本發(fā)明涉及指紋檢測(cè)領(lǐng)域，尤其是一種指紋檢測(cè)電路和指紋檢測(cè)傳感器。

背景技術(shù)：

電容型指紋傳感器由于使用方便快捷，而且具有很高的安全性，能夠?qū)崿F(xiàn)安全支付，因而已經(jīng)越來(lái)越多地用于各種電子產(chǎn)品中，尤其是各種智能終端。

現(xiàn)有的電容型指紋檢測(cè)裝置，主要有兩種檢測(cè)方式，一種是主動(dòng)式，另一種是被動(dòng)式。其中，主動(dòng)式穿透力強(qiáng)，但需要額外的控制芯片，成本相對(duì)被動(dòng)式的高；而被動(dòng)式穿透力雖然弱，但是不需要額外的控制芯片，因而成本相對(duì)較低。為了解決這個(gè)問(wèn)題，很多公司會(huì)分別針對(duì)不同情況，設(shè)計(jì)不同的芯片，因而導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期、費(fèi)用，以及量產(chǎn)后的備貨費(fèi)用大大增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種兼容主動(dòng)式工作方式和被動(dòng)式工作方式的指紋檢測(cè)電路，相應(yīng)地，還提供一種指紋檢測(cè)傳感器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種指紋檢測(cè)電路，包括至少兩層金屬層、主控電路、外部信號(hào)源、第一信號(hào)源、第二信號(hào)源、第三信號(hào)源和多個(gè)指紋檢測(cè)單元，所述指紋檢測(cè)單元包括第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)和電荷放大器，所述主控電路用于輸出第一時(shí)鐘信號(hào)、第二時(shí)鐘信號(hào)、第三時(shí)鐘信號(hào)，用來(lái)分別控制第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并輸出外部模擬信號(hào)、第一模擬信號(hào)、第二模擬信號(hào)、第三模擬信號(hào)，用來(lái)分別作為外部信號(hào)源、第一信號(hào)源、第二信號(hào)源、第三信號(hào)源；

所述手指與頂層金屬之間形成指紋電容，所述第二信號(hào)源、第一信號(hào)源加在第a層金屬上并分別與頂層金屬形成第一電容、第二電容，所述第a層金屬為頂層金屬以下的任何一層金屬，所述頂層金屬與地之間形成第三電容，所述頂層金屬與第a層金屬之間形成基準(zhǔn)電容，所述第三信號(hào)源通過(guò)第三開(kāi)關(guān)與電荷放大器的正相輸入端連接，所述第二開(kāi)關(guān)的左側(cè)接地，所述第二開(kāi)關(guān)的右側(cè)與電荷放大器的正相輸入端連接，所述電荷放大器的反相輸入端與頂層金屬連接，所述電荷放大器的反相輸入端與第一開(kāi)關(guān)的左側(cè)連接，所述第一開(kāi)關(guān)的右側(cè)與電荷放大器的輸出端連接，所述電荷放大器的輸出端與第a層金屬連接，所述多個(gè)電荷放大器的輸出端作為指紋檢測(cè)電路的輸出端輸出信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述指紋檢測(cè)電路還包括保護(hù)層，所述保護(hù)層設(shè)置于頂層金屬之上，所述手指通過(guò)保護(hù)層與頂層金屬形成指紋電容。

進(jìn)一步地，所述主控電路包括控制電路和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，所述控制電路用于控制第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和輸出外部模擬信號(hào)以及控制數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出第一模擬信號(hào)、第二模擬信號(hào)和第三模擬信號(hào)，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器用于輸出第一模擬信號(hào)、第二模擬信號(hào)和第三模擬信號(hào)，所述控制電路的輸出端與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的輸入端連接。

進(jìn)一步地，所述保護(hù)層包括涂層、玻璃或陶瓷。

進(jìn)一步地，所述指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式工作控制時(shí)序?yàn)椋?/p>

所述第二時(shí)鐘信號(hào)為低電平信號(hào)；所述第三時(shí)鐘信號(hào)為高電平信號(hào)；

所述第一模擬信號(hào)為低電平信號(hào)；所述第一時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)，所述第二模擬信號(hào)的電壓值為第一電壓v1，所述第一時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，所述第二模擬信號(hào)的電壓值為第二電壓v2；所述第三模擬信號(hào)為直流信號(hào)；

