本發(fā)明涉及指紋傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于指紋傳感器的信號處理電路。

背景技術(shù)：

目前，指紋傳感器已廣泛應(yīng)用于具有指紋識別功能的客戶端設(shè)備中，所述客戶端設(shè)備例如可以包括移動智能電話、計算機(包括筆記本電腦，臺式電腦)、平板電子設(shè)備、個人數(shù)字助理(pda)或者智能可穿戴設(shè)備等。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電容式指紋傳感器的應(yīng)用示意圖，如圖1所示，手指與指紋傳感器的觸摸絕緣層接觸時，手指與觸摸絕緣層之間形成耦合電容cfinger，由于手指的指紋脊和指紋谷至所述觸摸絕緣層的距離不同，因此，手指各個部分與所述觸摸絕緣層之間形成的耦合電容值也不相同。為了識別手指每個部分的指紋信息，通常將所述觸摸絕緣層分成一個個單元，所述單元組成指紋感測單元陣列。指紋傳感器的重要作用即采集所述指紋感測單元陣列中每個單元的耦合電容值，并根據(jù)所述電容值識別出該單元所對應(yīng)的指紋信息。

基于上述電容傳感器的應(yīng)用方式，下面通過圖2介紹傳統(tǒng)的電容式指紋傳感器的基于電荷轉(zhuǎn)換(chargetransfer)的信號處理方式。如圖2所示，在時鐘ph1相位(即圖2中開關(guān)ph1導(dǎo)通、開關(guān)ph2斷開)，指紋傳感器處于復(fù)位模式。在時鐘ph2相位(即圖2中開關(guān)ph2導(dǎo)通、開關(guān)ph1斷開)，指紋傳感器處于取樣模式，電壓信號vcharge用于減弱或者消除圖1中觸摸絕緣層與導(dǎo)電層之間的寄生電容cs所產(chǎn)生的固定失調(diào)。為了增強差分放大器amp1輸入端的容性負(fù)載，可以在電壓信號vcharge和amp1的反向輸入端接入電容c0，但是，由于耦合電容cfinger的值不固定，導(dǎo)致vcharge和電容c0的取值難以設(shè)置，進而導(dǎo)致電壓信號vcharge并不能完全消除寄生電容cs所帶來的固定失調(diào)。另外，在時鐘ph2相位，某些頻段上電源或者地上產(chǎn)生的噪聲影響到基準(zhǔn)電壓vref，在差分放大器amp1的作用下，將噪聲傳遞至amp1的輸出電壓vo1上，進而影響采樣耦合電容cfinger和基準(zhǔn)電容cref之間的電荷轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致指紋圖像質(zhì)量變差。電源或地上的噪聲一般為共模噪聲，類似圖1中觸摸絕緣層和導(dǎo)電層之間寄生電容cs的影響，但是寄生電容cs為固定值，而電源或地上的共模噪聲具有隨機性。為了避免電源或者地上的共模噪聲對指紋識別傳感器造成的影響，提出一種改進的指紋傳感器的信號處理單元顯得尤為重要。圖3是現(xiàn)有技術(shù)中基于圖2改進的指紋傳感器的信號處理電路結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，圖3相對于圖2的改進點在于將圖2中差分放大器amp2反向輸入端連接的共模電壓vcom替換成固定的參考輸入電路，所述參考輸入電路具有和圖2所示的指紋輸入電路相同的結(jié)構(gòu)。具體在工作過程中，同樣地，可以通過開關(guān)ph1和ph2控制指紋傳感器的復(fù)位模式或者取樣模式。在圖3所示的電路結(jié)構(gòu)中，雖然基準(zhǔn)電壓vref或者其他連接電源或者地的電路模塊依然攜帶有共模噪聲，并且經(jīng)過差分放大器amp3和amp4放大處理，但是第一輸入電路和第二輸入電路均存在相同的共模噪聲，經(jīng)過差分放大器amp5的共模信號抑制之后，可以減弱甚至消除共模噪聲對輸出結(jié)果的影響。但是上述減弱或者消除共模噪聲影響只是基于與指紋輸入電路連接的指紋感測模塊有手指接觸的場景。若指紋輸入電路沒有手指接觸或者手指接觸不充分，則共模噪聲干擾無法通過chargetransfer結(jié)構(gòu)傳遞至差分放大器amp5的輸入端，即使經(jīng)過amp5的差分處理之后，共模噪聲依然無法消除甚至減弱，其效果與圖2所示的傳統(tǒng)的信號處理方式類似。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中亟需一種能夠消除共模噪聲的指紋傳感器的信號處理電路。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單的用于指紋傳感器的信號處理電路，能夠有效地消除共模噪聲的影響。

本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種用于指紋傳感器的信號處理電路，包括：第一輸入電路、第二輸入電路和差分放大器；

所述第一輸入電路用于與所述指紋傳感器的第一指紋感測模塊電性連接，以將所述第一指紋感測模塊生成的第一感測信號提供給所述差分放大器；

所述第二輸入電路用于與所述指紋傳感器的第二指紋感測模塊電性連接，以將所述第二指紋感測模塊生成的第二感測信號提供給所述差分放大器；所述第一指紋感測模塊和所述第二指紋感測模塊為所述指紋傳感器的指紋感測模塊陣列中任意兩個不同的感測模塊；

