。驅(qū)動信號TX經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路230調(diào)制到SGND，調(diào)制信號的峰峰值取決于供電電源260的大小，在本實(shí)施例近似等于輸入電壓2.8V,當(dāng)然也可以是其它電壓值。
[0056]傳感芯片在調(diào)制空閑間隔時(shí)驅(qū)動信號TX是低電平SGND，驅(qū)動信號TX和SVDD壓差接近2.8V,PMOS管Ql導(dǎo)通，Rl阻值遠(yuǎn)大于PMOS管Q1、NM0S管Q2的導(dǎo)通內(nèi)阻，由于電阻Rl的存在，無論NMOS管Q2導(dǎo)通或截止，節(jié)點(diǎn)TX_S電壓都被拉高至SVDD，然后TX_S的SVDD電壓將使NMOS管Q4導(dǎo)通，PMOS管Q3截止，此時(shí)NMOS管Q4將SGND連接到GND，然后使驅(qū)動信號TX維持GND電壓，從而NMOS管Q2截止，PMOS管Ql、PMOS管Q3、NMOS管Q4的狀態(tài)保持不變，SGND的電壓維持在GND穩(wěn)定不變，如圖5的波形中階段I (Stagel)所示。
[0057]當(dāng)驅(qū)動信號TX變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，驅(qū)動信號TX和SVDD電壓近似相等。此時(shí)，PMOS管Ql截止，NMOS管Q2導(dǎo)通，節(jié)點(diǎn)TX_S電壓都被拉低至GND，然后TX_S的低電壓將使PMOS管Q3導(dǎo)通，NMOS管Q4截止，此時(shí)PMOS管Q3將SGND強(qiáng)制拉高到2.8V。由于儲能電容240兩端電壓不能突變，近似保持為2.8V，因此SVDD電壓將被強(qiáng)制“泵”到大約5.6V，高速晶體管開關(guān)250由于反向偏置而自然關(guān)斷。SVDD電壓變?yōu)?.6V之后，驅(qū)動信號TX和SVDD電壓近似相等，因此驅(qū)動信號TX電壓近似為5.6V，MOS管Q1-Q4的狀態(tài)維持不變，SGND電壓維持2.8V穩(wěn)定不變，如圖5的波形中階段2 (Stage2)所示。
[0058]當(dāng)驅(qū)動信號TX由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，驅(qū)動信號TX和SGND電壓近似相等約為
2.8V，此時(shí)SVDD電壓為5.6V，PMOS管Ql、NMOS管Q2將同時(shí)導(dǎo)通，由于電阻R1，TX_S電壓近似為SVDD，令NMOS管Q4導(dǎo)通、PMOS管Ql截止，SGND連通GND，之后將重復(fù)階段I的過程。驅(qū)動信號TX由高電平變?yōu)榈碗娖降倪^程，如圖5的波形中階段3(Stage3)所示。
[0059]上述即為轉(zhuǎn)換電路的工作過程，傳感芯片的SGND將被調(diào)制到和驅(qū)動信號TX同頻率同相位的方波波形，調(diào)制信號的電壓等于電源260供電電壓。
[0060]傳感芯片獲得指紋圖像數(shù)據(jù)后，需要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端設(shè)備的主控模塊，主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并識別指紋對象，本實(shí)例是采用SPI接口連接指紋傳感器芯片和主控模塊，通信接口有多種方式實(shí)現(xiàn)，不局限于本實(shí)例的SPI接口。
[0061]轉(zhuǎn)換電路230將SGND調(diào)制為交流方波信號時(shí)，SPI接口的信號也同時(shí)被調(diào)制，被調(diào)制的SPI信號無法直接被主控模塊的SPI模塊識別，導(dǎo)致通信異常。但是，由于傳感芯片并不是連續(xù)不間斷的掃描電容陣列，不同的電容感應(yīng)單元的掃描之間存在時(shí)間間隔，大部分情況下這個(gè)間隔時(shí)間足夠大，以至于可以直接利用這個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此，只需要在這個(gè)掃描時(shí)間間隔內(nèi)，即調(diào)制空閑間隔時(shí)，傳感芯片內(nèi)部的掃描模塊輸出低電平驅(qū)動信號，使得SGND和GND的電平近似相等，這時(shí)傳感芯片內(nèi)部的SPI模塊就能和主控模塊的SPI模塊正常通信。
[0062]進(jìn)一步地，指紋識別傳感器還包括一電阻陣列270，傳感芯片通過該電阻陣列270與主控模塊連接，電阻陣列270中的電阻可以是串聯(lián)電阻、上下拉電阻、上下拉TVS管等。當(dāng)傳感芯片的SGND被調(diào)制為交流方波時(shí)，在通信線上的電壓可能為高壓(本實(shí)例為5.6V，相對于2.8V為高壓)，這可能會對通信接口造成潛在傷害，電阻陣列270則可以避免這個(gè)問題，其電阻值約為20?2000歐姆，視實(shí)際情況而定。
[0063]在某些實(shí)施例中，電阻陣列270也可以省略，傳感芯片直接通過導(dǎo)線與主控模塊連接，此時(shí)在轉(zhuǎn)換電路230調(diào)制驅(qū)動信號時(shí)(即SGND的信號被調(diào)制為方波信號時(shí))，保持通信接口(如本實(shí)施例中的SPI接口)為低電平，則通信線上最高電壓僅2.8V，避免了上述問題。
