本發(fā)明涉及一種電容式指紋感測系統(tǒng)以及一種感測指紋圖案的方法。

背景技術(shù)：

各種類型的生物測量系統(tǒng)的使用越來越多，以便于提高安全性和/或增強(qiáng)用戶便利性。特別地，指紋感測系統(tǒng)由于它們的小外形、高性能和高用戶接受度的關(guān)系而被采用于消費(fèi)性電子裝置中。

在各種可利用的指紋感測原理中(例如，電容式、光學(xué)式、熱學(xué)式等)，電容式感測最常被使用，尤其是在尺寸以及功耗為重要問題的應(yīng)用中。

所有電容式指紋傳感器均提供指示若干個(gè)感測結(jié)構(gòu)中的每個(gè)感測結(jié)構(gòu)與被放置在指紋傳感器的表面上或移動(dòng)跨越指紋傳感器的表面的手指之間的電容。

當(dāng)需要電容式指紋感測裝置檢測更小的電容差以便精確捕獲指紋圖像時(shí)，傳感器中的噪聲的影響變得越來越重要。特別地，該指紋感測裝置尤其對(duì)外部注入的共模噪聲敏感。典型地，該類型的噪聲可以通過被連接至指紋傳感器所在的裝置的充電器而被注入該指紋傳感器。再者，共模噪聲可以具有大范圍的頻率及形狀。被注入的共模噪聲能夠使系統(tǒng)接地以手指為基準(zhǔn)來擺動(dòng)，從而看似驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這會(huì)導(dǎo)致變差的測量結(jié)果以及不良的圖像質(zhì)量。

通過實(shí)現(xiàn)各種噪聲降低技術(shù)，能夠降低共模噪聲的負(fù)面影響。用于共模噪聲抑制的方法中的一個(gè)示例是對(duì)來自每個(gè)像素的許多個(gè)數(shù)字讀數(shù)取平均以降低噪聲的影響。然而，adc轉(zhuǎn)換是耗時(shí)的，而且并不希望增加捕獲指紋圖像的時(shí)間。替選地或組合地，可以使用后處理方法，它們對(duì)所捕獲的指紋圖像來運(yùn)行并且嘗試扣除特征性共模噪聲。然而，該方法的缺點(diǎn)在于，測量值會(huì)在模擬采樣期間的飽和的情況下變差，在該情況下，可能難以或者不可能消除噪聲的影響。

據(jù)此，需要提供改良的手段來處理電容式指紋感測裝置中的噪聲。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上面提及的缺點(diǎn)和其他缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種指紋感測裝置，其包括模擬采樣電路系統(tǒng)，用于在捕獲指紋圖像期間促成噪聲抑制。本發(fā)明還提供一種用于在指紋感測裝置中進(jìn)行噪聲抑制的方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種電容式指紋感測裝置，用于感測手指的指紋圖案，該電容式指紋傳感器包括多個(gè)感測元件，每個(gè)感測元件包括：要被手指觸碰的保護(hù)性介電頂層；導(dǎo)電的感測結(jié)構(gòu)，其被布置在該頂層的下方；感測電路系統(tǒng)，用于提供模擬感測信號(hào)，其指示手指與感測結(jié)構(gòu)之間的距離，該指紋感測裝置進(jìn)一步包括：驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)，其被配置成提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括具有最大電壓電平與最小電壓電平的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖，用于提供手指與感測結(jié)構(gòu)之間的電位差的變化；模擬采樣電路系統(tǒng)，其包括至少三個(gè)模擬采樣與保持電路，它們被布置成對(duì)感測信號(hào)采樣；以及采樣控制單元，用于單獨(dú)控制至少三個(gè)模擬采樣與保持電路中的每個(gè)以在指定時(shí)間捕獲樣本，從而形成至少三個(gè)樣本，其中至少三個(gè)樣本包括在驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于第一電壓電平v1時(shí)被捕獲的至少一個(gè)樣本以及在驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于不同于v1的第二電壓電平v2時(shí)被捕獲的至少一個(gè)樣本；以及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)，其被連接至模擬采樣電路系統(tǒng)并且被配置成將至少三個(gè)樣本的組合轉(zhuǎn)換成數(shù)字感測信號(hào)，其指示感測結(jié)構(gòu)與手指之間的電容性耦合，其中至少三個(gè)樣本在指定時(shí)間被捕獲，使得在形成組合時(shí)，從感測信號(hào)中抑制掉噪聲分量。

在本申請(qǐng)的上下文中，術(shù)語“電位”應(yīng)被理解為“電氣電位”。

據(jù)此，電位差的變化應(yīng)被理解為手指與感測結(jié)構(gòu)之間的相對(duì)于參考電位的電氣電位的可時(shí)變的變化。

這些感測元件可以有利地被布置在包括列與行的陣列中。

有利地，每個(gè)感測結(jié)構(gòu)可以設(shè)置為金屬板的形式，使得感測結(jié)構(gòu)(感測板)、局部手指表面以及保護(hù)性介電頂層(以及根據(jù)指紋圖案中的位置而可能局部地存在于局部手指表面與保護(hù)層之間的任何空氣)形成平行板電容器的等效物。手指與感測結(jié)構(gòu)之間的電位差的變化所導(dǎo)致的感測結(jié)構(gòu)承載的電荷的變化是該平行板電容器的電容的指示，轉(zhuǎn)而是感測結(jié)構(gòu)與手指表面之間的距離的指示。

