一種指紋檢測電路及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種指紋檢測電路及裝置。該檢測電路包括指紋信號感應(yīng)電路、低頻振蕩電路、門限信號產(chǎn)生電路、電容探測電路及計(jì)數(shù)器。其中：所述指紋信號感應(yīng)電路用于產(chǎn)生指紋感應(yīng)信號，所述指紋信號感應(yīng)電路包括金屬板及感應(yīng)電極陣列；所述低頻振蕩電路的輸出端與所述指紋信號感應(yīng)電路的輸入端連接；所述指紋信號感應(yīng)電路的輸出端與所述電容探測電路的第一輸入端連接，所述門限信號產(chǎn)生電路的輸出端與所述電容探測電路的第二輸入端連接；所述計(jì)數(shù)器的輸入端與所述電容探測電路的輸出端連接。采用本發(fā)明實(shí)施例，能夠降低指紋檢測電路的成本，并且降低了指紋檢測電路的功耗，同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測指紋輸入。
【專利說明】
-種指紋檢測電路及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及指紋檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種指紋檢測電路及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前指紋檢測應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域，通過指紋檢測能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能。在指紋 檢測電路中，通常利用檢測手指接觸指紋感應(yīng)忍片后形成的電容與手指未接觸指紋感應(yīng)忍 片后形成電容的不同，進(jìn)而檢測到用戶是否進(jìn)行了指紋輸入。當(dāng)前常用的指紋檢測忍片中 陣列設(shè)置多個(gè)感應(yīng)電極，感應(yīng)電極上覆蓋隔離層，并且在指紋檢測忍片上設(shè)置金屬環(huán)，由于 手指與感應(yīng)電極形成的電容組件偏小，因此，需要對金屬環(huán)外置升壓電路，從而增加電容組 件的電容量，從而實(shí)現(xiàn)快速檢測到指紋輸入，然而，外置的升壓電路增加了指紋檢測電路的 功耗與指紋檢測電路的電路忍片面積，并且設(shè)置金屬環(huán)增加了封裝成本，綜上所述，上述電 路的功耗較大，并且制作成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種指紋檢測電路及裝置，能夠降低指紋檢測電路的制造成 本，并降低了指紋檢測電路的功耗。
[0004] 本發(fā)明實(shí)施例第一方面提供了一種指紋檢測電路，所述電路可包括：
[0005] 指紋信號感應(yīng)電路、低頻振蕩電路、n限信號產(chǎn)生電路、電容探測電路及計(jì)數(shù)器， 其中：
[0006] 所述指紋信號感應(yīng)電路用于產(chǎn)生指紋感應(yīng)信號，所述指紋信號感應(yīng)電路包括金屬 板及感應(yīng)電極陣列，所述金屬板與所述感應(yīng)電極陣列置于同一平面上；
[0007] 所述低頻振蕩電路的輸出端與所述指紋信號感應(yīng)電路的輸入端連接，所述低頻振 蕩電路用于為所述手指與所述感應(yīng)單元形成的電容進(jìn)行充電；
[0008] 所述指紋信號感應(yīng)電路的輸出端與所述電容探測電路的第一輸入端連接，所述口 限信號產(chǎn)生電路的輸出端與所述電容探測電路的第二輸入端連接；
[0009] 所述口限信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生口限信號；
[0010] 所述電容探測電路用于對比所述指紋信號感應(yīng)電路輸出的所述指紋感應(yīng)信號及 所述口限信號產(chǎn)生電路輸出的所述口限信號，并根據(jù)對比結(jié)果輸出指紋檢測信號；
[0011] 所述計(jì)數(shù)器的輸入端與所述電容探測電路的輸出端連接，所述計(jì)數(shù)器用于對所述 指紋檢測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0012] 作為可選的實(shí)施例，所述金屬板為十字形金屬板，所述十字形金屬板占據(jù)所述感 應(yīng)電極陣列的中間行及中間列。
