本申请公开了用于指纹传感器的信号处理电路及方法。所述指纹传感器包括响应手指触摸产生感应信号的感应元件。所述信号处理电路包括：偏置电路，用于产生偏置信号；放大器，用于根据所述感应信号产生模拟输出信号；以及模数转换器，用于将所述模拟输出信号转换成数字输出信号，其中，在噪声检测模式中，所述放大器对所述感应信号和所述偏置信号的叠加信号进行放大以产生第一模拟输出信号，并且根据所述第一模拟输出信号调节所述放大器的工作频率，在图像采集模式中，所述放大器对所述感应信号进行放大以产生第二模拟输出信号，并且根据所述第二模拟输出信号生成指纹图像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信号处理技术，更具体地，涉及用于指纹传感器的信号处理电路及方 法。
技术介绍
指纹传感器是用于对指纹成像的传感器装置，已经广泛地用于门禁系统、考勤系 统、诸如手机和平板电脑之类的移动终端中，用于验证用户的身份。指纹传感器包含光学传 感器和电容传感器。光学指纹传感器包括光学扫描元件，用于获取指纹的光学图像。电容式 指纹传感器获取手指有效区域的各个局部位置的电容特性，从而利用电容的变化量形成指 纹图像。光学指纹传感器的信号采集和处理电路与手指隔开，因而抗静电能力强，使用寿命 长，但容易受到环境中的灰尘和手指的洁净程度的影响。电容式指纹传感器的尺寸紧凑且 分辨率高，但抗静电能力差。因而，电容式指纹传感在移动终端中的使用更为普遍。 图1示出电容式指纹传感器的工作原理示意图。电容式指纹传感器110包括多个感 应电极组成的阵列。在手指120触摸电容式指纹传感器110,手指和感应电极之间形成第一 电容Cf。由于手指120的指纹脊和指纹谷形成的第一电容Cf不相同，因此，信号处理电路通 过将第一电容Cf的电容转化为电信号，从而量化指纹脊和指纹谷之间的差异。利用多个感 应电极获得接触区域的电容，即可以形成指纹图像。 当手指接触指纹传感器时，也会将系统噪声引入信号处理电路，导致无法正常采 集到指纹图像，从而引起识别率降低甚至无法正常使用。如图2所示，当手指接触到指纹识 别传感器表面时，手指的人体地电位VGND1和传感器的参考地电位VGND2并不相同。手指的 触摸相当于将在传感器的参考地电位VGND2中引入波动，从而由感应电极接收并传送至信 号处理电路。 因此，期望在用于电容式指纹传感器的信号处理电路中抑制手指触摸引入的噪 声。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种， 其中采用偏置电路调节放大器的工作频率，采用选择的工作频率以抑制手指触摸引入的共 模噪声。 根据本专利技术的一方面，提供一种用于指纹传感器的信号处理电路，所述指纹传感 器包括响应手指触摸产生感应信号的感应元件，所述信号处理电路包括:偏置电路，用于产 生偏置信号;放大器，用于根据所述感应信号产生模拟输出信号；以及模数转换器，用于将 所述模拟输出信号转换成数字输出信号，其中，所述信号处理电路工作于噪声检测模式和 图像采集模式，在所述噪声检测模式中，所述放大器对所述感应信号和所述偏置信号的叠 加信号进行放大以产生第一模拟输出信号，并且根据所述第一模拟输出信号调节所述放大 器的工作频率，在所述图像采集模式中，所述放大器对所述感应信号进行放大以产生第二 模拟输出信号，并且根据所述第二模拟输出信号生成指纹图像。 优选地，所述感应元件为感应电极。 优选地，所述信号处理电路还包括第一交流信号源，其中，所述第一交流信号源与 所述感应电极相连接，从而向所述感应电极提供第一交流信号作为驱动信号。 优选地，所述偏置电路包括在所述放大器的输入端和地之间依次串联连接的第一 开关、第二电容和第二交流信号源，所述第二交流信号源向所述第二电容提供第二交流信 号，在所述噪声检测模式中，所述第一开关闭合，在所述图像采集模式中，所述第一开关断 开。