[0064]進(jìn)一步地，電源260通過一可控的電源開關(guān)280與傳感芯片連接，主控模塊控制電源開關(guān)280的開斷(開通或斷開)，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)換電路230和傳感芯片的電源供電，當(dāng)傳感芯片在調(diào)制空閑時(shí)關(guān)閉或斷開電源開關(guān)280，降低系統(tǒng)功耗。同時(shí)，由于傳感芯片的SGND被調(diào)制為交流方波時(shí)，傳感芯片的復(fù)位RST引腳也被調(diào)制而導(dǎo)致外部復(fù)位異常，此時(shí)可以通過控制電源開關(guān)280，讓傳感芯片重新上電而實(shí)現(xiàn)復(fù)位。電源開關(guān)280可以由晶體三極管或/和場效應(yīng)管構(gòu)成，可以是單個(gè)也可以由多個(gè)組合構(gòu)成，例如可以由PMOS管構(gòu)成。
[0065]進(jìn)一步地，還可以在傳感芯片的SVDD和儲能電容之間連接一低壓差線性穩(wěn)壓器，以提高傳感芯片供電的穩(wěn)定性。
[0066]圖6所示為本發(fā)明的指紋識別傳感器的第二實(shí)施例，本實(shí)施例與第一實(shí)施例的區(qū)別是，傳感芯片通過中繼模塊(Relay Block)連接終端設(shè)備的主控模塊。中繼模塊具有SP1-A和SP1-B兩個(gè)SPI接口，其中SP1-A接口與傳感芯片的SPI接口連接，SP1-B接口與中控模塊的SPI接口連接(當(dāng)然也可以通過其它通信接口連接)。中繼模塊通過SP1-A接口接收傳感芯片發(fā)送的數(shù)據(jù)并緩存，主控模塊通過中繼模塊的SP1-B接口獲取數(shù)據(jù)，例如，中繼模塊根據(jù)主控模塊的命令，通過SP1-B接口將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控模塊。同時(shí)，中繼模塊還接收主控模塊的命令，并根據(jù)主控命令對傳感芯片進(jìn)行控制。
[0067]圖4所示的第一實(shí)施例中，主控模塊需要在電容陣列的掃描時(shí)間間隔內(nèi)(即調(diào)整空閑間隔時(shí))及時(shí)接收傳感芯片的數(shù)據(jù)并處理，而掃描時(shí)間間隔可能不到1ms，對大部分主控系統(tǒng)，這個(gè)實(shí)時(shí)性要求太高難以實(shí)現(xiàn)，限制了實(shí)用范圍。在本實(shí)例中，中繼模塊由MCU (Micro Control Unit，微控制單元)構(gòu)成，MCU具備兩組獨(dú)立的SPI通信接口 SP1-A和SP1-B。M⑶控制SP1-A接口在調(diào)整空閑間隔時(shí)接收傳感芯片的數(shù)據(jù)并緩存，在主控模塊空閑時(shí)根據(jù)主控模塊的命令將數(shù)據(jù)通過SP1-B接口傳輸?shù)街骺啬K，這就大大降低了主控模塊的實(shí)時(shí)性要求，提高了實(shí)用范圍。MCU同時(shí)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)主控模塊對傳感芯片的命令，并控制SW信號。此外，中繼模塊也可以由MCU、FPGA(Field — Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)、Flash(閃存)和FIFO(First In First Out，先入先出緩存器)中的任意一種或至少兩種的組合所構(gòu)成。
[0068]在存在中繼模塊的實(shí)施例中，可以由主控模塊或中繼模塊來控制電源開關(guān)280的開斷。
[0069]圖7所示為本發(fā)明的指紋識別傳感器的第三實(shí)施例，本實(shí)施例與第二實(shí)施例的區(qū)別是，將轉(zhuǎn)換電路230、高速晶體管開關(guān)250、電源開關(guān)280和中繼模塊集成于同一芯片，則指紋識別系統(tǒng)主要由兩顆芯片組成，芯片的外圍電路更簡潔，以適應(yīng)對小尺寸終端設(shè)備的需求。
[0070]圖8所示為本發(fā)明的指紋識別傳感器的第四實(shí)施例，本實(shí)施例將中繼模塊和傳感器單元一起集成于傳感芯片，從而可以進(jìn)一步減小指紋識別系統(tǒng)的尺寸，以適應(yīng)對小尺寸終端設(shè)備的需求。
[0071]本發(fā)明的指紋識別傳感器，不需要驅(qū)動金屬環(huán)便可正常工作，因此無需在終端設(shè)備的表面開孔，只需將傳感器安裝于設(shè)備絕緣蓋板下的某一區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了隱藏式指紋傳感器技術(shù)(Invisible Fingerprint Sensor，簡稱IFS技術(shù))。如圖9顯示了 IFS技術(shù)應(yīng)用于智能手機(jī)的應(yīng)用場景，智能手機(jī)包括一顯示屏蓋板10，中央部分為屏幕顯示區(qū)域20，指紋識別傳感器30則“隱藏”于顯示屏蓋板10下面，無需在顯示屏蓋板10上開孔來安置驅(qū)動金屬環(huán)，因此對顯示屏蓋板10的外觀設(shè)計(jì)影響很小，能