保護(hù)性頂層亦可被稱為涂層，其可以有利地具有至少20μm的厚度并且具有高介電強(qiáng)度，以保護(hù)指紋感測裝置的下方結(jié)構(gòu)，避免受到磨耗與毀損以及esd的破壞。更有利地，保護(hù)性頂層可具有約100μm的厚度。在某些實(shí)施例中，保護(hù)性涂層的厚度可以在從500μm至700μm的范圍內(nèi)，甚或更厚。

每個(gè)感測元件可以是可控制的，以執(zhí)行預(yù)定的測量序列，其牽涉預(yù)定序列中的不同測量狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變。測量狀態(tài)可以由被提供至感測元件中包括的電路系統(tǒng)的控制信號(hào)的特定組合來限定。

驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)可以包括切換電路系統(tǒng)，其被配置成在兩個(gè)或更多個(gè)不同電位之間進(jìn)行切換，以形成具有最大電壓電平與最小電壓電平的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖。替選地或組合地，驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)可以包括至少一個(gè)信號(hào)源，其被配置成提供時(shí)變激勵(lì)電位。

驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)可被包括在指紋傳感器部件中，并且接著可以提供具有相對(duì)于指紋傳感器部件的參考電位(例如，傳感器接地電位)的時(shí)變激勵(lì)電位的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

替選地，驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)可以設(shè)置在指紋傳感器部件外部并且被連接至指紋傳感器部件，以提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為指紋傳感器部件的時(shí)變參考電位。在該情況下，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以呈現(xiàn)相對(duì)于包含指紋感測系統(tǒng)的電子裝置的裝置接地電位的其時(shí)變驅(qū)動(dòng)電位?？梢岳弥讣y傳感器部件中包括的時(shí)序電路系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信號(hào)來控制外部驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)亦可被稱為激勵(lì)信號(hào)電路系統(tǒng)。

至少三個(gè)樣本的組合應(yīng)被視為樣本的加成或扣除，使得這些樣本的組合有效地形成經(jīng)濾波的感測信號(hào)。例如，該組合可以是第一樣本子群與第二樣本子群之間的差異，第一子群與第二子群不相交，即沒有任何共同的樣本。

每個(gè)樣本能夠被視為具有表示在采樣時(shí)間的感測信號(hào)的幅度。再者，每個(gè)采樣與保持電路被配置成提供正或負(fù)(接地)參考電壓，使得樣本能夠被視為具有正符號(hào)或負(fù)符號(hào)，從而在這些采樣被組合時(shí)實(shí)現(xiàn)濾波功能。

因此，通過組合在不同時(shí)間并且針對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的不同電壓電平捕獲到的“正”樣本和“負(fù)”樣本，可以實(shí)現(xiàn)最終的感測信號(hào)。對(duì)于每次ad轉(zhuǎn)換，許多個(gè)模擬樣本被捕獲并且依次被組合以形成要被ad轉(zhuǎn)換的感測信號(hào)值。這種一連串的樣本能夠被視為ad轉(zhuǎn)換序列。

再者，本發(fā)明基于如下實(shí)現(xiàn)方案：通過選擇相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)捕獲樣本的時(shí)間并且通過組合這些樣本，能夠?qū)崿F(xiàn)最終的經(jīng)濾波和經(jīng)解調(diào)的感測信號(hào)，以在ad轉(zhuǎn)換之前降低感測信號(hào)中的共模噪聲。

因此，在根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施例的感測裝置中，在ad轉(zhuǎn)換之前執(zhí)行模擬濾波，從而實(shí)現(xiàn)與ad轉(zhuǎn)換器的采樣速率無關(guān)的實(shí)時(shí)濾波。這是特別有利的，因?yàn)閍d轉(zhuǎn)換是耗時(shí)的，并且期望盡快捕獲指紋。即使原則上可以使用高速ad轉(zhuǎn)換器來執(zhí)行數(shù)字信號(hào)的數(shù)字濾波以實(shí)現(xiàn)相似的結(jié)果，但是將這些ad轉(zhuǎn)換器集成在指紋感測裝置中仍可能是復(fù)雜的和昂貴的。

再者，如下文將說明的，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，三個(gè)樣本足以實(shí)現(xiàn)基本濾波功能。利用較大數(shù)目的采樣與保持電路來捕獲相應(yīng)的較大數(shù)目的樣本進(jìn)一步促成較高階的濾波器的構(gòu)建，使得可以根據(jù)已建立的濾波器理論來構(gòu)建具有期望的頻率響應(yīng)的更良好限定的低通(lp)濾波器、高通(hp)濾波器或帶通(bp)濾波器。

可以使用不止一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖的濾波器的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)遺失任何信號(hào)強(qiáng)度。以50hz噪聲為例，如果僅使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖，則將丟失信號(hào)強(qiáng)度的一半。濾波器的靈活性的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可針對(duì)不同類型的共模噪聲輕易地被調(diào)整，共模噪聲經(jīng)常會(huì)根據(jù)負(fù)載、充電器類型、接地等在不同類型的裝置中而有所不同。