[0013] 作為可選的實(shí)施例，所述金屬板的尺寸與所述感應(yīng)電極陣列的大小相關(guān)。所述金 屬板的尺寸與感應(yīng)電極陣列中一行與一列感應(yīng)電極占據(jù)的面積相同。
[0014] 作為可選的實(shí)施例，所述金屬板與所述感應(yīng)電極集成一個(gè)感應(yīng)忍片，所述感應(yīng)忍 片通過具備相對介電常數(shù)的絕緣層封裝，所述絕緣層具備的相對介點(diǎn)常數(shù)的取值范圍為4 ~20。
[0015] 作為可選的實(shí)施例，所述口限信號產(chǎn)生電路包括配置電路及電阻網(wǎng)絡(luò)電路，所述 配置電路用于控制所述電阻網(wǎng)絡(luò)電路輸出不同的口限信號。
[0016] 作為可選的實(shí)施例，所述電阻網(wǎng)絡(luò)電路包括多個(gè)可調(diào)電阻，所述多個(gè)可調(diào)電阻串 聯(lián)形成串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路的一端與輸入電平連接，所述串聯(lián)電路的另一端與地連接， 所述調(diào)節(jié)電路的輸出端與所述多個(gè)可調(diào)電阻中的任一個(gè)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)端連接。
[0017] 作為可選的實(shí)施例，所述低頻振蕩電路為環(huán)形振蕩器、弛張振蕩器或LC振蕩器中 的任意一種。
[001引作為可選的實(shí)施例，所述低頻振蕩電路的頻率范圍為100監(jiān)~IOOK監(jiān)。
[0019] 作為可選的實(shí)施例，所述電容探測電路為比較器。
[0020] 本發(fā)明實(shí)施例第二方面公開了一種指紋檢測裝置，該指紋檢測裝置包括本發(fā)明實(shí) 施例第一方面公開的任意一種指紋檢測電路。
[0021] 本發(fā)明實(shí)施例中，指紋檢測電路無需為指紋感應(yīng)電路外設(shè)升壓電路，也能夠滿足 手指與指紋信號感應(yīng)電路之間形成大的電容，從而能夠更加快速的對指紋信號進(jìn)行檢測， 并且整體降低了指紋檢測電路的功耗，本發(fā)明實(shí)施例中將金屬板內(nèi)置于指紋感應(yīng)忍片中， 相較于現(xiàn)有技術(shù)在指紋感應(yīng)忍片上外置金屬環(huán)W增強(qiáng)之間形成的感應(yīng)電容，能夠進(jìn)一步降 低封裝成本。進(jìn)一步的，該內(nèi)置的金屬板能夠防止手指按壓面積較小或指紋按壓僅有部分 感應(yīng)電極而誤觸發(fā)指紋檢測的情況，進(jìn)一步降低了指紋檢測電路的功耗。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附 圖。
[0023] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指紋檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指紋信號感應(yīng)電路的等效示意圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種口限信號產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電阻網(wǎng)絡(luò)電路的等效示意圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電容探測電路的工作時(shí)序示意圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指紋檢測電路的等效示意圖；
[0029] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種指紋檢測電路的等效示意圖；
