一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统技术方案

一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统，涉及到指纹检测系统技术领域。解决的是传统电容式指纹传感器存在人体的寄生电容对指纹检测系统的不良影响的技术问题，包括有指纹检测模块和电源管理模块；所述的电源管理模块连接指纹检测模块的传感器电源SVDD和传感器地SGND，为指纹检测模块提供工作电源；其特征在于：还包括有用于对传感器电源SVDD进行调制，产生激励信号，引起指纹检测模块的检测电极的电荷变化的调制信号发生器；调制信号发生器的电源端和地端分别接系统电源DVDD和系统地DGND。消除驱动环、人体的寄生电容对指纹检测系统的不良影响。

【技术实现步骤摘要】
一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统
本技术涉及到指纹检测系统

技术介绍
当前，指纹检测装置已经开始广泛应用于各种电子设备中，比如手机等智能终端、门禁设备等，利用人体的指纹特征对个人身份进行识别，在所有的生物识别技术中，指纹识别是目前最为成熟、应用最广的生物识别技术。而其中，电容式指纹识别技术由于体积小，功耗低而广泛应用于智能设备终端。它由大量的电容检测极板阵列构成，当手指放在传感器上时，指纹纹路对应的脊和谷会因为和电容极板之间的距离不同，而产生不同的电容量，经过电路的处理，进而形成指纹图像。如下图1，是一种常见的电容式指纹传感器，包括指纹传感芯片和驱动环，其中指纹传感芯片又包含电容检测阵列、驱动放大器等。驱动放大器接收到内部的调制信号后，放大输出至驱动环，当手指按压到指纹传感器时，手指和电容检测阵列的极板之间的电容为Cfinger，驱动环和手指之间的电容为Cring，调制信号从驱动环通过电容Cring耦合到手指，再经由手指耦合回电容检测阵列的极板。由于电容检测阵列的极板和指纹之间的电容量大小都会根据指纹纹路进行分布，电容检测阵列的极板耦合到的电压值也同样由此分布，把此电压值进行采样放大等处理后，进一步形成指纹图案。图1中的电容Cg和电容Cd分别是人体对大地的电容和系统对大地的电容，这两个电容会对驱动环经由电容Cring耦合过来的驱动信号造成衰减。同时，根据手指和驱动环接触方式的不同，电容Cring的大小也不同。以上的影响，造成电容检测阵列耦合到的信号大小，和人持握设备的方式有很大的关系，用户体验非常差。
技术实现思路
综上所述，本技术要解决的是传统电容式指纹传感器存在人体的寄生电容对指纹检测系统的不良影响的技术问题，而提出一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统。为解决本技术所提出的技术问题，采用的技术方案为：一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统，包括有指纹检测模块和电源管理模块；所述的电源管理模块连接指纹检测模块的传感器电源SVDD和传感器地SGND，为指纹检测模块提供工作电源；其特征在于：还包括有用于对传感器电源SVDD进行调制，产生激励信号，引起指纹检测模块的检测电极的电荷变化的调制信号发生器；调制信号发生器的电源端和地端分别接系统电源DVDD和系统地DGND。所述的调制信号发生器为输出方波、正弦波或锯齿波调制信号的调制信号发生器。所述的调制信号发生器的控制信号由指纹检测模块连接提供，或者由外部电路连接提供，或者由指纹检测模块和外部电路协同控制。还包括有用于直接和手指接触，或通过电介质和手指电容耦合的驱动环。所述的驱动环连接有用为驱动环提供驱动信号的环信号发生器，或者驱动环与所述的系统地DGND连接。还包括有与指纹检测模块的电平转换器，以及与电平转换器连接的指纹处理模块。本技术的有益效果为：本技术在对传感器电源SVDD进行调制过程中，传感器电源SVDD和传感器地SGND之间的相对电压几乎保持不变。调制信号发生器的地，是整个指纹检测系统的参考地，在指纹检测系统工作过程中，电势保持不变。指纹检测模块的检测结果，通过电平转换器和指纹处理模块进行通信，指纹处理模块则对指纹信息做进一步处理，比如提取指纹特征和加密，鉴别目标用户等。外部电路则对整个指纹检测系统进行控制，并处理和储存指纹特征信息。消除驱动环、人体的寄生电容对指纹检测系统的不良影响。附图说明图1为传统指纹检测系统的结构示意图；图2为本技术的指纹检测系统的结构示意图；图3为本技术的指纹检测模块中的其中一个检测单元的结构原理示意图；图4为本技术的调制信号与系统地电平的关系示意图；图5为本技术的调制信号发生器和电源管理模块内部电路的一种具体实施例原理图；图6为本技术的调制信号发生器的时序图；图7为本技术包含驱动环时的的结构示意图。具体实施方式以下结合附图和本技术优选的具体实施例对本技术的结构作进一步地说明。