采樣電路系統(tǒng)能夠由確定何時(shí)相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)捕獲每個(gè)樣本的預(yù)先限定的硬件設(shè)定來控制，或者采樣事件能夠針對(duì)每個(gè)分離的ad轉(zhuǎn)換序列而單獨(dú)受到控制。對(duì)于具有未知特性的噪聲，采樣電路系統(tǒng)可以被配置成測試許多個(gè)預(yù)先限定的設(shè)定并且確定其中哪些設(shè)定產(chǎn)生具有最低噪聲水平的輸出信號(hào)，并且可以在后續(xù)的ad轉(zhuǎn)換序列中使用優(yōu)選設(shè)定。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，模擬采樣電路系統(tǒng)可以有利地被配置成基于噪聲分量的已知特性在所選擇的時(shí)間點(diǎn)對(duì)感測信號(hào)采樣，使得噪聲分量被抑制。采樣的一般原理是選擇樣本使得最終的樣本組合導(dǎo)致有效的抑制或消除對(duì)感測信號(hào)的噪聲貢獻(xiàn)。例如，已知的噪聲源可能為充電器，其可能添加來自主電壓的低頻(50/60hz)的正弦噪聲，或者來自充電器本身的高頻開關(guān)噪聲，其中開關(guān)頻率可以被視為已知的。另一個(gè)已知的噪聲源可能是裝置(例如，智能電話或平板計(jì)算機(jī))中的觸碰屏幕。據(jù)此，可以配置驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)和采樣電路系統(tǒng)用于抑制具有至少部分已知特性的特定類型噪聲。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)采樣與保持電路可以有利地包括電容器以及控制該電容器的開關(guān)?；陔娙萜鞯牟蓸优c保持電路提供一種直接且容易實(shí)現(xiàn)的電路，其中開關(guān)由采樣電路系統(tǒng)控制以在所需的時(shí)間進(jìn)行采樣。每個(gè)電容器可以連接至正或負(fù)參考電位，以向樣本電壓提供對(duì)應(yīng)的正偏移和負(fù)偏移。負(fù)參考電位通常為接地電位。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，模擬采樣電路系統(tǒng)可以包括偶數(shù)數(shù)目的采樣與保持電路，每個(gè)采樣與保持電路包括電容器以及控制該電容器的開關(guān)，其中所有電容器具有相同的尺寸。從而，采樣與保持電路受到等效控制，而不需要考慮在哪個(gè)時(shí)間采樣事件中要使用哪個(gè)采樣與保持電路。再者，對(duì)于偶數(shù)數(shù)目的采樣與保持電路，一半的電路可被連接至正參考電位并且另一半的電路可被連接至負(fù)參考電位，這在構(gòu)建濾波器功能時(shí)提供大的靈活性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，采樣控制單元有利地被配置成控制采樣與保持電路進(jìn)行采樣，使得在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一電壓電平處和在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二電壓電平處捕獲相同數(shù)目的樣本。舉例來說，在第一電壓電平處被捕獲的樣本能夠被視為負(fù)，而在第二電壓電平處被捕獲的樣本則能夠被視為正。藉此，在不同時(shí)間被捕獲的樣本的組合(每個(gè)樣本為正或負(fù))可以被組合，以形成期望的經(jīng)濾波的樣本值。舉例來說，正符號(hào)和負(fù)符號(hào)對(duì)各個(gè)樣本的分配能夠利用開關(guān)電容器電路實(shí)現(xiàn)，其中可以選擇電容器的哪一側(cè)或是哪一個(gè)引腳(即，“正”或“負(fù)”)要被連接至共同線路，用于組合這些樣本。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，至少三個(gè)采樣與保持電路可以包括至少兩種不同尺寸的電容器，其中電容器的相對(duì)尺寸被稱為權(quán)重。為了在形成濾波器功能時(shí)允許進(jìn)一步選擇，向不同的采樣與保持電路給出各自的權(quán)重，這在硬件中能夠通過不同相對(duì)尺寸的電容器來實(shí)施。舉例來說，可以向最小的電容器給出權(quán)重“1”，并且因此向具有該尺寸的兩倍的電容器給出權(quán)重“2”。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，采樣控制單元被配置成控制所述采樣與保持電路進(jìn)行采樣，使得在第一電壓電平處捕獲到的樣本的權(quán)重總和等于在該第二電壓電平處捕獲到的樣本的權(quán)重總和。其目的在于，參考電平是“未知的”，或者可能因?yàn)樵肼暥哂写蟮淖兓?。?jù)此，在施加該信號(hào)之后測量輸出的變化。通過該操作可以消除實(shí)際參考電平的依賴性。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，adc可以有利地是差分adc，其具有正輸入端以及負(fù)輸入端，并且其中至少一個(gè)采樣與保持電路被連接至正輸入端并且至少一個(gè)采樣與保持電路被連接至負(fù)輸入端。當(dāng)使用差分adc時(shí)，所有負(fù)樣本(舉例來說，通過被連接至負(fù)參考電壓的采樣與保持電路取得的樣本)可以被連接至adc的負(fù)輸入端。相應(yīng)地，正樣本可以被連接至正輸入端，使得adc提供對(duì)應(yīng)于正樣本的總和與負(fù)樣本的總和之間的差異的輸出信號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，adc可以為具有單個(gè)輸入端的單端adc，其中至少一個(gè)采樣與保持電路被配置成提供具有正符號(hào)的樣本并且至少一個(gè)采樣與保持電路被配置成提供具有負(fù)符號(hào)的樣本，并且其中所有樣本的總和被提供至所述單個(gè)輸入端。換言之，當(dāng)利用單端adc時(shí)，組合以類似的方式來執(zhí)行并且最終的樣本值被提供至adc的輸入端用于進(jìn)行轉(zhuǎn)換。為實(shí)現(xiàn)減法功能，亦如上面所述，開關(guān)可被用于允許電容器被倒轉(zhuǎn)，即允許該電容器的任一側(cè)基于電容器的切換設(shè)定被連接至adc的單個(gè)輸入端。藉此，可以借助于電容器切換設(shè)定來選擇樣本的符號(hào)，使得能夠在針對(duì)adc的輸入線路上進(jìn)行減法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)控制電路系統(tǒng)可以被配置成提供包括下面的驅(qū)動(dòng)信號(hào)：至少一個(gè)方形脈沖、方波、至少一個(gè)正弦(sinc)脈沖或正弦波。舉例來說，時(shí)變驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以被設(shè)置為脈沖串，其具有脈沖重復(fù)頻率或脈沖重復(fù)頻率的組合。舉例來說，該脈沖串中的脈沖可以是方波脈沖或者單獨(dú)的sinc脈沖。方波脈沖可被視為具有兩個(gè)不同的電壓電平，對(duì)應(yīng)于第一電壓電平v1以及第二電壓電平v2。對(duì)于正弦波或正弦脈沖來說，第一電壓電平v1以及第二電壓電平v2被選擇為波或脈沖的分離的可區(qū)分的電壓電平。再者，對(duì)于連續(xù)的ad轉(zhuǎn)換序列，不需要驅(qū)動(dòng)信號(hào)是相同的。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)控制電路系統(tǒng)可以被配置成提供具有脈沖串的形式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其具有作為已知噪聲分量的頻率的倍數(shù)或分?jǐn)?shù)的頻率。通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)以提供頻率為噪聲分量的已知頻率的倍數(shù)的脈沖串(例如，方波)，能夠更有效地抑制噪聲。應(yīng)該理解，倍數(shù)或分?jǐn)?shù)是指已知噪聲分量的頻率乘以或除以整數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)控制電路系統(tǒng)被配置成提供具有脈沖串形式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其相位與已知頻率的噪聲分量的相位不同。如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括頻率類似于噪聲頻率的脈沖串，例如方波或正弦波，則其可以形成有效抑制噪聲的濾波器。據(jù)此，期望提供包括相位與噪聲的相位不同的脈沖串的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。舉例來說，這能夠通過在連續(xù)ad轉(zhuǎn)換中逐漸改變或移動(dòng)脈沖串的相位來實(shí)現(xiàn)，以確定噪聲抑制最有效的相位。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，感測電路系統(tǒng)可以包括電荷放大器，其包括負(fù)輸入端、正輸入端、提供模擬感測信號(hào)的輸出端、反饋電容器、與反饋電容器并聯(lián)的重置開關(guān)以及放大器。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)可以包括可控制的電壓源，其連接至位于指紋傳感器附近的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入放置在指紋傳感器上和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)上的手指中，用于提供手指與感測結(jié)構(gòu)之間的電位差的變化。舉例來說，傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以是傳導(dǎo)框架，其被布置圍繞指紋傳感器，并且該框架可被稱為邊框(bezel)。