[0030] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指紋檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā) 明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032] 在說明書及權(quán)利要求中使用了某些詞匯來指稱特定的組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解，硬件制造商可能會用不同的名詞來稱呼同一組件。本說明書及權(quán)利要求書并不W名 稱的差異來作為區(qū)分組件的方式，而是W組件在功能上的差異來作為區(qū)分的準(zhǔn)則。在通篇 說明書及權(quán)利要求中所提及的"包含"為一開放式的用于，故應(yīng)解釋成"包含但不限定于"。 W外，"連接"一詞在此包含任何直接或間接的電氣連接手段。因此，若文中描述第一電路連 接第二電路，則代表該第一電路可直接電氣連接于該第二電路，或通過其他電路或連接手 段間接地電氣連接至第二電路。
[0033] 本發(fā)明實(shí)施例公開了一種指紋檢測電路及裝置。
[0034] 請參閱圖1，圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指紋檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖。該指紋 檢測電路可包括指紋信號感應(yīng)電路100、低頻振蕩電路200、口限信號產(chǎn)生電路300、電容探 測電路400及計(jì)數(shù)器500。
[0035] 其中，指紋檢測電路中包括指紋信號感應(yīng)電路100,該指紋信號感應(yīng)電路100用于 感應(yīng)指紋進(jìn)而產(chǎn)生指紋感應(yīng)信號。
[0036] 具體的，該指紋感應(yīng)電路100可包括金屬板及感應(yīng)電極陣列。指紋感應(yīng)電路100的 等效示意圖可參見圖2,圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開的一種指紋感應(yīng)電路的等效示意圖。
[0037] 如圖2所示，指紋感應(yīng)電路100可包括金屬板101及感應(yīng)電極陣列102。其中，感應(yīng)電 極陣列102包括多個(gè)陣列排布的感應(yīng)電極，其也可作為采集指紋的像素點(diǎn)。該指紋信號感應(yīng) 電路上可覆蓋保護(hù)膜，該保護(hù)膜的厚度為WIi級別。當(dāng)手指接觸保護(hù)膜時(shí)，感應(yīng)電極可采集指 紋不同位置的像素點(diǎn)，進(jìn)而形成指紋圖像，完成指紋采集工作。
[003引本發(fā)明實(shí)施例中，指紋感應(yīng)電路100還可包括金屬板101。該金屬板101與感應(yīng)電極 陣列102置于同一平面上。金屬板101可占據(jù)感應(yīng)電極陣列中的一行與一列，被金屬板占據(jù) 的位置上感應(yīng)電極陣列不再排布感應(yīng)電極，金屬板上不能夠進(jìn)行指紋圖像采集，由于設(shè)置 金屬板而產(chǎn)生的指紋圖像像素采集的缺失點(diǎn)可通過后期軟件算法進(jìn)行彌補(bǔ)。
[0039] 如圖2所示金屬板101的形狀在此可為十字形，金屬板101可占據(jù)感應(yīng)電極陣列中 的一行，如中間行;金屬板101同時(shí)占據(jù)感應(yīng)電極陣列中的一列，如中間列。
[0040] 可選的，上述指紋感應(yīng)電路100可被封裝為一個(gè)指紋感應(yīng)忍片，該指紋感應(yīng)忍片在 指紋感應(yīng)電路上封裝保護(hù)層，該保護(hù)層具備介電常數(shù)。從而，當(dāng)手指接觸該指紋感應(yīng)忍片 時(shí)，指紋感應(yīng)電路100中的金屬板及每一個(gè)感應(yīng)電極可與手指形成不同電容，進(jìn)而形成指紋 感應(yīng)信號傳遞給電容探測電路400。
[0041] 可選的，該金屬板101的尺寸可與感應(yīng)電極陣列102的大小相關(guān)。陣列越大，金屬板 101的尺寸越大。舉例說明，假設(shè)金屬板101的面積為S;感應(yīng)電極陣列的大小為N*M，其中，N 代表感應(yīng)電極陣列的行數(shù)，M代表感應(yīng)電極陣列的列數(shù)。假設(shè)每個(gè)感應(yīng)電極的大小為x*x，即 該感應(yīng)電極的正方形，邊長為XM1;則可通過W下公式計(jì)算出金屬板101的面積S:
[0042] s=(M+N)* 巧 X-1* 巧 x=(M+N-1)*x2 皿2;