所述外部信號(hào)源輸出外部模擬信號(hào)至手指上，所述外部模擬信號(hào)與第一時(shí)鐘信號(hào)為非交疊信號(hào)，所述外部模擬信號(hào)的低電平電壓為0，所述外部模擬信號(hào)的高電平電壓為外部模擬電壓vtx。

進(jìn)一步地，所述指紋檢測(cè)電路還包括主動(dòng)式控制電路，所述外部信號(hào)源與主動(dòng)式控制電路的輸入端連接，所述主動(dòng)式控制電路的輸出端與指紋檢測(cè)電路的地連接，用于根據(jù)外部模擬信號(hào)控制指紋檢測(cè)電路的地的電壓。

進(jìn)一步地，所述指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式工作控制時(shí)序?yàn)椋?/p>

所述第二時(shí)鐘信號(hào)為低電平信號(hào)；所述第三時(shí)鐘信號(hào)為高電平信號(hào)；

所述第一模擬信號(hào)為低電平信號(hào)；所述第一時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)，所述第二模擬信號(hào)的電壓值為第一電壓v1，所述第一時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，所述第二模擬信號(hào)的電壓值為第二電壓v2；所述第三模擬信號(hào)為直流信號(hào)；

所述外部信號(hào)源輸出外部模擬信號(hào)至主動(dòng)式控制電路上，所述外部模擬信號(hào)與第一時(shí)鐘信號(hào)為非交疊信號(hào)，所述外部模擬信號(hào)的低電平電壓為0，所述外部模擬信號(hào)的高電平電壓為外部模擬電壓vtx；所述主動(dòng)式控制電路的電源電壓為第一電源電壓VDDHV，所述主動(dòng)式控制電路的輸出電壓為接地電壓VGND；所述外部模擬信號(hào)的低電平電壓為0時(shí)，主動(dòng)式控制電路輸出的接地電壓VGND為0，控制指紋檢測(cè)電路的地的電壓為0；所述外部模擬信號(hào)的高電平電壓為vtx時(shí)，主動(dòng)式控制電路輸出的接地電壓VGND不為0，主動(dòng)式控制電路控制指紋檢測(cè)電路的地的電壓為接地電壓VGND。

進(jìn)一步地，所述指紋檢測(cè)電路的被動(dòng)式工作控制時(shí)序?yàn)椋?/p>

所述第一時(shí)鐘信號(hào)和第二時(shí)鐘信號(hào)為相同的時(shí)鐘信號(hào)，所述第一時(shí)鐘信號(hào)和第三時(shí)鐘信號(hào)為非交疊時(shí)鐘信號(hào)；

所述第一時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，所述第二模擬信號(hào)的電壓值為第三電壓v3，所述第一模擬信號(hào)的電壓值為第五電壓v5；所述第一時(shí)鐘信號(hào)為低電平時(shí)，所述第二模擬信號(hào)的電壓值為第四電壓v4，所述第一模擬信號(hào)的電壓值為第六電壓v6；所述第三模擬信號(hào)為低電平信號(hào)或者高電平信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述電荷放大器的輸出端的輸出電壓為：

其中，VTX為外部模擬信號(hào)的電壓值，Cfinger為指紋電容的電容值，C1為第一電容的電容值，Cref為基準(zhǔn)電容的電容值，VDAC3為第三模擬信號(hào)的電壓值。

進(jìn)一步地，所述電荷放大器的輸出端的輸出電壓為：

其中，VDDHV為第一電源電壓的電壓值，Cfinger為指紋電容的電容值，C1為第一電容的電容值，Cref為基準(zhǔn)電容的電容值，VDAC3為第三模擬信號(hào)的電壓值。

進(jìn)一步地，所述電荷放大器的輸出端的輸出電壓為：

其中，Cfinger為指紋電容的電容值，C3為第三電容的電容值，C1為第一電容的電容值，C2為第二電容的電容值，Cref為基準(zhǔn)電容的電容值，VDAC3為第三模擬信號(hào)的電壓值。