再者，手指與感測結(jié)構(gòu)之間的電位差的變化也可以通過將可控制的電壓源連接至電荷放大器的正輸入端來實(shí)現(xiàn)。再者，電位差的變化也可以通過將可控制的電壓源連接至指紋傳感器的共同接地平面來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一電壓電平v1與第二電壓電平v2之間的差異優(yōu)選地是至少0.1v。驅(qū)動(dòng)信號(hào)的v1與v2之間的差異的主要要求是該差異應(yīng)該在來自電荷放大器的輸出信號(hào)中提供可測量的差異。

根據(jù)本發(fā)明的的第二方面，提供了一種用于在包括多個(gè)感測元件的電容式指紋感測裝置中降低噪聲的方法，該指紋感測裝置包括感測電路系統(tǒng)，用于提供模擬感測信號(hào)，其指示手指與感測元件的感測結(jié)構(gòu)之間的距離，該指紋感測裝置包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路系統(tǒng)，用于提供手指與感測結(jié)構(gòu)之間的電位差的變化，該方法包括：提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其包括具有最大電壓電平與最小電壓電平的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)脈沖，用于提供電位差變化；捕獲感測信號(hào)的至少三個(gè)樣本，其中至少三個(gè)樣本包括在驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于第一電壓電平v1時(shí)被捕獲的至少一個(gè)樣本以及在驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于不同于v1的第二電壓電平v2時(shí)被捕獲的至少一個(gè)樣本；形成至少三個(gè)樣本的總和，其中在時(shí)間上選擇樣本，使得在形成該總和時(shí)從感測信號(hào)中抑制掉噪聲分量；以及從至少三個(gè)樣本的總和形成數(shù)字信號(hào)。