[0043] 其中，上述公式計(jì)算出的金屬板面積為該金屬板101占據(jù)感應(yīng)電極陣列102中的一 整行及一整列，當(dāng)然，金屬板101還可僅占據(jù)感應(yīng)電極陣列102的一部分。加設(shè)金屬板占據(jù)行 中的P個(gè)感應(yīng)電極，占據(jù)列中的Q個(gè)感應(yīng)電極，則金屬板101的面積可通過W下公式進(jìn)行計(jì) 算：
[0044] S = (P+Q) *巧X-I *巧X = (P+Q-1)相2 皿2;
[0045] 當(dāng)然，N與M的值可相等，P與Q的值可相等。
[0046] 由上述可知，由于金屬板面積較每個(gè)感應(yīng)電極的面積大很多，則金屬板101與手指 之間形成的電容相較于感應(yīng)電極與手指之間形成的電容大很多，若需要檢測是否手指接觸 指紋信號感應(yīng)電路，則手指與金屬板之間形成的電容Cl可作為指紋信號感應(yīng)電路與手指接 觸形成的電容，而忽略其他感應(yīng)電極與手指接觸形成的電容。該電容Cl可通過W下公式進(jìn) 行計(jì)算：
[0047]
( 1 )
[0048] 其中，EO為真空絕對介電常數(shù)；El為手指與金屬板之間的隔離層具備的介電常數(shù) 值，S為金屬板的面積，dl為該隔離層的厚度。
[0049] 當(dāng)然，在手指與指紋信號感應(yīng)電路未進(jìn)行接觸時(shí)，指紋信號感應(yīng)電路與地之間可 等效一個(gè)電容C2,該電容C2同樣可通過上述公式進(jìn)行計(jì)算，具體的：
[0050]
( 2 )
[0051] 其中，EO為具空絕對介電常數(shù)；E2為地與金屬板之間的保護(hù)層具備的介電常數(shù)值，S 為金屬板的面積，d2為該保護(hù)層的厚度。
[0052] 綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例中的指紋檢測電路無需為指紋感應(yīng)電路外設(shè)升壓電路， 也能夠滿足手指與指紋信號感應(yīng)電路之間形成大的電容，從而能夠更加快速的對指紋信號 進(jìn)行檢測，并且整體降低了指紋檢測電路的功耗，本發(fā)明實(shí)施例中將金屬板內(nèi)置于指紋感 應(yīng)忍片中，相較于現(xiàn)有技術(shù)在指紋感應(yīng)忍片上外置金屬環(huán)W增強(qiáng)之間形成的感應(yīng)電容，能 夠進(jìn)一步降低封裝成本。進(jìn)一步的，該內(nèi)置的金屬板能夠防止手指按壓面積較小或指紋按 壓僅有部分感應(yīng)電極而誤觸發(fā)指紋檢測的情況，進(jìn)一步降低了指紋檢測電路的功耗。
[0053] 低頻振蕩電路200可用于產(chǎn)生低頻脈沖，該低頻脈沖可控制一個(gè)直流源，控制該直 流源為Cl進(jìn)行充電。本發(fā)明實(shí)施例中，手指與指紋信號感應(yīng)電路100進(jìn)行接觸時(shí)，該手指與 指紋信號感應(yīng)電路100可等效為一個(gè)電容Cl及一個(gè)電阻Rf,該電容Cl與電阻Rf串聯(lián)形成串聯(lián) 電路后，該串聯(lián)電路的一端等效為接地，該串聯(lián)電路的另一端與直流源連接，低頻振湯電路 200通過控制該直流源為電容Cl進(jìn)行充電。
[0054] 可選的，低頻振蕩電路200可設(shè)計(jì)為常用的低頻振蕩器，該低頻振蕩器的頻率范圍 可為IOOHz~IOOIfflz;該低頻振蕩器的器性選擇可根據(jù)指紋檢測電路的要求精度進(jìn)行選取， 一般可采用環(huán)形振蕩器、弛張振蕩器或LC振蕩器中的一種，當(dāng)然，在精度要求高的指紋檢測 電路中還可選取晶體振蕩器。振蕩器的頻率選擇可根據(jù)電容Cl的大小，進(jìn)一步，根據(jù)保護(hù)層 的厚度進(jìn)行選取，保護(hù)層的厚度越薄，電容Cl的電容量越大，則要求低頻振蕩器的頻率越 局。
[0055] 通過低頻振蕩電路200為指紋信號感應(yīng)電路100進(jìn)行充電，指紋信號感應(yīng)電路可產(chǎn) 生指紋信號，該指紋信號可輸入至電容探測電路300。并可通過口限信號產(chǎn)生電路400產(chǎn)生 口限信號，該口限信號也可輸入至電容探測電路300,電容探測電路通過對比指紋信號與口 限信號，判斷是否有指紋信息輸入。