本發(fā)明采用的另一技術(shù)方案是：一種指紋檢測(cè)傳感器，包括所述的指紋檢測(cè)電路。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路包括至少兩層金屬層、主控電路、外部信號(hào)源、第一信號(hào)源、第二信號(hào)源、第三信號(hào)源和多個(gè)指紋檢測(cè)單元，指紋檢測(cè)單元包括第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、第三開(kāi)關(guān)和電荷放大器，手指與頂層金屬之間形成指紋電容，第二信號(hào)源、第一信號(hào)源加在第a層金屬上并分別與頂層金屬形成第一電容、第二電容，第a層金屬為頂層金屬以下的任何一層金屬，頂層金屬與地之間形成第三電容，頂層金屬與第a層金屬之間形成基準(zhǔn)電容，第三信號(hào)源通過(guò)第三開(kāi)關(guān)與電荷放大器的正相輸入端連接，第二開(kāi)關(guān)的左側(cè)接地，第二開(kāi)關(guān)的右側(cè)與電荷放大器的正相輸入端連接，電荷放大器的反相輸入端與頂層金屬連接，電荷放大器的反相輸入端與第一開(kāi)關(guān)的左側(cè)連接，第一開(kāi)關(guān)的右側(cè)與電荷放大器的輸出端連接，電荷放大器的輸出端與第a層金屬連接；本發(fā)明的指紋檢測(cè)電路將主動(dòng)式和被動(dòng)式結(jié)構(gòu)合在一起，使指紋檢測(cè)電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，主控電路根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求向手指和指紋檢測(cè)單元輸入不同的時(shí)鐘控制信號(hào)，進(jìn)而可以封裝成主動(dòng)式或被動(dòng)式方案，大大節(jié)約了指紋檢測(cè)芯片的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、備貨等各種成本。另外，本發(fā)明一種指紋檢測(cè)傳感器，包括指紋檢測(cè)電路，相比較分別設(shè)計(jì)主動(dòng)式芯片和被動(dòng)式芯片來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)周期短且費(fèi)用少。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例電路示意圖；

圖3是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式工作控制波形圖；

圖4是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式電路的一具體實(shí)施例示意圖；

圖5是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式電路的另一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式電路的另一具體實(shí)施例電路示意圖；

圖7是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的被動(dòng)式工作控制波形圖；

圖8是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的被動(dòng)式電路的一具體實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

一種指紋檢測(cè)電路，參考圖1和圖2，圖1是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例電路示意圖，包括至少兩層金屬層、主控電路100、外部信號(hào)源、第一信號(hào)源、第二信號(hào)源、第三信號(hào)源和多個(gè)指紋檢測(cè)單元200，多個(gè)指紋檢測(cè)單元200構(gòu)成指紋檢測(cè)陣列，指紋檢測(cè)單元200包括第一開(kāi)關(guān)SW1、第二開(kāi)關(guān)SW2、第三開(kāi)關(guān)SW3和電荷放大器CA，主控電路100用于輸出第一時(shí)鐘信號(hào)S1、第二時(shí)鐘信號(hào)S2、第三時(shí)鐘信號(hào)S3，用來(lái)分別控制第一開(kāi)關(guān)SW1、第二開(kāi)關(guān)SW2、第三開(kāi)關(guān)SW3的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并輸出外部模擬信號(hào)VTX、第一模擬信號(hào)VDAC1、第二模擬信號(hào)VDAC2、第三模擬信號(hào)VDAC3，用來(lái)分別作為外部信號(hào)源、第一信號(hào)源、第二信號(hào)源、第三信號(hào)源；

手指300與頂層金屬M(fèi)_top之間形成指紋電容Cfinger，第二信號(hào)源、第一信號(hào)源加在第a層金屬M(fèi)_a上并分別與頂層金屬M(fèi)_top形成第一電容C1、第二電容C2，第a層金屬M(fèi)_a為頂層金屬M(fèi)_top以下的任何一層金屬，頂層金屬M(fèi)_top與地VSS之間形成第三電容C3，頂層金屬M(fèi)_top與第a層金屬M(fèi)_a之間形成基準(zhǔn)電容Cref，第三信號(hào)源通過(guò)第三開(kāi)關(guān)SW3與電荷放大器CA的正相輸入端連接，第二開(kāi)關(guān)SW2的左側(cè)接地，第二開(kāi)關(guān)SW2的右側(cè)與電荷放大器CA的正相輸入端連接，電荷放大器CA的反相輸入端與頂層金屬M(fèi)_top連接，電荷放大器CA的反相輸入端與第一開(kāi)關(guān)SW1的左側(cè)連接，第一開(kāi)關(guān)SW1的右側(cè)與電荷放大器CA的輸出端連接，電荷放大器CA的輸出端與第a層金屬M(fèi)_a連接，多個(gè)指紋檢測(cè)單元200對(duì)應(yīng)多個(gè)電荷放大器CA的輸出端，多個(gè)電荷放大器CA的輸出端作為指紋檢測(cè)電路的輸出端輸出信號(hào)。