所述差分放大器包括極性相反且分別與所述第一輸入電路和所述第二輸入電路電性連接的第一輸入端和第二輸入端，以及與所述第一輸入端電性連接的第一信號處理單元，與所述第二輸入端電性連接的第二信號處理單元；所述第一信號處理單元和所述第二信號處理單元相耦合，以將所述第一感測信號和第二感測信號進行差分放大處理，所述差分放大器還包括將所述處理后的信號輸出的輸出端。

進一步地，所述第一信號處理單元、所述第二信號處理單元具有行選擇開關(guān)、列選擇開關(guān)，當(dāng)所述第一信號處理單元、所述第二信號處理單元的行選擇開關(guān)、列選擇開關(guān)均被導(dǎo)通時，所述第一信號處理單元和所述第二信號處理單元耦合生成所述差分放大器。

進一步地，所述行選擇開關(guān)、所述列選擇開關(guān)由數(shù)字電路控制導(dǎo)通或者斷開。

進一步地，所述第一信號處理單元、所述第二信號處理單元中用于放大所述第一感測信號和第二感測信號的輸入晶體管的面積不小于第一預(yù)設(shè)閾值。

進一步地，在所述差分放大器中，所述第一信號處理單元和所述第二信號處理單元共用尾電流源以及輸出負(fù)載。

進一步地，所述第一信號處理單元、所述第二信號處理單元中具有共模反饋回路，所述共模反饋回路用于控制所述尾電流源，以穩(wěn)定所述差分放大器的共模工作電壓。

進一步地，所述輸出端包括用于輸出第一輸出電壓的第一輸出端和輸出第二輸出電壓的第二輸出端，所述第一輸出信號用于確定所述第一指紋感測模塊對應(yīng)的指紋信息，所述第二輸出信號用于確定所述第二感測模塊對應(yīng)的指紋信息。

進一步地，所述信號處理電路還包括：

第一控制模塊，用于啟動所述指紋傳感器工作于復(fù)位功能；

第二控制模塊，用于啟動所述指紋傳感器工作于取樣功能。

進一步地，所述第一指紋感測模塊、所述第二指紋感測模塊還包括相互連接的觸摸絕緣層和導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層與所述第一輸入端、第二輸入端連接；當(dāng)所述指紋傳感器被設(shè)置為取樣模式時，手指或者所述導(dǎo)電層被施加預(yù)設(shè)數(shù)值的電壓，手指觸摸所述觸摸絕緣層時，手指與所述導(dǎo)電層之間產(chǎn)生耦合電容；所述第一指紋感測模塊、所述第二指紋感測模塊分別基于所述施加的電壓生成與所述耦合電容值相匹配的所述第一感測信號和所述第二感測信號。

進一步地，當(dāng)所述指紋傳感器被設(shè)置為復(fù)位模式時，在所述第一輸入端和所述第二輸入端施加固定電壓，以調(diào)整所述差分放大器的電路工作點。

進一步地，所述第一控制模塊包括：

兩個反饋電容，所述反饋電容的一端分別連接于所述第一輸入端、第二輸入端，另一端分別與所述輸出端連接；

兩個第一復(fù)位開關(guān)，所述第一復(fù)位開關(guān)分別連接于所述反饋電容的兩端；

兩個第二復(fù)位開關(guān)，所述第二復(fù)位開關(guān)的一端相互連接，另一端分別與所述第一輸入端、第二輸入端連接；

兩個第三復(fù)位開關(guān)，所述第三復(fù)位開關(guān)的一端分別與所述第一指紋感測模塊、第二指紋感測模塊連接，另一端分別接地；

所述第一復(fù)位開關(guān)、第二復(fù)位開關(guān)、第三復(fù)位開關(guān)的導(dǎo)通或者斷開一致。

進一步地，所述第二控制模塊包括：

兩個取樣開關(guān)，所述取樣開關(guān)的一端分別與所述第一指紋感測模塊、第二指紋感測模塊連接，另一端分別與所述第一輸出端、第二輸入端連接。

進一步地，所述第一輸入電路包括第一加法器，所述第一加法器分別與所述第一指紋感測模塊以及所述第一指紋感測模塊相鄰的指紋感測模塊電性連接，用于對所述第一感測信號以及所述第一指紋感測模塊相鄰的指紋感測模塊生成的感測信號進行求和計算，生成第一求和感測信號；

對應(yīng)地，所述第二輸入電路包括第二加法器，所述第二加法器分別與所述第二指紋感測模塊以及所述第二指紋感測模塊相鄰的指紋感測模塊電性連接，用于對所述第二感測信號以及所述第二指紋感測模塊相鄰的指紋感測模塊生成的感測信號進行求和計算，生成第二求和感測信號；

相應(yīng)地，所述第一信號處理單元和所述第二信號處理單元相耦合，以將所述第一求和感測信號和第二求和感測信號進行差分放大處理。一種指紋傳感器，所述指紋傳感器包括權(quán)利要求1-12中任意一項所述的信號處理電路，其中，所述指紋感測模塊的數(shù)量與所述信號處理單元的數(shù)量相匹配。