[0056] 具體的，指紋信號感應(yīng)電路在未與手指接觸前，指紋信號感應(yīng)電路與地之間可等 效一個(gè)電容C2,該電容C2的一端接地。指紋信號感應(yīng)電路100與手指接觸后，可等效為一個(gè) 感應(yīng)電容Cl及一個(gè)電阻Rf,該電阻Rf-端與感應(yīng)電容Cl 一端連接，電阻Rf另一端接地;感應(yīng) 電容Cl的另一端可與電容C2的一端連接，電容C2的另一端接地。感應(yīng)電容Cl與電容C2的連 接點(diǎn)可連接至電容探測電路的第一輸入端，由于低頻振蕩電路200通過脈沖控制直流源為 感應(yīng)電容Cl進(jìn)行充電，因此，電容探測電路通過第一輸入端檢測到的電壓值為持續(xù)上升的 電壓值。
[0057] 口限信號產(chǎn)生電路300可根據(jù)指紋檢測電路產(chǎn)生不同的口限信號，該口限信號可 為一個(gè)電壓值?？蛇x的，該口限信號產(chǎn)生電路可包括配置電路及電阻網(wǎng)絡(luò)電路。具體可參見 圖3,圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種口限信號產(chǎn)生電路的結(jié)構(gòu)示意圖?？谙扌盘柈a(chǎn)生電路 300可包括配置電路301及電阻網(wǎng)絡(luò)電路302。其中，配置電路301用于控制電阻網(wǎng)絡(luò)電路302 產(chǎn)生不同的口限信號，本發(fā)明實(shí)施例中W 口限電壓為例。配置電路301針對控制電阻網(wǎng)絡(luò)電 路的輸入點(diǎn)不同，進(jìn)而形成不同的口限電壓。具體的，電阻網(wǎng)絡(luò)電路302可包括多個(gè)可調(diào)電 阻，其中，該多個(gè)可調(diào)電阻的連接方式之一為該多個(gè)可調(diào)電阻串聯(lián)。配置電路301的輸出端 可連接任意一個(gè)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)端，即配置電路301可連接任意一個(gè)可調(diào)電阻的抽頭，進(jìn)而 形成不同的口限電壓。
[0058] 電阻網(wǎng)絡(luò)電路302的等效示意圖可參見圖4,圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電阻 網(wǎng)絡(luò)電路的等效示意圖。如圖4所示，該電阻網(wǎng)絡(luò)電路中包括兩個(gè)可調(diào)電阻Rl與R2，Rl與R2 串聯(lián)形成串聯(lián)電路后，該串聯(lián)電路的一端與輸入電壓連接，該串聯(lián)電路的另一端與地連接， 配置電路與Rl的調(diào)節(jié)端連接，用于輸出一種口限信號。當(dāng)然，當(dāng)配置電路與R2的調(diào)節(jié)端連接 時(shí)，該電阻網(wǎng)絡(luò)電路402可輸出另一種口限信號。
[0059] 在本發(fā)明實(shí)施例中，在電阻分壓的方式中，為了控制電流，通常需要選取電阻值較 大的電阻，如圖4所示，若需要把該電阻網(wǎng)絡(luò)電路302的電流控制到IiiA,輸入電壓VDD為 1.8V，則電阻Rl與電阻R2之和則需要大于或等于1.8M Q ;若需要把電阻網(wǎng)絡(luò)電路402的電流 控制到500nA，則電阻Rl與電阻R2之和需要大于或等于3.6MQ。
[0060] 需要說明的是，配置電路401可采用數(shù)字控制或者PAD控制方式，配置電路402連接 電阻網(wǎng)絡(luò)電路402時(shí)，可配置電阻網(wǎng)絡(luò)電路中電阻的抽頭電壓。配置電路的接口可采用SPI 接口或者其他接口進(jìn)行控制。當(dāng)然，配置電路401采用PAD控制方式時(shí)，可通過PAD選擇不同 電位進(jìn)而選擇不同的抽頭電壓輸出。當(dāng)然，配置電路401還可W固定其輸出端在電阻網(wǎng)絡(luò)電 路402中的位置，如配置電路401僅固定在電阻網(wǎng)絡(luò)電路402中一個(gè)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)端上，通 過配置電流的不同，控制電阻網(wǎng)絡(luò)電路402輸出不同的口限電壓。
[0061] 電容探測電路500可將兩端輸入的信號進(jìn)行對比，進(jìn)行輸出對比結(jié)果，并且通過計(jì) 數(shù)器500將該對比結(jié)果輸出為數(shù)字信號，W進(jìn)一步判斷是否檢測到指紋輸入。