本發(fā)明是主被動(dòng)式一體的指紋檢測(cè)電路，當(dāng)該電路工作在主動(dòng)式模式時(shí)，需要依靠一個(gè)外部信號(hào)源，該外部信號(hào)源輸出外部模擬信號(hào)VTX，通過(guò)指紋電容Cfinger耦合到檢測(cè)電路；對(duì)于相同的外部模擬信號(hào)VTX幅度，不同的指紋電容Cfinger可以得到不同的輸出電壓VCA；而當(dāng)電容檢測(cè)電路工作在被動(dòng)式模式時(shí)，無(wú)需外部信號(hào)源，指紋電容相當(dāng)于接地，通過(guò)輸入不同的信號(hào)得到不同的輸出電壓VCA；因而通過(guò)量化VCA的值，間接量化指紋電容Cfinger的大小，實(shí)現(xiàn)指紋檢測(cè)。本發(fā)明的指紋檢測(cè)電路將主動(dòng)式和被動(dòng)式結(jié)構(gòu)合在一起，使指紋檢測(cè)電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同的需求進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)，主控電路根據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求向手指和指紋檢測(cè)單元輸入不同的信號(hào)，進(jìn)而可以封裝成主動(dòng)式或被動(dòng)式方案，大大節(jié)約了指紋檢測(cè)芯片的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、備貨等各種成本。參考圖2，圖2是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例電路示意圖，本發(fā)明中，電路處于主動(dòng)式工作模式時(shí)，外部信號(hào)源輸出的外部模擬信號(hào)VTX加在手指上，除此之外，外部信號(hào)源還可以采用現(xiàn)有技術(shù)中別的方式輸入指紋檢測(cè)電路中。