本發(fā)明上下文中的“形成樣本的總和”應(yīng)被解釋為將至少三個(gè)樣本相加在一起，并且其中，這些樣本中的一個(gè)或更多個(gè)可以具有負(fù)符號(hào)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該方法進(jìn)一步包括根據(jù)各個(gè)樣本的采樣時(shí)間的噪聲信號(hào)的相對(duì)幅度向每個(gè)樣本給出權(quán)重，其中這些權(quán)重被選擇，使得在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第一電壓電平捕獲到的樣本的權(quán)重總和等于在該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的第二電壓電平處捕獲到的樣本的權(quán)重總和。

本發(fā)明第二方面的效果與特征大部分類似于上面結(jié)合本發(fā)明的第一方面描述的效果與特征。

在研究所附權(quán)利要求以及下面的描述時(shí)，本發(fā)明的進(jìn)一步特點(diǎn)以及優(yōu)點(diǎn)將變得清楚。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，本發(fā)明的不同特征可以被組合以創(chuàng)建與下文所述實(shí)施例不同的實(shí)施例。

附圖說明

現(xiàn)將參照示出本發(fā)明的示例實(shí)施例的附圖來更詳細(xì)說明本發(fā)明的前述與其他方面，其中：

圖1示意性地圖示包括指紋感測裝置的移動(dòng)電話；

圖2示意性地示出圖1中的指紋感測裝置；

圖3是指紋感測裝置的一部分的示意性電路圖，其包含根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感測電路系統(tǒng)以及采樣電路系統(tǒng)；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的采樣電路系統(tǒng)的示意性電路圖；

圖5示意性地圖示現(xiàn)有技術(shù)的采樣方法；

圖6a、圖6b、圖6c和圖6d示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法；

圖7a、圖7b和圖7c示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法；

圖8a和圖8b示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法；以及

圖9是簡要示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的一般步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的詳細(xì)說明中，主要參照指紋感測裝置來說明根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例，該指紋感測裝置包括多個(gè)模擬采樣與保持電路，其具有電容器以及用于控制該電容器的開關(guān)的形式。盡管下面的說明基于無源的采樣與保持電路，例如開關(guān)式電容器，但是其同樣可以利用有源的采樣電路系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種實(shí)施例。舉例來說，有源的采樣電路系統(tǒng)可以包括在反饋路徑中有電容器的放大器、或者緩沖器。

圖1示意性地圖示根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的指紋感測裝置2的應(yīng)用，其具有集成了指紋感測裝置2的移動(dòng)電話1的形式。舉例來說，指紋感測裝置2可以用于解鎖移動(dòng)電話1和/或用于授權(quán)利用移動(dòng)電話進(jìn)行交易等。根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施例的指紋感測裝置也可以用于其他裝置中，例如平板計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、智能卡或其他類型的消費(fèi)性電子裝置。

圖2示意性地示出圖1中的移動(dòng)電話1中包括的指紋感測裝置2。如在圖2中所見，指紋感測裝置2包括傳感器陣列5、電源接口6以及通信接口7。傳感器陣列5包括大量的感測元件8a和8b(為避免使示圖雜亂，圖中僅以附圖標(biāo)記指示這些感測元件中的兩個(gè)感測元件)，每個(gè)感測元件是可控制的，以感測感測元件8a-b中包括的感測結(jié)構(gòu)和接觸傳感器陣列5的頂表面的手指表面之間的距離。

電源接口6包括第一接觸焊盤10a以及第二接觸焊盤10b，這里示為接合焊盤，用于將供電電壓vsupply連接至指紋感測裝置2。

通信接口7包括許多個(gè)焊盤，用于允許控制指紋感測裝置2以及用于從指紋感測裝置2獲取指紋數(shù)據(jù)。

圖3是沿圖2中所示的線a-a’截取的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的指紋感測裝置2的一部分的示意性剖視圖和電路圖，手指11被放置在傳感器陣列5的頂部。該指紋感測裝置包括多個(gè)感測元件8，每個(gè)感測元件包括保護(hù)性介電頂層13、導(dǎo)電的感測結(jié)構(gòu)17(這里具有在保護(hù)性介電頂層13下方的金屬板17的形式)、電荷放大器18以及驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供電路系統(tǒng)19(用于向圖3中示意性指示的手指提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)vdrv)。如圖3中所示，手指11的紋脊(ridge)位于感測結(jié)構(gòu)17的正上方，指示手指11與感測結(jié)構(gòu)17之間的最小距離，其由介電頂層13限定。

電荷放大器18包括至少一個(gè)放大器級(jí)，此處示意性地示為運(yùn)算放大器(opamp)24，其具有連接至感測結(jié)構(gòu)17的第一輸入端(負(fù)輸入端)25、連接至接地或另一參考電位的第二輸入端(正輸入端)26以及輸出端27。此外，電荷放大器18包括連接在第一輸入端25與輸出端27之間的反饋電容器29、以及重置電路系統(tǒng)，其在本文中功能性地圖示為開關(guān)30，用于允許反饋電容器29的可控制的放電。電荷放大器18可以通過操作重置電路系統(tǒng)30使反饋電容器29放電而被重置。

如在負(fù)反饋配置中通常的opamp24的情況，第一輸入端25處的電壓跟隨第二輸入端26處的電壓。根據(jù)特定放大器配置，第一輸入端25處的電位可以與第二輸入端26處的電位基本上相同，或者在第一輸入端25處的電位與第二輸入端26處的電位之間可以存在基本上固定的偏移量。在圖3的配置中，電荷放大器的第一輸入端25被虛接地。