進一步地，所述指紋傳感器中包括預(yù)設(shè)數(shù)量的尾電流源、輸出負(fù)載，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于所述信號處理單元的數(shù)量。

一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備中包括指紋傳感器，所述指紋傳感器包括權(quán)利要求1-12中任意一項所述的信號處理電路。

進一步地，所述電子設(shè)備中具有快速充電的功能。

進一步地，所述電子設(shè)備包括下述中的任意一種：移動智能電話、筆記本電腦、臺式電腦、平板電子設(shè)備、個人數(shù)字助理(pda)、智能可穿戴設(shè)備。

本申請?zhí)峁┑挠糜谥讣y傳感器的信號處理電路，可以利用指紋傳感器中的信號處理單元，將任意的兩個信號處理單元耦合成差分放大器，所述差分放大器具有一定的增益，可以對微弱的感測信號進行放大，還可以減弱或者消除電路中電源或地帶來的共模噪聲。對于電容式傳感器，還可以減弱或者消除觸摸絕緣層與導(dǎo)電層之間的寄生電容cs帶來的失調(diào)影響。另外，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的信號處理電路結(jié)構(gòu)，連接至差分放大器輸入端的兩個輸入電路均連接至指紋感測模塊，手指是否接觸或者充分接觸所述手指接觸面對差分放大器消除共模噪聲或者失調(diào)等沒有較大的影響。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中電容式指紋傳感器的應(yīng)用示意圖；

圖2是傳統(tǒng)的電容式指紋傳感器的基于電荷轉(zhuǎn)換的信號處理電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是現(xiàn)有技術(shù)中基于圖2改進的指紋傳感器的信號處理電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本申請?zhí)峁┑男盘柼幚黼娐返哪K結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本申請?zhí)峁┑男盘柼幚黼娐返囊环N電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5的所述指紋傳感器在ph2相位時的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是圖5所示指紋傳感器在ph1相位時的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本申請?zhí)峁┑男盘柼幚黼娐返牧硪环N電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本申請?zhí)峁┑男盘柼幚韱卧碾娐方Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本申請?zhí)峁┑牟罘址糯笃鞯囊粋€實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本申請?zhí)峁┑男盘柼幚黼娐返牧硪环N電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說明，應(yīng)理解這些實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。

下面介紹本申請技術(shù)方案的技術(shù)環(huán)境，目前，很多智能手機等客戶端設(shè)備可以支持高電壓和/或大電流充電模式，高電壓和/或大電流充電模式的一個優(yōu)點在于能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。客戶端設(shè)備利用高電壓和/或大電流充電模式進行充電時，充電器的電源或者地上的噪聲容易干擾客戶端設(shè)備的電源和地，從而影響到指紋傳感器的正常工作狀態(tài)。在一個典型的應(yīng)用環(huán)境中，用戶手機的充電器為高電壓充電模式，還具有指紋傳感器，在對手機進行充電時，當(dāng)用戶使用指紋進行手機界面解鎖、支付等操作時，發(fā)現(xiàn)手機無法識別指紋，導(dǎo)致用戶無法完成手機界面解鎖、支付等操作。

基于上述的技術(shù)環(huán)境，本申請?zhí)峁┑挠糜谥讣y傳感器的信號處理電路可以在具有指紋傳感器的客戶端設(shè)備在進行高電壓和/或大電流充電時，去除由于高電壓和/或大電流充電而導(dǎo)致的噪聲干擾，使得客戶端設(shè)備即使在進行高電壓和/或大電流充電時，也能夠進行指紋識別，保證客戶端設(shè)備指紋識別功能的正常使用。

下面請參閱圖4，具體介紹本申請的技術(shù)方案。如圖4所示，本申請實施方式中提供的用于指紋傳感器的信號處理電路可以包括：第一輸入電路402、第二輸入電路404和差分放大器405。

所述第一輸入電路402用于與所述指紋傳感器的第一指紋感測模塊401電性連接，以將所述第一指紋感測模塊401生成的第一感測信號提供給所述差分放大器405。

所述第二輸入電路404用于與所述指紋傳感器的第二指紋感測模塊403電性連接，以將所述第二指紋感測模塊403生成的第二感測信號提供給所述差分放大器405；所述第一指紋感測模塊401和所述第二指紋感測模塊403為所述指紋傳感器的指紋感測模塊陣列408中任意兩個不同的感測模塊。

所述差分放大器405包括極性相反且分別與所述第一輸入電路402和所述第二輸入電路404電性連接的第一輸入端和第二輸入端，以及與所述第一輸入端電性連接的第一信號處理單元406，與所述第二輸入端電性連接的第二信號處理單元407；所述第一信號處理單元406和所述第二信號處理單元407相耦合，以將所述第一感測信號和第二感測信號進行差分放大處理，所述差分放大器405還包括將所述處理后的信號輸出的輸出端。