本發(fā)明采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)，但本發(fā)明不限于CMOS工藝，例如Bipolar工藝也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。如圖2所示，M_top和M_a分別是CMOS工藝的頂層金屬和第a層金屬，頂層金屬M(fèi)_top是感應(yīng)電極，作為指紋感應(yīng)電容的一個(gè)極板，與手指形成指紋電容Cfinger。頂層金屬M(fèi)_top與第a層金屬M(fèi)_a之間會(huì)產(chǎn)生3個(gè)寄生電容，分別為第一電容C1、第二電容C2和基準(zhǔn)電容Cref，其中第一電容C1和第二電容C2都是用于調(diào)節(jié)電荷放大器CA的輸出范圍，第一電容C1用來(lái)調(diào)節(jié)主動(dòng)式時(shí)電荷放大器CA的輸出電壓范圍；第二電容C2用來(lái)調(diào)節(jié)被動(dòng)式時(shí)電荷放大器CA的輸出電壓范圍?；鶞?zhǔn)電容Cref用于測(cè)量指紋電容Cfinger。第a層金屬M(fèi)_a根據(jù)設(shè)計(jì)需求，其可以是頂層金屬下面第一層的金屬M(fèi)_top-1、頂層金屬下面第二層的金屬M(fèi)_top-2，或者其它金屬層。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖2，圖2是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例電路示意圖，指紋檢測(cè)電路還包括保護(hù)層cover，保護(hù)層cover設(shè)置于頂層金屬M(fèi)_top之上，手指300通過(guò)保護(hù)層cover與頂層金屬M(fèi)_top形成指紋電容Cfinger。進(jìn)一步地，保護(hù)層包括涂層、玻璃或陶瓷，用于保護(hù)芯片不受破壞，還可以直接將保護(hù)層cover粘合到芯片上；當(dāng)手指300按壓到保護(hù)層cover的表面后，頂層金屬M(fèi)_top與手指300表面形成指紋電容Cfinger。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖1和圖2，圖1是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例電路示意圖，本實(shí)施例中，主控電路100包括控制電路101和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器102，控制電路101用于控制第一開(kāi)關(guān)SW1、第二開(kāi)關(guān)SW2、第三開(kāi)關(guān)SW3的開(kāi)關(guān)狀態(tài)和輸出外部模擬信號(hào)VTX以及控制數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器102輸出第一模擬信號(hào)VDAC1、第二模擬信號(hào)VDAC2和第三模擬信號(hào)VDAC3，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器102用于輸出第一模擬信號(hào)VDAC1、第二模擬信號(hào)VDAC2和第三模擬信號(hào)VDAC3，控制電路101的輸出端與數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器102的輸入端連接，控制電路101輸出第一時(shí)鐘信號(hào)S1、第二時(shí)鐘信號(hào)S2和第三時(shí)鐘信號(hào)S3分別用于控制第一開(kāi)關(guān)SW1、第二開(kāi)關(guān)SW2和第三開(kāi)關(guān)SW3。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(Digital to analog converter，英文縮寫(xiě)：DAC)是一種將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)(以電流、電壓或電荷的形式)的設(shè)備。在很多數(shù)字系統(tǒng)中(例如計(jì)算機(jī))，信號(hào)以數(shù)字方式存儲(chǔ)和傳輸，而數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器可以將這樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，從而使得它們能夠被外界(人或其他非數(shù)字系統(tǒng))識(shí)別。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖1、圖2、圖3和圖4，圖1是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的一具體實(shí)施例電路示意圖，圖3是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式工作控制波形圖，圖4是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式電路的一具體實(shí)施例示意圖，指紋檢測(cè)電路處于主動(dòng)式工作模式時(shí)，需要外部信號(hào)源輸出外部模擬信號(hào)VTX，本實(shí)施例中，外部模擬信號(hào)VTX輸出至手指300；優(yōu)選地，基準(zhǔn)電容Cref和第一電容C1的電容值大小屬于同一量級(jí)，基準(zhǔn)電容Cref和第一電容C1的電容值可以相等或者相當(dāng)，屬于同一量級(jí)，基準(zhǔn)電容Cref和第一電容C1的電容值相差不大，如基準(zhǔn)電容Cref的電容值為3FF，第一電容C1的電容值為4FF；指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式工作控制時(shí)序具體為：

第二時(shí)鐘信號(hào)S1為低電平信號(hào)，即SW2＝0；第三時(shí)鐘信號(hào)S3為高電平信號(hào)，即SW3＝1；第一模擬信號(hào)VDAC1為低電平信號(hào)；第二模擬信號(hào)VDAC2為方波信號(hào)，第一時(shí)鐘信號(hào)S1為低電平時(shí)，第二模擬信號(hào)VDAC2的電壓值為第一電壓v1，第一時(shí)鐘信號(hào)S1為高電平時(shí)，第二模擬信號(hào)VDAC2的電壓值為第二電壓v2，圖3中的V1和V2是相對(duì)值，V1可能比V2大；第三模擬信號(hào)VDAC3為直流信號(hào)；第三模擬信號(hào)VDAC3只需要電壓保持不變即可，第三模擬信號(hào)VDAC3的電壓大小由主控電路控制；外部模擬信號(hào)VTX與第一時(shí)鐘信號(hào)S1為非交疊信號(hào)，外部模擬信號(hào)VTX的低電平電壓為0，外部模擬信號(hào)VTX的高電平電壓為外部模擬電壓vtx。

參考圖3和圖4，SW1＝1時(shí)，基準(zhǔn)電容Cref上的電荷放電結(jié)束后就不再存儲(chǔ)電荷；SW1＝0時(shí)，外部模擬信號(hào)VTX升高到vtx。按照?qǐng)D3的波形控制指紋檢測(cè)電路時(shí)，指紋電容Cfinger的左端被充電到VTX，所需的電荷量為Q1＝VTX*Cfinger，而這些電荷量來(lái)自第一電容C1和基準(zhǔn)電容Cref，其中第一電容C1提供的電荷量為Q2＝(v2-v1)*C1，基準(zhǔn)電容Cref提供的電荷量為Q3＝(VCA-VDAC3)*Cref。根據(jù)電荷守恒定律有Q1＝Q2+Q3，因而可以計(jì)算得到電荷放大器CA的輸出電壓VCA的值，即：