优选地，所述偏置电路包括在所述放大器的输入端和地之间依次串联连接的第二 电容、第一开关和第二交流信号源、以及在所述第二电容和所述第一开关的中间节点和地 之间连接的第二开关，在所述噪声检测模式中，所述第一开关闭合且所述第二开关断开，所 述第二交流信号源向所述第二电容提供第二交流信号，在所述图像采集模式中，所述第一 开关断开且所述第二开关闭合，使得所述第二电容经由所述第二开关接地。 优选地，所述信号处理电路还工作于初始化模式，其中，在所述初始化模式中，所 述放大器对所述偏置信号进行放大以产生第三模拟输出信号，并且根据所述第三模拟输出 信号调节所述偏置电路，使得所述第三模拟输出信号具有初始值。 优选地，在所述初始化模式中，通过在手指未触摸时检测所述模数转换器的输出， 设置所述第二交流信号的幅值，使得所述第三模拟输出信号具有所述初始值。 优选地，所述指纹传感器包括多个感应元件，针对所述多个感应元件分别设置所 述第二交流信号的幅值。 优选地，针对所述多个感应元件中的第一组感应元件和第二组感应元件，所述第 三模拟输出信号分别具有第一初始值和第二初始值。优选地，在所述噪声检测模式中，通过在手指触摸时检测所述模数转换器的输出， 调节所述放大器的工作频率，从而设置所述图像采集模式中的工作频率。 优选地，所述放大器具有反相输入端、同相输入端和输出端，所述感应元件和所述 偏置电路连接至所述反相输入端，所述同相输入端接收参考电压。 根据本专利技术的另一方面，提供一种用于指纹传感器的信号处理方法，所述指纹传 感器包括响应手指触摸产生感应信号的感应元件，所述方法包括:对所述感应信号和偏置 信号的叠加信号进行放大以产生第一模拟输出信号;根据所述第一模拟输出信号调节工作 频率;对所述感应信号进行放大以产生第二模拟输出信号；以及根据所述第二模拟输出信 号生成指纹图像，其中，在调节工作频率时选择所述工作频率以抑制手指触摸引入的共模 噪声。 优选地，所述方法还包括对所述偏置信号进行放大以产生第三模拟输出信号，以 及将所述第三模拟输出信号转换成数字输出信号，其中，通过在手指未触摸时检测所述数 字输出信号，设置所述叠加信号的大小，使得所述第三模拟输出信号具有初始值。 优选地，所述指纹传感器包括多个感应元件，针对所述多个感应元件分别设置所 述偏置信号的大小。 优选地，针对所述多个感应元件中的第一组感应元件和第二组感应元件，所述第 三模拟输出信号分别具有第一初始值和第二初始值。 优选地，所述方法还包括将所述第一模拟输出信号转换成数字输出信号，其中，在 调节工作频率时，通过在手指触摸时检测所述数字输出信号，以设置所述图像采集模式中 的工作频率。 根据本专利技术实施例的信号处理电路，采用偏置电路在感应信号上叠加偏置信号， 因而可以调节放大器的工作频率，使得经过信号处理电路的模拟输出以及模数转换器量化 之后输出的数字值在合理的范围内波动。所述信号处理电路通过选择所述放大器的工作频 率，，以减小共模噪声对感应信号的影响，从而抑制手指触摸引入的共模噪声。【附图说明】 通过以下参照附当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于指纹传感器的信号处理电路，所述指纹传感器包括响应手指触摸产生感应信号的感应元件，所述信号处理电路包括：偏置电路，用于产生偏置信号；放大器，用于根据所述感应信号产生模拟输出信号；以及模数转换器，用于将所述模拟输出信号转换成数字输出信号，其中，所述信号处理电路工作于噪声检测模式和图像采集模式，在所述噪声检测模式中，所述放大器对所述感应信号和所述偏置信号的叠加信号进行放大以产生第一模拟输出信号，并且根据所述第一模拟输出信号调节所述放大器的工作频率，在所述图像采集模式中，所述放大器对所述感应信号进行放大以产生第二模拟输出信号，并且根据所述第二模拟输出信号生成指纹图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李卓，
申请(专利权)人：北京集创北方科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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