本實施例中，所述指紋感測模塊陣列408可以包括多個感測模塊，例如所述指紋感測模塊陣列可以包括64×64、128×128、50×50、120×60等多種數(shù)量規(guī)格的感測模塊。在本申請的一個實施例中，所述感測模塊可以具有手指接觸面，所述手指接觸面例如可以包括圖1所示的觸摸絕緣層。當(dāng)手指接觸所述手指接觸面時，手指與所述手指接觸面之間產(chǎn)生一定的物理量變化。例如，若所述指紋傳感器為電容式傳感器時，手指觸摸所述手指接觸面時，手指與所述手指接觸面之間產(chǎn)生耦合電容的變化。若所述指紋傳感器為光學(xué)傳感器時，手指與所述手指接觸面之間產(chǎn)生光線明暗的變化?；诖?，所述感測模塊可以用于采集所述物理量變化，并將所述物理量變化轉(zhuǎn)化成感測信號，所述感測信號例如可以包括易于處理的電壓信號。而本申請中的所述第一指紋感測模塊401和所述第二指紋感測模塊403為所述指紋傳感器的指紋感測模塊陣列408中任意兩個不同的感測模塊。

本實施例中的所述第一輸入電路402和所述第二輸入電路404具有信號傳遞的作用，一端分別與所述第一指紋感測模塊401、第二指紋感測模塊403電性連接，另一端分別與差分放大器405的正向輸入端和反向輸入端連接。具體用于將第一指紋感測模塊401生成的第一感測信號、第二指紋感測模塊403生成的第二感測信號提供給所述差分放大器405。

本實施例中的信號處理單元與所述指紋感測模塊陣列408中的感測模塊可以具有一一對應(yīng)的關(guān)系，所述第一信號處理單元406、第二信號處理單元407可以分別對應(yīng)于所述第一指紋感測模塊401和所述第二指紋感測模塊403。所述第一信號處理單元406和所述第二信號處理單元407可以耦合成所述差分放大器405。所述差分放大器405用于將所述第一感測信號和所述第二感測信號進行差分放大處理，并輸出所述處理之后的信號。具體地，所述差分放大器405具有一定的增益，可以對微弱的感測信號進行放大，另外，相對于圖3所示的差分放大器單端輸入的結(jié)構(gòu)，本實施例中的所述第一輸入電路402和所述第二輸入電路404同時接入所述差分放大器405的正、負(fù)兩端，形成雙端輸入的結(jié)構(gòu)，對于電容式傳感器，不僅可以減弱或者消除觸摸絕緣層與導(dǎo)電層之間的寄生電容cs帶來的失調(diào)影響，還可以減弱或者消除電路中電源或地帶來的共模噪聲。同時，所述第一輸入電路402和所述第二輸入電路404均為連接指紋感測模塊的輸入電路，手指是否接觸或者充分接觸所述手指接觸面對差分放大器405消除共模噪聲或者失調(diào)等沒有較大的影響。

本申請?zhí)峁┑挠糜谥讣y傳感器的信號處理電路，可以利用指紋傳感器中的信號處理單元，將任意的兩個信號處理單元耦合成差分放大器，所述差分放大器具有一定的增益，可以對微弱的感測信號進行放大，還可以減弱或者消除電路中電源或地帶來的共模噪聲。對于電容式傳感器，還可以減弱或者消除觸摸絕緣層與導(dǎo)電層之間的寄生電容cs帶來的失調(diào)影響。另外，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的信號處理電路結(jié)構(gòu)，連接至差分放大器輸入端的兩個輸入電路均連接至指紋感測模塊，手指是否接觸或者充分接觸所述手指接觸面對差分放大器消除共模噪聲或者失調(diào)等沒有較大的影響。

在一個具體的示例中，為了清楚的示出本方案的細(xì)節(jié)，因此非限制性地將指紋傳感器構(gòu)建為電容式指紋傳感器，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到，本方案的指紋傳感器可以任何感應(yīng)方式的傳感器。下面通過電容式指紋傳感器的信號走向流程說明本申請?zhí)峁┑男盘柼幚黼娐贰?/p>

一指紋傳感器具有由64×64個指紋感測模塊組成的指紋感測模塊陣列，其中每個指紋感測模塊均有供用戶手指接觸的手指接觸面。當(dāng)手指觸摸所述手指接觸面時，手指與所述手指接觸面之間產(chǎn)生耦合電容的變化。所述感測模塊采集所述耦合電容，并將所述耦合電容轉(zhuǎn)換成易于處理的感測信號，所述感測信號例如可以包括電壓信號、電流信號等。

對應(yīng)地，所述指紋傳感器具有64×64個信號處理單元與所述64×64個指紋感測模塊進行一一對應(yīng)，每個信號處理單元處理得到的輸出數(shù)據(jù)即為與之對應(yīng)的指紋感測模塊所采集的指紋信息。如上所述，共模噪聲可以通過電源或者地干擾所述指紋干擾模塊、所述輸入電路、所述信號處理單元等等。為了能夠減弱甚至去除所述共模噪聲，由于每個信號處理單元的結(jié)構(gòu)相同，因此可以將64×64個信號處理單元中的任意兩個耦合成差分放大器，所述差分放大器不僅可以對微弱的感測信號進行放大處理，還可以抑制共模噪聲，消除失調(diào)影響。

在另一個具體示例中，用戶手機的充電器為高電壓充電模式，還具有指紋傳感器，如以上技術(shù)環(huán)境所述，在對手機進行充電時，當(dāng)用戶使用指紋進行手機界面解鎖、支付等操作時，發(fā)現(xiàn)手機無法識別指紋，導(dǎo)致用戶無法開啟手機界面或者使用指紋進行支付等。