[0062] 可選的，電容探測電路500可為一個(gè)比較器，該比較器的器型選擇可根據(jù)指紋檢測 電路的具體需求進(jìn)行選取。若指紋檢測電路對功耗要求比較高，則可選取的比較器功耗低， 比較速度相對較低;若指紋檢測電路對功耗要求比較低，則可選取的比較器功耗較高，但比 較速度快。
[0063] 具體的，電容探測電路500可輸出跳變信號。當(dāng)電容探測電路判斷出Cl與C2串聯(lián)節(jié) 點(diǎn)的電壓大于預(yù)設(shè)電壓闊值時(shí)，則電容探測電路500的輸出由低電平變?yōu)楦唠娖?。?dāng)然，還 可設(shè)置為當(dāng)電容探測電路判斷出Cl與C2串聯(lián)節(jié)點(diǎn)的電壓大于預(yù)設(shè)電壓闊值時(shí)，則電容探測 電路500的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?。本發(fā)明實(shí)施例W第一種方式為例，即電容探測電路輸 出由低電平變?yōu)楦唠娖?，?dāng)充電電壓大于口限電壓時(shí)，則電容探測電路輸出由高電平變回 低電平。計(jì)數(shù)器500對電容探測電路500輸出高電平的時(shí)段進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于手指未接觸時(shí)，低 頻振蕩電路200僅對C2進(jìn)行充電，手指未接觸時(shí)，低頻振蕩電路200對Cl及C2進(jìn)行充電，進(jìn) 而，電容探測電路在兩種情況下產(chǎn)生的高電平的時(shí)長不同，由此計(jì)數(shù)器500對兩種情況的計(jì) 數(shù)數(shù)值不同，因此可根據(jù)計(jì)數(shù)器輸出的數(shù)值判斷是否有指紋輸入。
[0064] 計(jì)數(shù)器500可根據(jù)指紋檢測電路需要的精度確定計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)位數(shù)。如，計(jì)數(shù)器可 為9位計(jì)數(shù)器，當(dāng)然，計(jì)數(shù)器也可為8位、7位或6位計(jì)數(shù)器。
[0065] 可參見圖5,圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電容探測電路的工作時(shí)序示意圖。
[0066] 如圖5所示，圖5說明了低頻振蕩電路200產(chǎn)生的脈沖對等效電容Cl與C2的充電電 壓的影響，并且電容探測電路500根據(jù)兩端輸入的比較結(jié)果輸出跳變信號。
[0067] 具體的，圖5中縱軸代表電壓，橫軸代表時(shí)間。曲線50代表低頻振蕩電路200的輸出 脈沖，曲線51代表口限信號產(chǎn)生電路400產(chǎn)生的口限電壓Vtrig,曲線52代表對Cl與C2的充 電電壓，曲線53代表電容探測電路500的輸出信號。
[0068] 其中，曲線52中的充電電壓在低頻振蕩電路200的脈沖時(shí)長內(nèi)進(jìn)行升壓，即在此時(shí) 長內(nèi)，低頻振蕩電路200對Cl與C2進(jìn)行充電。當(dāng)曲線52代表的充電電壓達(dá)到曲線51代表的口 限電壓Vtrig時(shí)，電容探測電路500的輸出信號（曲線53)輸出高電平。
[0069] 計(jì)數(shù)器500在0~tl時(shí)長內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，具體的，當(dāng)充電電壓達(dá)到口限電壓時(shí)，計(jì)數(shù)器 500停止計(jì)數(shù)，并可將計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零，進(jìn)入下一個(gè)計(jì)數(shù)周期。
[0070] 當(dāng)手指未接觸指紋感應(yīng)電路100時(shí)，等效電容為C2,當(dāng)手指接觸指紋感應(yīng)電路100 時(shí)，等效電容為C2+C1，此時(shí)，電容Cl與電容C2并聯(lián)，低頻振蕩電路200對等效電容C1+C2充電 的充電時(shí)長要大于對等效電容Cl的充電時(shí)長，因此，當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值大于正常計(jì)數(shù)值時(shí)， 表明手指接觸指紋感應(yīng)電路，即檢測到了指紋輸入。