當(dāng)時(shí)變電位通過驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供電路系統(tǒng)19被提供至手指11時(shí)，相應(yīng)的時(shí)變電位差出現(xiàn)在感測結(jié)構(gòu)17與手指11之間。手指11與感測結(jié)構(gòu)17之間的感生的電位差的變化轉(zhuǎn)而在電荷放大器18的輸出端27上造成感測電壓信號(hào)vs。

模擬采樣電路系統(tǒng)74被連接至電荷放大器18的輸出端27，以接收感測信號(hào)vs并對(duì)其采樣。采樣電路系統(tǒng)74可以包括或者被連接至控制單元，該控制單元控制采樣電路系統(tǒng)74中包括的各個(gè)采樣與保持(s&h)電路，以參照驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)序在期望時(shí)間點(diǎn)對(duì)感測信號(hào)vs采樣。下文將更詳細(xì)地討論采樣電路系統(tǒng)。

模擬采樣電路系統(tǒng)74包括兩個(gè)輸出端，此處稱為正輸出端76和負(fù)輸出端78，它們被連接至差分模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)80，差分模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)80被配置成將正輸出端76與負(fù)輸出端78之間的差異轉(zhuǎn)換成數(shù)字感測信號(hào)82，指示感測結(jié)構(gòu)17與手指11之間的電容性耦合，并且因而指示感測結(jié)構(gòu)17與手指11之間的距離。

替選地，模擬采樣電路系統(tǒng)可以包括單個(gè)輸出端，其被連接至單端adc(未示出)，在該情況下，這些樣本在adc之前在采樣電路系統(tǒng)中被組合，并且其中最終的差異信號(hào)被進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換。在本示例中，用于感測元件17(即用于像素)的感測電路系統(tǒng)被示為包括一個(gè)采樣與保持電路系統(tǒng)模塊74以及一個(gè)adc80。然而，通過使用復(fù)用器將多個(gè)像素連接至每一個(gè)采樣與保持電路系統(tǒng)模塊74，也可以在許多不同像素之間共享采樣與保持電路系統(tǒng)模塊74以及adc80。據(jù)此，電荷放大器18的輸出端和/或采樣與保持電路系統(tǒng)模塊74的輸出端可以連接至復(fù)用器。舉例來說，一個(gè)采樣與保持電路系統(tǒng)模塊74能夠被一列像素共享。

圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的采樣電路74。這里所示的采樣電路包括八個(gè)采樣與保持電路40a、40b、40c、40d、40e、40f、40g和40h。每個(gè)采樣與保持電路包括電容器42a、42b、42c、42d、42e、42f、42g和42h，電容器的一側(cè)經(jīng)由開關(guān)44a、44b、44c、44d、44e、44f、44g和44h連接至感測信號(hào)vs并且另一側(cè)連接至采樣電路74的輸出。在本示例中，采樣與保持電路40a-d經(jīng)由第一開關(guān)48連接至adc80的正輸入端76，并且采樣與保持電路40e-h經(jīng)由第二開關(guān)50連接至adc80的負(fù)輸入端78。再者，每個(gè)電容器42a-h被連接至參考電壓vref，例如vdd。在利用差分adc80的本示例中，負(fù)輸入端與正輸入端的符號(hào)由adc來限定。采樣與保持電路40a-d被連接至adc的正輸入端76并且采樣與保持電路40a-d獲得的樣本被稱為正樣本。相應(yīng)地，連接至adc的負(fù)輸入端的采樣與保持電路40e-h獲得的樣本被稱為負(fù)樣本。開關(guān)44a-h控制實(shí)際采樣，使得當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，相應(yīng)電容器上的最終電壓被捕獲。如果使用單端adc，則電路40a-d可以直接連接至單個(gè)輸入線作為正樣本，而電路40e-h可以倒轉(zhuǎn)，使得負(fù)電壓被提供至單個(gè)輸入線，從而最終的差電壓可以被直接提供至單端adc的輸入端。

在模擬采樣序列期間，開關(guān)46接通，使得輸出信號(hào)vs被提供至采樣電路系統(tǒng)。開關(guān)48與50斷開，使得adc80斷開連接。開關(guān)44a-d接通，使得電容器電荷與vs成比例。當(dāng)要捕獲樣本時(shí)，開關(guān)44a-h中的一個(gè)或更多個(gè)開關(guān)斷開，使得樣本被儲(chǔ)存在電容器中。一旦模擬采樣序列完成并且所有需要的樣本被捕獲，開關(guān)46斷開并且開關(guān)48與50接通。接著，開關(guān)44a-h接通，使得儲(chǔ)存在電容器中的樣本可以被提供至adc80的輸入端76、78，從而實(shí)現(xiàn)正輸入端與負(fù)輸入端之間的差異的ad轉(zhuǎn)換。

即使上面的采樣電路系統(tǒng)74被圖示為包括八個(gè)單獨(dú)的采樣與保持電路40a-h，但是如下文將說明的，可以利用高于2個(gè)的任何數(shù)目的采樣與保持電路來實(shí)現(xiàn)噪聲抑制。

