊(Scan Block)控制，掃描模塊輸出驅(qū)動信號TX，驅(qū)動信號TX是高頻交流信號，可以是正弦波、方波、三角波等，在本實例中，驅(qū)動信號TX為方波信號，頻率800kHz，當然也可以是其它頻率值