一种自电容检测指纹识别芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自电容检测指纹识别芯片，包括若干像素点、驱动像素点的驱动器、多路调制器、模数转换器和滤波器；所述像素点与多路调制器连接，所述多路调制器与模数转换器连接，所述模数转换器与滤波器连接。本实用新型专利技术的芯片采用调制解调的原理，避免了常规主动式指纹识别芯片采用CDS消除像素点FPN所引入的噪声折叠问题，利用同步解调自适应带通滤波的特性，衰减了lamp噪声以及工频噪声；引入数字FIR，提升了芯片整体的信噪比和穿透力。

【技术实现步骤摘要】
一种自电容检测指纹识别芯片
本技术涉及指纹识别芯片
，特别是涉及一种自电容检测指纹识别芯片。
技术介绍
传统被动电容式指纹识别芯片因其引入的KT/C噪声和FPN噪声较大，穿透力较弱，成像质量较差，较大程度上限制了它的使用。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本技术提供了一种自电容检测指纹识别芯片，该芯片采用调制解调的原理，避免了常规主动式指纹识别芯片采用CDS消除像素点FPN所引入的噪声折叠问题，利用同步解调自适应带通滤波的特性，衰减了lamp噪声以及工频噪声；引入数字FIR，提升了芯片整体的信噪比和穿透力。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种自电容检测指纹识别芯片，包括若干像素点、驱动像素点的驱动器、多路调制器、模数转换器和滤波器；所述像素点与多路调制器连接，所述多路调制器与模数转换器连接，所述模数转换器与滤波器连接。本技术的原理主要是通过外加的驱动信号加载到手指上以增强手指表面的电荷，使底下的感应阵列接收电场信号并对信号进行放大，根据指纹凹凸不一致底下芯片感应到的电场也不一致从而重现指纹。但不带金属环的主动式指纹识别芯片电源/地在驱动芯片激励信号下周期变化，后级电路通过CDS技术消除像素FPN并放大指纹谷/脊信号。与电容式触摸屏类似，在实际使用中由于人体手指地与指纹驱动芯片地未完全耦合，可能引入lamp噪声和50/60Hz的工频噪声。本技术提出主动式指纹识别方案，采用调制解调的原理，避免了常规主动式指纹识别芯片采用CDS消除像素点FPN所引入的噪声折叠问题，利用同步解调自适应带通滤波的特性，衰减了lamp噪声以及工频噪声；引入数字FIR，提升了芯片整体的信噪比和穿透力。优选的，所述像素点与多路调制器之间设有高通滤波器和混频器，所述像素点与高通滤波器连接，所述高通滤波器与混频器连接，所述混频器的输出端连接所述多路调制器。如果手指谷对应的电容为Cf，脊对应的电容为Cf+ΔC。电容式指纹识别芯片需要提取指纹谷/脊信号差，即ΔC，而非Cf+ΔC，其中ΔC比Cf小一到两个数量级。在像素点运放输出信号中包含了这个很大的共模信号Vo.valley。如果不消除这个共模信号，那后级运放在放大有用谷/脊信号的同时，也会放大这个共模信号，最终导致运放饱和而不能正常工作。本设计采用全差分信号读出方案，将两个像素点运放输出信号分别送至后级差分运放输入端，运放作差后输出有用信号，共模信号被全差分衰减抑制。由于运放差分输出信号式与驱动芯片驱动时钟同频信号，此处采用同步解调的方案，将高通运放输出信号同步积分解调后送至采样保持电路。积分器12倍过采样高通运放输出，可衰减驱动频率高阶谐波通带内噪声。积分器内嵌斩波功能，其斩波频率为驱动频率的一半，失调电压在数字域中用FIR消除。优选的，所述像素点与多路调制器之间设有指示灯。指示灯能够指示像素点的工作状态。有益效果在于：1、本技术提出主动式指纹识别方案，采用调制解调的原理，避免了常规主动式指纹识别芯片采用CDS消除像素点FPN所引入的噪声折叠问题，利用同步解调自适应带通滤波的特性，衰减了lamp噪声以及工频噪声；引入数字FIR，提升了芯片整体的信噪比和穿透力；2、本设计采用全差分信号读出方案，将两个像素点运放输出信号分别送至后级差分运放输入端，运放作差后输出有用信号，共模信号被全差分衰减抑制。由于运放差分输出信号式与驱动芯片驱动时钟同频信号，此处采用同步解调的方案，将高通运放输出信号同步积分解调后送至采样保持电路。