[0071 ]下面通過具體數(shù)值舉例說明計(jì)數(shù)器500的計(jì)算過程。
[007^
( 3 )
[0073] 其中，t為計(jì)數(shù)器的計(jì)算時(shí)長，U取值為口限值Vtrig,表明當(dāng)U達(dá)到Vtrig時(shí)停止計(jì) 數(shù)，當(dāng)手指未接觸指紋感應(yīng)電路100時(shí)，等效電容為C2,結(jié)合上述公式(2)及公式(3)，可計(jì)算 出手指未接觸指紋感應(yīng)電路100時(shí)，計(jì)數(shù)器500算出的數(shù)值；當(dāng)手指接觸指紋感應(yīng)電路100 時(shí)，等效電容為C1+C2,結(jié)合上述公式（1)、公式(2)及公式(3)，可計(jì)算出手指接觸指紋感應(yīng) 電路100時(shí)，計(jì)數(shù)器500算出的數(shù)值。
[0074] 請參見圖6,圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指紋檢測電路的等效示意圖。如圖6所 示，在此情況下，手指未接觸電極板，此時(shí)，指紋信號感應(yīng)電路100可等效為電容C2,電阻Rl 與電阻R2串聯(lián)形成電阻網(wǎng)絡(luò)電路302,配置電路301的輸出端與電阻Rl的調(diào)節(jié)端連接，可通 過電流或連接位置不同控制電阻網(wǎng)絡(luò)電路302輸出不同的口限電壓值，低頻振蕩電路200為 C2充電，當(dāng)對C2的充電電壓達(dá)到口限電壓值時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，此時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出端輸 出未檢測到指紋輸入時(shí)的計(jì)數(shù)值。
[0075] 請參閱圖7,圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種指紋檢測電路的等效示意圖。如圖7 所示，在此情況下，手指接觸電極板，此時(shí)，手指000與指紋信號感應(yīng)電路100可等效為電容 Cl與電阻Rf，電容Cl與電容C2并聯(lián)，電容Cl與電容C2并聯(lián)的一端連接低頻振蕩電路控制的 直流電源，電容C2的另一端接地，電容C1的另一端通過電阻Rf接地。此時(shí)，低頻振蕩電路為 電容Cl與電容C2充電，由于電容Cl與電容C2并聯(lián)增加了需要充電的電量，因此，充電電壓達(dá) 到口限電壓值的時(shí)長大于圖6所示的情況下的時(shí)長。當(dāng)充電電壓達(dá)到口限抵押之時(shí)，計(jì)數(shù)器 停止計(jì)數(shù)，此時(shí)，計(jì)數(shù)器的輸出端輸出檢測到指紋輸入時(shí)的計(jì)數(shù)值。
[0076] 通過上述兩種情況說明，本發(fā)明實(shí)施例僅通過封裝簡單的指紋信號感應(yīng)電路，即 可實(shí)現(xiàn)檢測指紋輸入。本發(fā)明實(shí)施例公開的方式能夠降低指紋檢測電路的成本，并且降低 了指紋檢測電路的功耗，同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速檢測指紋輸入。
[0077] W上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可 W是或者也可W不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可W是或者也可W不是物理單 元，即可W位于一個(gè)地方，或者也可W分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？蒞根據(jù)實(shí)際的需要選擇其 中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性 的勞動的情況下，即可W理解并實(shí)施。