基于上述技術(shù)環(huán)境，安裝于用戶手機中的用于指紋傳感器的信號處理電路可以在手指觸摸手機的按鍵時，開啟手機中指紋傳感器，使得所述指紋傳感器開始采集用戶的指紋信息。手機按鍵對應(yīng)于所述指紋感測模塊的手指接觸面，當(dāng)手指觸摸手機按鍵時，手指與手機按鍵下方的金屬片(即圖1中的導(dǎo)電層)之間產(chǎn)生耦合電容，此時，所述信號處理電路可以采集所述耦合電容，并將所述耦合電容轉(zhuǎn)換成電壓信號或者電流信號之后傳遞給手機內(nèi)部的差分放大器。該差分放大器由任意兩個信號處理單元耦合而成，所述差分放大器不僅可以對微弱的感測信號進行放大處理，還可以抑制共模噪聲，消除失調(diào)影響。

因此，即使在對手機進行快速充電時，所述信號處理單元也能夠進行指紋識別，減弱因快速充電而導(dǎo)致的共模噪聲的影響，提高指紋識別成像的準(zhǔn)確性，保證手機指紋識別功能的正常使用，從而進一步提高手機處理的準(zhǔn)確性以及用戶對手機的體驗感。

在本申請的一個實施例中，如圖4所示，所述輸出端可以包括用于輸出第一輸出電壓的第一輸出端和輸出第二輸出電壓的第二輸出端，所述第一輸出信號可以用于確定所述第一指紋感測模塊401對應(yīng)的指紋信息，所述第二輸出信號可以用于確定所述第二指紋感測模塊403對應(yīng)的指紋信息。

本實施例中的第一輸出信號、第二輸出信號可以直接用于確定所述第一指紋感測模塊401、第二指紋感測模塊403對應(yīng)的指紋信息。例如，所述第一輸出信號、第二輸出信號均為電壓值時，當(dāng)所述第一輸出信號在第一預(yù)設(shè)電壓值范圍內(nèi)時，確定所述第一指紋感測模塊401的指紋信息為指紋谷；當(dāng)在第二預(yù)設(shè)電壓值范圍內(nèi)時，確定所述第一指紋感測模塊401的指紋信息為指紋脊，根據(jù)所述指紋信息可以對指紋進行成像。具體的第一輸出信號、第二輸出信號的處理可以在圖4所示的數(shù)據(jù)讀取電路中實現(xiàn)。例如，所述數(shù)據(jù)讀取電路可以包括可編程增益放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等。相對于圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)中的信號處理電路生成的vo1和vo2由于存在共模噪聲干擾而不能用來直接確定指紋信息，本實施例中的信號處理結(jié)構(gòu)只需要一級差分放大器，即可以放大感測信號、減弱甚至消除共模噪聲和失調(diào)。

如圖4所示在本申請的一個實施例中，所述信號處理電路還可以包括：

第一控制模塊，用于啟動所述指紋傳感器工作于復(fù)位功能；

第二控制模塊，用于啟動所述指紋傳感器工作于取樣功能。

本實施例中，所述復(fù)位模式主要用于對所述指紋傳感器進行參數(shù)重置，所述取樣模式主要用于對指紋信息進行采集。通過所述第一控制模塊和所述第二控制模塊完成所述指紋傳感器兩種工作模式的切換。

在本申請的一個實施例中，圖5是本申請?zhí)峁┑男盘柼幚黼娐返囊环N實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，所述第一控制模塊可以包括：

兩個反饋電容cref，所述反饋電容cref分別連接于所述第一輸入端與所述第一輸出端、第二輸入端與所述第二輸出端之間；

兩個第一復(fù)位開關(guān)ph1-1，所述第一復(fù)位開關(guān)ph1-1分別連接于所述反饋電容cref的兩端；

兩個第二復(fù)位開關(guān)ph1-2，所述第二復(fù)位開關(guān)ph1-2的一端相互連接，另一端分別與所述第一輸入端、第二輸入端連接；

兩個第三復(fù)位開關(guān)ph1-3，所述第三復(fù)位開關(guān)ph1-3的一端分別與所述第一指紋感測模塊401、第二指紋感測模塊403連接，另一端分別接地；

所述第一復(fù)位開關(guān)ph1-1、第二復(fù)位開關(guān)ph1-2、第三復(fù)位開關(guān)ph1-3的導(dǎo)通或者斷開一致。

在本申請的另一個實施例中，所述第二控制模塊可以包括：

兩個取樣開關(guān)ph2，所述取樣開關(guān)ph2的一端分別與所述第一指紋感測模塊401、第二指紋感測模塊403連接，另一端分別與所述第一輸出端、第二輸入端連接。

本申請中，可以通過四組開關(guān)控制所述指紋傳感器的取樣模式，其中三組復(fù)位開關(guān)，分別為第一復(fù)位開關(guān)ph1-1、第二復(fù)位開關(guān)ph1-2、第三復(fù)位開關(guān)ph1-3，一組取樣開關(guān)ph2。其中所述第一復(fù)位開關(guān)ph1-1、第二復(fù)位開關(guān)ph1-2、第三復(fù)位開關(guān)ph1-3可以由同一控制信號控制，以保證這三組開關(guān)的導(dǎo)通或者關(guān)閉的一致性。當(dāng)三組復(fù)位開關(guān)導(dǎo)通，一組采樣開關(guān)斷開時，所述指紋傳感器處于復(fù)位模式，所述復(fù)位模式主要用于對所述指紋傳感器進行信息重置；相反地，當(dāng)三組復(fù)位開關(guān)斷開，一組采樣開關(guān)導(dǎo)通時，所述指紋傳感器處于取樣模式，所述取樣模式主要用于對指紋信息進行采集。