由控制單元(未示出)控制采樣，即開關(guān)44a-h，該控制單元還控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)vdrv。因此，能夠基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的特性來控制采樣時(shí)序。再者，不需要在模擬采樣序列中使用所有采樣與保持電路40a-h。相反，可以僅使用實(shí)現(xiàn)期望的濾波器功能所需的采樣與保持電路，這可以在模擬采樣序列中提供高靈活度并且允許在沒有噪聲的情況下進(jìn)行快速采樣。模擬采樣序列可被限定為在連續(xù)ad轉(zhuǎn)換之間對(duì)模擬輸出信號(hào)vs采樣的序列。

圖5(現(xiàn)有技術(shù))圖示了在驅(qū)動(dòng)信號(hào)vdrv包括多個(gè)方形脈沖時(shí)并且在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一個(gè)周期期間執(zhí)行模擬采樣的情況下的驅(qū)動(dòng)信號(hào)vdrv以及感測信號(hào)vs。驅(qū)動(dòng)信號(hào)vdrv被注入手指中，并且當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖52為正時(shí)，電荷放大器18的重置開關(guān)30接通。當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，開關(guān)30再次斷開，并且輸出信號(hào)略微上升以表示參考電平vref。而后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)下降，導(dǎo)致手指11與感測板17之間的電荷變化，并且輸出信號(hào)vs上升至與手指11與感測板17之間的距離成比例的值，其被稱為信號(hào)電平vsig。

對(duì)于圖5中所示的常規(guī)的相關(guān)雙采樣，在輸出信號(hào)為低時(shí)捕獲第一樣本s0，并且在輸出信號(hào)為高時(shí)捕獲第二樣本s1，其中最終的輸出信號(hào)s1-s0消除重置電荷放大器之后的任何電壓偏移的效應(yīng)，以更精確地表示手指11與感測板17之間的距離。

在下文中，將參照利用上面描述的模擬采樣電路系統(tǒng)74采用不同采樣方案和驅(qū)動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的不同濾波器的功能來討論本發(fā)明的各種實(shí)施例。

圖6a圖示了感測信號(hào)vs含有噪聲分量的示例，該噪聲分量具有相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)vdrv的頻率的低頻率。舉例來說，該低頻率噪聲可以經(jīng)由充電器被引入裝置1中，成為50/60hz噪聲。此處，相較于可能在khz范圍中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率，低頻率噪聲可被視為近似恒定。在示圖中，噪聲分量的幅度可能被放大，以更清楚地圖示噪聲的影響。

圖6中所示的模擬采樣序列可被視為從激活開關(guān)30的重置信號(hào)以重置電荷放大器18開始。接著，捕獲第一樣本s0。這里樣本s0被示為具有權(quán)重-1，其中負(fù)號(hào)指示該樣本是在輸出信號(hào)vs處于低電平時(shí)被捕獲的，此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高，并且該樣本是通過連接至adc80的負(fù)輸入端的采樣與保持電路40e-h中的一個(gè)捕獲的。輸出信號(hào)vs的低電平可被稱為參考電平。驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電壓電平與低電壓電平可被分別視為第一電壓電平v1和第二電壓電平v2。

當(dāng)vdrv走低時(shí)，vs走高，并且捕獲第二樣本s1，此處向其給出權(quán)重+2，表示信號(hào)電平vsig。舉例來說，如果樣本是被包括尺寸為捕獲第一樣本s0的采樣與保持電路中的電容器的尺寸的兩倍的電容器的采樣與保持電路捕獲，則該樣本可被視為具有權(quán)重+2。替選地，如圖4中所示，采樣電路系統(tǒng)可以包括采樣與保持電路，其中所有采樣電容器具有相同的尺寸。在情況下，通過同時(shí)利用二個(gè)或更多個(gè)采樣與保持電路，樣本可被分配特定權(quán)重，其中樣本的權(quán)重可被視為等于所使用的采樣與保持電路的數(shù)目。據(jù)此，樣本實(shí)際上由捕獲采樣時(shí)的特定時(shí)間點(diǎn)限定，而非由用于捕獲樣本的特定采樣與保持電路限定，因?yàn)檫@些采樣與保持電路能夠被任意控制以在模擬采樣序列期間的任何時(shí)間捕獲樣本。因此，在所有采樣與保持電路具有相同尺寸的采樣與保持電路系統(tǒng)中，樣本的最大權(quán)重等于連接至adc80的輸入端的采樣與保持電路的數(shù)目。

再者，樣本在這里被示為在特定的時(shí)間點(diǎn)瞬時(shí)捕獲。然而，每個(gè)樣本同樣可以對(duì)應(yīng)于在特定的有限時(shí)間周期中的積分。

最后，在vdrv再次為低時(shí)捕獲第三樣本s2，并且vs處于對(duì)應(yīng)于參考電平加上誘發(fā)噪聲信號(hào)的電平。

這些樣本加總之后，s0+s1+s2可被分割，使得首先從正樣本的總和(此處僅有s1)中減去負(fù)樣本s0+s2，從而提供最終輸出信號(hào)s1-(s0+s2)。這些樣本的加總也可以被視為2vsig-(vref+vref)＝vsig-vref，使得最終的輸出是沒有噪聲的影響的信號(hào)電平與參考電平之間的差。這是產(chǎn)生指紋圖像時(shí)使用的adc80進(jìn)行ad轉(zhuǎn)換的最終信號(hào)。