积分器12倍过采样高通运放输出，可衰减驱动频率高阶谐波通带内噪声。积分器内嵌斩波功能，其斩波频率为驱动频率的一半，失调电压在数字域中用FIR消除；3、指示灯能够指示像素点的工作状态；4、将高通运放输出信号同步积分解调后送至采样保持电路(FS采样频率)，积分器12倍过采样高通运放输出，高倍衰减驱动频率高阶谐波通带内噪声。附图说明图1是本技术实施例的芯片的原理图；图2是本技术实施例的芯片的架构图；图3是本技术实施例的像素点全差分信号同步调制解调图。附图标记：10、像素点；11、高通滤波器；12、混频器；20、多路调制器；30、模数转换器；40、滤波器；50、驱动器。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步说明：实施例1：如图1-图2所示，一种自电容检测指纹识别芯片，包括若干像素点10(Pixel)、驱动像素点10的驱动器50(Driver)、多路调制器20(MUX)、模数转换器30(ADC)和滤波器40(FIR)；像素点10与多路调制器20连接，多路调制器20与模数转换器30连接，模数转换器30与滤波器40连接。本技术的原理主要是通过外加的驱动信号加载到手指上以增强手指表面的电荷，使底下的感应阵列接收电场信号并对信号进行放大，根据指纹凹凸不一致底下芯片感应到的电场也不一致从而重现指纹。但不带金属环的主动式指纹识别芯片电源/地在驱动芯片激励信号下周期变化，后级电路通过CDS技术消除像素FPN并放大指纹谷/脊信号。与电容式触摸屏类似，在实际使用中由于人体手指地与指纹驱动芯片地未完全耦合，可能引入lamp噪声和50/60Hz的工频噪声。本技术提出主动式指纹识别方案，采用调制解调的原理，避免了常规主动式指纹识别芯片采用CDS消除像素点10FPN所引入的噪声折叠问题，利用同步解调自适应带通滤波的特性，衰减了lamp噪声以及工频噪声；引入数字FIR，提升了芯片整体的信噪比和穿透力。在其中一个实施例中，如图3所示，像素点10与多路调制器20之间设有高通滤波器11(HP)和混频器12(Mixer)，像素点10与高通滤波器11连接，高通滤波器11与混频器12连接，混频器12的输出端连接多路调制器20。如果手指谷对应的电容为Cf，脊对应的电容为Cf+ΔC。电容式指纹识别芯片需要提取指纹谷/脊信号差，即ΔC，而非Cf+ΔC，其中ΔC比Cf小一到两个数量级。在像素点10运放输出信号中包含了这个很大的共模信号Vo.valley。如果不消除这个共模信号，那后级运放在放大有用谷/脊信号的同时，也会放大这个共模信号，最终导致运放饱和而不能正常工作。本设计采用全差分信号读出方案，将两个像素点10运放输出信号分别送至后级差分运放输入端，运放作差后输出有用信号，共模信号被全差分衰减抑制。由于运放差分输出信号式与驱动芯片驱动时钟同频信号，此处采用同步解调的方案，将高通运放输出信号同步积分解调后送至采样保持电路。积分器12倍过采样高通运放输出，可衰减驱动频率高阶谐波通带内噪声。积分器内嵌斩波功能，其斩波频率为驱动频率的一半，失调电压在数字域中用FIR消除。在其中一个实施例中，像素点10与多路调制器20之间设有指示灯。指示灯能够指示像素点10的工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自电容检测指纹识别芯片，其特征在于，包括若干像素点、驱动像素点的驱动器、多路调制器、模数转换器和滤波器；/n所述像素点与多路调制器连接，所述多路调制器与模数转换器连接，所述模数转换器与滤波器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种自电容检测指纹识别芯片，其特征在于，包括若干像素点、驱动像素点的驱动器、多路调制器、模数转换器和滤波器；
所述像素点与多路调制器连接，所述多路调制器与模数转换器连接，所述模数转换器与滤波器连接。


2.根据权利要求1所述的自电容检测指纹识别芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈光华，
申请(专利权)人：四川邮电职业技术学院，
类型：新型
国别省市：四川;51