當(dāng)手指觸摸所述指紋感測模塊的手指接觸面時，指紋傳感器或者指紋傳感器所在設(shè)備可以感測到手機的接觸，此時，可以通過固定頻率的時鐘信號控制所述四組開關(guān)，使得所述指紋傳感器在復(fù)位模式和取樣模式進行切換。

在本申請的一個實施例中，所述第一指紋感測模塊401、所述第二指紋感測模塊403還包括相互連接的觸摸絕緣層和導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層與所述第一輸入端、第二輸入端連接；當(dāng)所述指紋傳感器處于取樣模式時，導(dǎo)通所述取樣開關(guān)ph2，斷開所述第一復(fù)位開關(guān)ph1-1、第二復(fù)位開關(guān)ph1-2、第三復(fù)位開關(guān)ph1-3，手指被施加預(yù)設(shè)數(shù)值的電壓，手指觸摸所述觸摸絕緣層時，手指與所述導(dǎo)電層之間產(chǎn)生耦合電容(參考圖1)；所述第一指紋感測模塊401、所述第二指紋感測模塊403分別基于所述施加的電壓生成與所述耦合電容值相匹配的所述第一感測信號和所述第二感測信號。

本實施例中，所述第一指紋感測模塊401、所述第二指紋感測模塊403還包括相互連接的觸摸絕緣層和導(dǎo)電層。所述觸摸絕緣層例如可以包括圖1所示的觸摸絕緣層，所述觸摸絕緣層可以包括聚酰亞胺基質(zhì)中的鈦酸鋇、氧化物、氮化物、碳化物、玻璃、陶瓷、藍(lán)寶石的薄膜等類型的介電材料。所述導(dǎo)電層例如可以包括金屬層等導(dǎo)電材料。當(dāng)手指觸摸所述觸摸絕緣層時，手指與所述導(dǎo)電層之間形成耦合電容。

圖6是圖5的所述指紋傳感器在ph2相位時的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖5中的驅(qū)動電壓vdriver可以為具有固定頻率的方波信號，所述方波信號的周期與開關(guān)信號ph1-1、ph1-2、ph1-3和ph2的時鐘周期相一致。當(dāng)開關(guān)信號ph1-1、ph1-2、ph1-3導(dǎo)通、ph2斷開時，所述信號處理電路處于復(fù)位模式，對應(yīng)地，驅(qū)動電壓vdriver提供低電平0；當(dāng)開關(guān)信號ph1-1、ph1-2、ph1-3斷開、ph2導(dǎo)通時，所述信號處理電路處于取樣模式，對應(yīng)地，驅(qū)動電壓vdriver提供高電平vhigh。驅(qū)動電壓vdriver可以通過金屬環(huán)等導(dǎo)電裝置將高電平vhigh施加于手指上，由于人體具有導(dǎo)電功能，所述高電平vhigh能夠通過手指與導(dǎo)電層形成的耦合電容在導(dǎo)電層的一端生成與所述耦合電容值相匹配的所述第一感測信號和所述第二感測信號。

在本申請的一個實施例中，當(dāng)所述指紋傳感器處于復(fù)位模式時，當(dāng)所述指紋傳感器處于復(fù)位模式時斷開所述取樣開關(guān)ph2，導(dǎo)通所述第一復(fù)位開關(guān)ph1-1、第二復(fù)位開關(guān)ph1-2、第三復(fù)位開關(guān)ph1-3，在所述第一輸入端和所述第二輸入端施加固定電壓，以調(diào)整所述差分放大器405的電路工作點。

圖7是圖5所示指紋傳感器在ph1相位時的電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，當(dāng)所述指紋傳感器處于復(fù)位模式時，所述差分放大器405的正向輸入端和反向輸入端短接。本實施例中，可以在所述差分放大器405的輸入端接入固定電壓vcom，所述固定電壓vcom用于調(diào)整所述查分放大器的電路工作點，以使所述指紋傳感器在從復(fù)位模式切換至取樣模式的時候，能夠快速進入穩(wěn)定狀態(tài)。

在本申請的另一個實施例中，圖8是本申請?zhí)峁┑男盘柼幚黼娐返囊环N實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示，所述第一控制模塊可以包括：

兩個反饋電容cref，所述反饋電容cref分別連接于所述第一輸入端與所述第一輸出端、第二輸入端與所述第二輸出端之間。

兩個第一復(fù)位開關(guān)ph1-1，所述第一復(fù)位開關(guān)ph1-1分別連接于所述反饋電容cref的兩端。

兩個第二復(fù)位開關(guān)ph1-2，所述第二復(fù)位開關(guān)ph1-2的一端相互連接，另一端分別與所述第一輸入端、第二輸入端連接。

兩個第三復(fù)位開關(guān)ph1-3，所述第三復(fù)位開關(guān)ph1-3的一端分別與所述第一指紋感測模塊401、第二指紋感測模塊403連接，另一端分別接基準(zhǔn)電壓。