由上式可知，第二模擬信號(hào)VDAC2和第一電容C1用于調(diào)節(jié)輸出電壓VCA的范圍，使輸出電壓VCA更好地被后面的模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化。其中，VTX為外部模擬信號(hào)的電壓值，Cfinger為指紋電容的電容值，C1為第一電容的電容值，Cref為基準(zhǔn)電容的電容值，VDAC3為第三模擬信號(hào)的電壓值。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖5和圖6，圖5是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式電路的另一具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式電路的另一具體實(shí)施例電路示意圖，指紋檢測(cè)電路還包括主動(dòng)式控制電路，外部信號(hào)源與主動(dòng)式控制電路的輸入端連接，主動(dòng)式控制電路的輸出端與指紋檢測(cè)電路的地連接，用于根據(jù)外部模擬信號(hào)控制指紋檢測(cè)電路的地的電壓，由此，指紋檢測(cè)電路處理通過(guò)將外部模擬信號(hào)輸出至手指實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式電路之外，還可以通過(guò)增加一個(gè)主動(dòng)式控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式電路，本實(shí)施例中，主動(dòng)式控制電路采用一個(gè)主動(dòng)式控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，圖6中，主動(dòng)式控制芯片的輸出端與指紋檢測(cè)電路的地VSS連接，本實(shí)施例中，主動(dòng)式控制芯片的輸出端示意性地連接第三電容的接地端，表示主動(dòng)式控制芯片的輸出端與指紋檢測(cè)電路的地連接，另外，電荷放大器CA的接地端也與主動(dòng)式控制芯片的輸出端連接。

進(jìn)一步地，參考圖3和圖6，圖3是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式工作控制波形圖，圖6是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式電路的另一具體實(shí)施例電路示意圖，本實(shí)施例中，基準(zhǔn)電容Cref和第一電容C1的電容值大小屬于同一量級(jí)；指紋檢測(cè)電路的主動(dòng)式工作控制時(shí)序?yàn)椋?/p>

第二時(shí)鐘信號(hào)S1為低電平信號(hào)，即SW2＝0；第三時(shí)鐘信號(hào)S3為高電平信號(hào)，即SW3＝1；第一模擬信號(hào)VDAC1為低電平信號(hào)；第二模擬信號(hào)VDAC2為方波信號(hào)，第一時(shí)鐘信號(hào)S1為低電平時(shí)，第二模擬信號(hào)VDAC2的電壓值為第一電壓v1，第一時(shí)鐘信號(hào)S1為高電平時(shí)，第二模擬信號(hào)VDAC2的電壓值為第二電壓v2，圖3中的V1和V2是相對(duì)值，V1可能比V2大；第三模擬信號(hào)VDAC3為直流信號(hào)；第三模擬信號(hào)VDAC3只需要電壓保持不變即可，第三模擬信號(hào)VDAC3的電壓大小由主控電路控制；本實(shí)施例中，外部信號(hào)源輸出外部模擬信號(hào)VTX至主動(dòng)式控制芯片上，外部模擬信號(hào)VTX與第一時(shí)鐘信號(hào)S1為非交疊信號(hào)，外部模擬信號(hào)VTX的低電平電壓為0，外部模擬信號(hào)VTX的高電平電壓為外部模擬電壓vtx；主動(dòng)式控制芯片的電源電壓為第一電源電壓VDDHV，主動(dòng)式控制芯片的輸出電壓為接地電壓VGND；外部模擬信號(hào)VTX的低電平電壓為0時(shí)，主動(dòng)式控制芯片輸出的接地電壓VGND為0，控制指紋檢測(cè)電路的地的電壓為0；外部模擬信號(hào)VTX的高電平電壓為vtx時(shí)，主動(dòng)式控制芯片輸出的接地電壓VGND不為0，主動(dòng)式控制芯片控制指紋檢測(cè)電路的地的電壓為接地電壓VGND，此時(shí)，接地電壓VGND可以是正電壓，也可以是負(fù)電壓，電壓大小由主動(dòng)式控制芯片控制。進(jìn)一步地，電荷放大器的輸出端的輸出電壓為：