[0078] 本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種指紋檢測裝置，該指紋檢測裝置可包括上述實(shí)施例 中描述的任意一種指紋檢測電路，當(dāng)然，指紋檢測裝置中還可包括其他電路，如指紋信息處 理電路等，在指紋信息處理電路中還可具體包括指紋識別電路，指紋修補(bǔ)電路等。如圖8所 示，圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指紋檢測裝置，該指紋檢測裝置中包括上述指紋檢測電 路801及指紋信息處理電路802。
[0079] W上所述的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實(shí)施 方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種指紋檢測電路，其特征在于，包括指紋信號感應(yīng)電路、低頻振蕩電路、門限信號 產(chǎn)生電路、電容探測電路及計(jì)數(shù)器，其中： 所述指紋信號感應(yīng)電路用于產(chǎn)生指紋感應(yīng)信號，所述指紋信號感應(yīng)電路包括金屬板及 感應(yīng)電極陣列，所述金屬板與所述感應(yīng)電極陣列置于同一平面上； 所述低頻振蕩電路的輸出端與所述指紋信號感應(yīng)電路的輸入端連接，所述低頻振蕩電 路用于為所述手指與所述感應(yīng)單元形成的電容進(jìn)行充電； 所述指紋信號感應(yīng)電路的輸出端與所述電容探測電路的第一輸入端連接，所述門限信 號產(chǎn)生電路的輸出端與所述電容探測電路的第二輸入端連接； 所述門限信號產(chǎn)生電路用于產(chǎn)生門限信號； 所述電容探測電路用于對比所述指紋信號感應(yīng)電路輸出的所述指紋感應(yīng)信號及所述 門限信號產(chǎn)生電路輸出的所述門限信號，并根據(jù)對比結(jié)果輸出指紋檢測信號； 所述計(jì)數(shù)器的輸入端與所述電容探測電路的輸出端連接，所述計(jì)數(shù)器用于對所述指紋 檢測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。2. 如權(quán)利要求1所述電路，其特征在于，所述金屬板為十字形金屬板，所述十字形金屬 板占據(jù)所述感應(yīng)電極陣列的中間行及中間列。3. 如權(quán)利要求1或2所述電路，其特征在于，所述金屬板的尺寸與所述感應(yīng)電極陣列的 大小相關(guān)。4. 如權(quán)利要求1或2所述電路，其特征在于，所述金屬板與所述感應(yīng)電極集成一個(gè)感應(yīng) 芯片，所述感應(yīng)芯片通過具備相對介電常數(shù)的絕緣層封裝，所述絕緣層具備的相對介點(diǎn)常 數(shù)的取值范圍為4~20。5. 如權(quán)利要求1所述電路，其特征在于，所述門限信號產(chǎn)生電路包括配置電路及電阻網(wǎng) 絡(luò)電路，所述配置電路用于控制所述電阻網(wǎng)絡(luò)電路輸出不同的門限信號。6. 如權(quán)利要求5所述電路，其特征在于，所述電阻網(wǎng)絡(luò)電路包括多個(gè)可調(diào)電阻，所述多 個(gè)可調(diào)電阻串聯(lián)形成串聯(lián)電路，所述串聯(lián)電路的一端與輸入電平連接，所述串聯(lián)電路的另 一端與地連接，所述調(diào)節(jié)電路的輸出端與所述多個(gè)可調(diào)電阻中的任一個(gè)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)端 連接。7. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述電路，其特征在于，所述低頻振蕩電路為環(huán)形振蕩器、弛 張振蕩器或LC振蕩器中的任意一種。8. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述電路，其特征在于，所述低頻振蕩電路的頻率范圍為 100HZ~100KHZ。9. 如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述電路，其特征在于，所述電容探測電路為比較器。10. -種指紋檢測裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述指紋檢測電路。
【文檔編號】G06K9/00GK106022270SQ201610345104
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】劉鳴宇, 孫志寶
【申請人】深圳市奔凱安全技術(shù)股份有限公司