所述第一復(fù)位開關(guān)ph1-1、第二復(fù)位開關(guān)ph1-2、第三復(fù)位開關(guān)ph1-3的導(dǎo)通或者斷開一致。

在本申請的另一個實施例中，所述第二控制模塊可以包括：

兩個第一取樣開關(guān)ph2，所述取樣開關(guān)ph2的一端分別與所述第一指紋感測模塊401、第二指紋感測模塊403連接，另一端分別與所述第一輸出端、第二輸入端連接。

本實施中，在復(fù)位模式，開關(guān)信號ph1-1、ph1-2、ph1-3導(dǎo)通、ph2斷開，此時，基準(zhǔn)電壓給電容cin1充電，這樣，電容cin1的一端具有一定數(shù)值的電壓值。在取樣模式，開關(guān)信號ph1-1、ph1-2、ph1-3斷開、ph2導(dǎo)通，此時，電容cin1上的電壓值在所述導(dǎo)電層上施加電壓，這樣，當(dāng)手指觸摸所述觸摸絕緣層時，手指與所述導(dǎo)電層之間同樣可以產(chǎn)生耦合電容，所述耦合電容包含于所述cin1中；所述第一指紋感測模塊401、所述第二指紋感測模塊403分別基于所述施加的電壓生成與所述耦合電容值相匹配的所述第一感測信號和所述第二感測信號。

在本申請的一個實施例中，所述第一信號處理單元406、所述第二信號處理單元407可以具有行選擇開關(guān)、列選擇開關(guān)，當(dāng)所述第一信號處理單元406、所述第二信號處理單元407的行選擇開關(guān)、列選擇開關(guān)均被導(dǎo)通時，所述第一信號處理單元406和所述第二信號處理單元407耦合生成所述差分放大器405。

本實施例中，單個的所述第一信號處理單元406、所述第二信號處理單元407的主要作用在于對微弱的第一感測信號、第二感測信號進行放大處理。在將所述第一信號處理單元406、所述第二信號處理單元407耦合成差分放大器405之后，所述差分放大器405不僅可以放大感測信號，還可以減弱或者消除共模噪聲和失調(diào)。如圖9所示，本申請?zhí)峁┮环N結(jié)構(gòu)簡單的信號處理單元的電路結(jié)構(gòu)，其中mos1為輸入晶體管，主要用于接收感測信號、放大感測信號，晶體管mos2為行選擇開關(guān)、晶體管mos3為列選擇開關(guān)，mos2、mos3的輸入端(即柵極)均被施加大于預(yù)設(shè)閾值的電壓之后，mos2、mos3均被導(dǎo)通，此時對應(yīng)的信號處理單元即被選擇。當(dāng)然，行選擇開關(guān)、列選擇開關(guān)的實現(xiàn)方式不限于上述mos晶體管，例如也可以為三極管等，本申請在此不做限制。

基于此，在本申請的一個實施例中，所述行選擇開關(guān)、所述列選擇開關(guān)可以由數(shù)字電路控制導(dǎo)通或者斷開。

本實施例中，可以通過數(shù)字電路控制所述行選擇開關(guān)、所述列選擇開關(guān)的導(dǎo)通或者斷開，由于數(shù)字電路控制方式相對于模擬電路控制方式噪聲小、速度快，可以降低開關(guān)過程中的噪聲、提高指紋信息處理的效率。

在本申請的一個實施例中，所述第一信號處理單元406、所述第二信號處理單元407中用于放大所述第一感測信號和第二感測信號的輸入晶體管的面積可以不小于第一預(yù)設(shè)閾值。

本實施例中，通過對比圖4和圖3可以發(fā)現(xiàn)，本申請中的信號處理電路結(jié)構(gòu)相對而言簡單許多，具體地在后續(xù)的集成電路版圖設(shè)計中，電路占用芯片面積也會減小很多，一方面可以降低流片成本，另一方面還可以給部分晶體管的尺寸設(shè)計的優(yōu)化留有余地。本實施例中，可以增大所述第一信號處理單元406、所述第二信號處理單元407中輸入晶體管(如圖9中的晶體管mos1)的尺寸，使得輸入晶體管的面積不小于第一預(yù)設(shè)閾值。在模擬ic領(lǐng)域，輸入晶體管面積的增大，不僅可以降低集成電路工藝的失調(diào)，還可以大大降低噪聲的影響。因此，在基于本申請?zhí)峁┑男盘柼幚黼娐方Y(jié)構(gòu)簡單的基礎(chǔ)上，增大輸入管的尺寸，有利于降低工藝失調(diào)和噪聲的影響。