其中，VDDHV為第一電源電壓的電壓值，Cfinger為指紋電容的電容值，C1為第一電容的電容值，Cref為基準(zhǔn)電容的電容值，VDAC3為第三模擬信號(hào)的電壓值。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，參考圖7和圖8，圖7是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的被動(dòng)式工作控制波形圖，圖8是本發(fā)明中一種指紋檢測(cè)電路的被動(dòng)式電路的一具體實(shí)施例示意圖，此時(shí)，電路無(wú)需輸入外部模擬信號(hào)，本實(shí)施例中，優(yōu)選地，基準(zhǔn)電容Cref和第一電容C1的電容值大小屬于同一量級(jí)，第二電容C2和第三電容C3的電容值大小屬于同一量級(jí)，本發(fā)明中，第二電容C2和第三電容C3的電容值大小設(shè)置在幾十飛法左右；具體的指紋檢測(cè)電路的被動(dòng)式工作控制時(shí)序?yàn)椋?/p>

第一時(shí)鐘信號(hào)S1和第二時(shí)鐘信號(hào)S2為相同的時(shí)鐘信號(hào)，第一時(shí)鐘信號(hào)S1和第三時(shí)鐘信號(hào)S3為非交疊時(shí)鐘信號(hào)；

第一模擬信號(hào)VDAC1和第二模擬信號(hào)VDAC2為方波信號(hào)，第一時(shí)鐘信號(hào)S1為高電平時(shí)，第二模擬信號(hào)VDAC2的電壓值為第三電壓v3，第一模擬信號(hào)VDAC1的電壓值為第五電壓v5；第一時(shí)鐘信號(hào)S1為低電平時(shí)，第二模擬信號(hào)VDAC2的電壓值為第四電壓v4，第一模擬信號(hào)VDAC1的電壓值為第六電壓v6，圖7中V3和V4是相對(duì)值，V3可能比V4大，圖7中V5和V6是相對(duì)值，V5可能比V6大；第三模擬信號(hào)VDAC3為低電平信號(hào)或者高電平信號(hào)，同樣地，第三模擬信號(hào)VDAC3為直流信號(hào)；第三模擬信號(hào)VDAC3只需要電壓保持不變即可。

參考圖7和圖8，SW1＝1時(shí)，基準(zhǔn)電容Cref上的電荷放電結(jié)束后就不再存儲(chǔ)電荷，A點(diǎn)、B點(diǎn)和電荷放大器VCA這三個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓都為0；SW3＝1時(shí)，A點(diǎn)變?yōu)閂DAC3，B點(diǎn)由于電荷放大器CA的作用，也變?yōu)閂DAC3，因而指紋電容Cfinger會(huì)被從0充電到VDAC3。

在上述工作過(guò)程中，指紋電容Cfinger的右端被充電到VDAC3，所需電荷量為Q1＝VDAC3*Cfinger，第三電容C3的上端也被充電到VDAC3，所需電荷量為Q2＝VDAC3*Cp，而Q1和Q2均來(lái)自第一電容C1、第二電容C2和基準(zhǔn)電容Cref，其中第一電容C1提供的電荷量為Q3＝(v4-v3)*C1，第二電容C2提供的電荷量為Q4＝(v6-v5)*C2，基準(zhǔn)電容Cref提供的電荷量為Q5＝(VCA-VDAC3)*Cref。根據(jù)電荷守恒定律有Q1+Q2＝Q3+Q4+Q5，因而可以計(jì)算得到電荷放大器CA的輸出電壓VCA的值，即：

由上式可知，第一模擬信號(hào)VDAC1、第二模擬信號(hào)VDAC2、第一電容C1和第二電容C2用于調(diào)節(jié)輸出電壓VCA的范圍，使輸出電壓VCA更好地被后面的ADC量化。其中，Cfinger為指紋電容的電容值，C3為第三電容的電容值，C1為第一電容的電容值，C2為第二電容的電容值，Cref為基準(zhǔn)電容的電容值，VDAC3為第三模擬信號(hào)的電壓值。

一種指紋檢測(cè)傳感器，包括上述的指紋檢測(cè)電路，只要設(shè)計(jì)一顆芯片，就可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式和被動(dòng)式，因此指紋檢測(cè)傳感器的設(shè)計(jì)周期短且費(fèi)用少。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。