参照图2和图3中所示，本技术指纹检测系统，包括有指纹检测模块和电源管理模块。指纹检测模块包括电容检测阵列、电荷放大器、采样保持电路S/H和模数转换器ADC等功能模块；电容检测阵列由若干呈阵列分布的检测单元构成，每个检测单元包含有检测电极和反馈电极。指纹检测模块的电源和地不同于整个指纹检测系统的电源和地，指纹检测模块的电源和地称为传感器电源SVDD和传感器地SGND。电源管理模块连接指纹检测模块的传感器电源SVDD和传感器地SGND，为指纹检测模块提供工作电源；本技术还包括有用于对传感器电源SVDD进行调制，产生激励信号，引起指纹检测模块的检测电极的电荷变化的调制信号发生器；调制信号发生器的电源端和地端分别接系统电源DVDD和系统地DGND。在对传感器电源SVDD调制的过程中，传感器电源SVDD和传感器地SGND之间的相对电压几乎保持不变。调制信号发生器的地，是整个指纹检测系统的参考地DGND，在指纹检测系统工作过程中，电势保持不变。指纹检测模块的检测结果，通过电平转换器和指纹处理模块进行通信，指纹处理模块则对指纹信息做进一步处理，比如提取指纹特征和加密，鉴别目标用户等。外部电路则对整个指纹检测系统进行控制，并处理和储存指纹特征信息。因此，本技术不同于把调制信号加于驱动环的方式，本技术把调制信号发生器的调制信号加于指纹检测模块的传感器电源SVDD。当手指按压指纹检测模块时，图3中电荷放大器的正输入端和负输入端相当于虚短路，对传感器电源SVDD的调制信号通过图3中的电容Cfinger、电容Cg、电容Cd形成回路，当电容Cfinger变化时，检测电极上的电荷量会随之变化，经由电荷放大器、模数转换器ADC等功能模块的处理，形成指纹图像。由于电容Cfinger的大小和电容Cg、电容Cd的大小差异巨大，可以认为手指和大地或者系统地是短路的，直接对电容Cfinger进行电压耦合会消除电容Cg、电容Cd对调制信号的衰减，提高指纹识别的效果。假设系统电源DVDD相对于系统地DGND的电压为Vin，那么图3中的输出电压Vout=（Cfinger/Cref）*Vin，注意输出电压Vout是传感器电源SVDD相对于电荷放大器的输出节点的电压大小。图3是指纹检测单元的一个范例，我们可以根据不同的传感器电源SVDD调制波形采用不同的检测电路。如图2所示，调制信号发生器的控制信号，可以只由指纹检测系统内部产生控制信号，也可以只由外部电路产生控制信号，甚至可以由内部和外部控制信号协同控制。如图4中所示，调制信号发生器调制信号，可以是方波，也可以正弦波、锯齿波等其他波形。假设系统地为0，调制信号的最高和最低电平分别为VH和VL，那么VH、VL和0电平的关系可以如下：a)VH＞VL≥0b)0≥VH＞VLc)VH＞0＞VL为了直观理解VH、VL和0电平的关系，图4以方波为例，简单表示了与上述a、b和c分别对应的三种情况。以下结合图5和图6，以上述b种情况为例说明，Vsignal就是调制信号发生器的输入信号，也为控制信号，可以来自外部电路或者指纹检测系统内部。当Vsignal=1时，开关电路SW1和开关电路SW3闭合，开关电路SW2断开，此时传感器电源SVDD和系统电源DVDD短本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统，包括有指纹检测模块和电源管理模块；所述的电源管理模块连接指纹检测模块的传感器电源SVDD和传感器地SGND，为指纹检测模块提供工作电源；其特征在于：还包括有用于对传感器电源SVDD进行调制，产生激励信号，引起指纹检测模块的检测电极的电荷变化的调制信号发生器；调制信号发生器的电源端和地端分别接系统电源DVDD和系统地DGND。

【技术特征摘要】
1.一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统，包括有指纹检测模块和电源管理模块；所述的电源管理模块连接指纹检测模块的传感器电源SVDD和传感器地SGND，为指纹检测模块提供工作电源；其特征在于：还包括有用于对传感器电源SVDD进行调制，产生激励信号，引起指纹检测模块的检测电极的电荷变化的调制信号发生器；调制信号发生器的电源端和地端分别接系统电源DVDD和系统地DGND。2.根据权利要求1所述的一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统，其特征在于：所述的调制信号发生器为输出方波、正弦波或锯齿波调制信号的调制信号发生器。3.根据权利要求1所述的一种对指纹检测模块电源进行调制的指纹检测系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：于泽，
申请(专利权)人：深圳芯启航科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44