在本申請的一個實施例中，在所述差分放大器405中，所述第一信號處理單元406和所述第二信號處理單元407可以共用尾電流源以及輸出負(fù)載。

圖10是本申請?zhí)峁┑牟罘址糯笃?05的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖10所示，所述第一信號處理單元406和所述第二信號處理單元407可以共用尾電流源及輸出負(fù)載。本實施例中，所述尾電流源、所述輸出負(fù)載均可以通過mos晶體管實現(xiàn)，也可以通過三極管等實現(xiàn)，本申請在此不做限制。如上所述，指紋感測模塊陣列中的模塊數(shù)量很多，對應(yīng)地，信號處理單元的數(shù)量也很龐大，若每個信號處理單元均接入單獨的尾電流以及輸出負(fù)載，必將導(dǎo)致芯片面積成本的極大消耗。共用尾電流或者輸出負(fù)載可以大大降低芯片設(shè)計成本。

進一步地，本實施例中，還可以在信號輸出的過程中，每次只有n個差分放大器，即2n個指紋感測模塊指紋信息的輸出，如n為8、10、16等。這樣，在不影響指紋成像的情況下，還可以進一步降低芯片的面積。

在本申請的一個實施例中，所述第一信號處理單元406、所述第二信號處理單元407中具有共模反饋回路，所述共模反饋回路用于控制所述尾電流源，以穩(wěn)定所述差分放大器405的共模工作電壓。

本實施例中，所述尾電流源決定所述差分放大器405共模工作電壓的穩(wěn)定性，為了使得尾電流源保持穩(wěn)定，可以在所述第一信號處理單元406、所述第二信號處理單元407中設(shè)置共模反饋回路，以控制所述尾電流源，從而進一步穩(wěn)定所述差分放大器405的共模工作電壓。

在本申請的一個實施例中，所述第一輸入電路可以包括第一加法器，所述第一加法器分別與所述第一指紋感測模塊以及所述第一指紋感測模塊相鄰的指紋感測模塊電性連接，用于對所述第一感測信號以及所述第一指紋感測模塊相鄰的指紋感測模塊生成的感測信號進行求和計算，生成第一求和感測信號；

對應(yīng)地，所述第二輸入電路可以包括第二加法器，所述第二加法器分別與所述第二指紋感測模塊以及所述第二指紋感測模塊相鄰的指紋感測模塊電性連接，用于對所述第二感測信號以及所述第二指紋感測模塊相鄰的指紋感測模塊生成的感測信號進行求和計算，生成第二求和感測信號；

相應(yīng)地，所述第一信號處理單元和所述第二信號處理單元相耦合，以將所述第一求和感測信號和第二求和感測信號進行差分放大處理。

本實施例中，可以在對第一感測信號、第二感測信號進行差分處理之前，分別對所述第一感測信號、第二感測信號及其相鄰感測模塊生成的感測信號進行平均處理，以提升感測信號的數(shù)據(jù)一致性。具體可以參考如圖11所示的示意圖，在指紋感測模塊陣列408中，指紋感測模塊(m，n)位于所述指紋感測模塊陣列408的第m行第n列，若假設(shè)所述指紋感測模塊(m，n)生成的第一感測信號為finger(m，n)，與指紋感測模塊(m，n)相鄰的指紋感測模塊指紋感測模塊(m，n+1)、指紋感測模塊(m+1，n)、指紋感測模塊(m+1，n+1)生成的感測信號分別為finger(m，n+1)、finger(m+1，n)、finger(m+1，n+1)，則進行求和計算之后，生成的第一求和感測信號為finger(m，n)+finger(m，n+1)+finger(m+1，n)+finger(m+1，n+1)。相對應(yīng)地，所述第二輸入電路的處理方式與所述第一輸入電路的處理方式相同，在此不做贅述。此后，可以將生成的所述第一求和感測信號和所述第二求和感測信號分別輸入至所述第一信號處理單元和所述第二信號處理單元，以對所述第一求和感測信號和第二求和感測信號進行差分放大處理。

需要說明的是，在進行求和計算的過程中，可以對所述第一指紋感測模塊的全部或者部分相鄰指紋感測模塊生成的感測信號進行計算，本申請在此不做限制。

本實施例中，可以在進行差分放大之前，將指紋感測模塊生成的感測信號與其相鄰的指紋感測模塊生成的感測信號進行平均處理，可以增強感測信號的數(shù)據(jù)一致性、提高指紋成像的精度。

基于上述用于指紋傳感器的信號處理電路，本申請另一方面還提供一種指紋傳感器，所述指紋傳感器可以包括上述任一實施例所述的信號處理電路，其中，所述指紋感測模塊的數(shù)量與所述信號處理單元的數(shù)量相匹配。

進一步地，所述指紋傳感器中可以包括預(yù)設(shè)數(shù)量的尾電流源、輸出負(fù)載，所述預(yù)設(shè)數(shù)量小于所述信號處理單元的數(shù)量。

本申請另一方面還提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備中可以包括指紋傳感器，所述指紋傳感器包括上述任一實施例所述的信號處理電路。

進一步地，所述電子設(shè)備中還可以具有快速充電的功能。

進一步地，所述電子設(shè)備可以包括下述中的任意一種：移動智能電話、計算機(包括筆記本電腦，臺式電腦)、平板電子設(shè)備、個人數(shù)字助理(pda)、智能可穿戴設(shè)備等，本申請在此不做限制。

本說明書中的上述各個實施方式均采用遞進的方式描述，各個實施方式之間相同相似部分相互參照即可，每個實施方式重點說明的都是與其他實施方式不同之處。

以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施方式，雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施方式的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。