特別地，輸出信號(hào)的濾波的關(guān)鍵在于正樣本的權(quán)重等于負(fù)樣本的權(quán)重，使得噪聲貢獻(xiàn)可被消除。這需要參考電平處的樣本中的總噪聲貢獻(xiàn)等于信號(hào)電平處的樣本中的總噪聲貢獻(xiàn)。在圖6a中所示的示例中，噪聲的斜率被視為恒定的并且樣本之間的時(shí)間也是恒定的，導(dǎo)致正樣本與負(fù)樣本兩者中相同的總噪聲貢獻(xiàn)。通常，對(duì)于具有恒定斜率的噪聲，即使也可以有交替采樣的情況，但是通過樣本之間的恒定時(shí)間即可以輕易地實(shí)現(xiàn)濾波功能。

據(jù)此，通過控制驅(qū)動(dòng)脈沖以及模擬采樣電路系統(tǒng)可以在ad轉(zhuǎn)換之前實(shí)時(shí)地執(zhí)行模擬濾波?？梢栽谶B接至中央控制單元(例如，微處理器)的寄存器中以驅(qū)動(dòng)信號(hào)和采樣指令的形式預(yù)先限定模擬采樣序列。再者，所提出的采樣方案通過控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及采樣時(shí)間與權(quán)重而提供形成不同類型的模擬濾波器的高度的靈活性，用于處理不同類型的噪聲。

模擬采樣序列跟隨有模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換序列，其中來自感測陣列中的感測元件的像素值被所連接的讀出電路系統(tǒng)讀取，以形成指紋圖像。

再者，利用上面所述的模擬濾波，相鄰樣本之間的時(shí)間可以短于每個(gè)樣本被單獨(dú)ad轉(zhuǎn)換以用在后續(xù)數(shù)字濾波中而可能實(shí)現(xiàn)的時(shí)間。

再者，上面所述的采樣描述了二階濾波器。容易理解，通過增加樣本數(shù)目同時(shí)堅(jiān)持上述原理，能夠形成用于提供更銳利的頻率響應(yīng)的更高階濾波器。下文中還將描述另外的濾波器示例。

圖6b中圖示了更高階濾波器的示例，其中在參考電平處捕獲三個(gè)樣本s0、s2和s4，并且在信號(hào)電平處捕獲兩個(gè)樣本s1和s3。樣本s1和s3具有權(quán)重+2，而樣本s2具有權(quán)重-2。同樣地，樣本之間的時(shí)間是恒定的。組合這些樣本之后的最終信號(hào)變成(s1+s3)-(s0+s2+s4)＝(2+2)vsig-(1+2+1)vref＝4vsig-4vref。此處，vsig與vref之間的差乘以四。這在最終的ad轉(zhuǎn)換中會(huì)被考慮到，因?yàn)樽x出系統(tǒng)作為整體考慮采樣方案，并且因此知曉最終的數(shù)字信號(hào)是否表示vsig-vref的倍數(shù)。

圖6c示出了其中具有高頻方波脈沖形式的噪聲出現(xiàn)在感測信號(hào)中的示例。例如，高頻方波脈沖能夠從開關(guān)電源作為開關(guān)噪聲而被引入，或者從裝置中操作在高頻的其他部件(例如，顯示器或是觸碰屏幕)被引入。通常，高頻噪聲可被視為包括無法在模擬采樣序列期間視為恒定的噪聲。

在圖6c中，樣本s1與s2是在輸出信號(hào)vs受到噪聲信號(hào)影響時(shí)被捕獲的，而樣本s0與s3是在輸出信號(hào)vs沒有受到噪聲信號(hào)影響時(shí)被捕獲的。

在方形噪聲的情況下，或者對(duì)于噪聲電平突然改變的相似類型的噪聲，也需要在vs受噪聲影響時(shí)捕獲的樣本等于vs沒有受噪聲影響時(shí)捕獲的樣本的權(quán)重。

圖6d示出了驅(qū)動(dòng)信號(hào)在兩個(gè)連續(xù)驅(qū)動(dòng)脈沖之間相位偏移或是延遲半個(gè)周期時(shí)的情況。如果噪聲具有與驅(qū)動(dòng)信號(hào)相似或等同的特性，則難于甚至不可能以消除噪聲的方式來對(duì)輸出信號(hào)采樣。如果觀察到噪聲具有與驅(qū)動(dòng)信號(hào)相似的頻率，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以形成為兩個(gè)脈沖的序列，其中第二脈沖相對(duì)于第一脈沖相位偏移，即延遲半個(gè)周期，從而以上面針對(duì)樣本s0-s4所述相同的方式來實(shí)現(xiàn)噪聲消除。據(jù)此，驅(qū)動(dòng)脈沖的占空比能夠被改變以幫助各種類型噪聲的噪聲抑制。再者，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以包括一連串的單獨(dú)的脈沖，其中脈沖的形狀和連續(xù)脈沖之間的時(shí)間可以任意選定。在該實(shí)現(xiàn)方案中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率、周期以及占空比的概念可能并不適用。

圖7a、圖7b和圖7c示意性地圖示了如何調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)以應(yīng)對(duì)具有與方波形式的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同或相似頻率的高頻噪聲的另外的示例。在圖7a中，噪聲具有與驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同的頻率，并且相位也與驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，意謂著根據(jù)上面所述的方法的濾波是不可行的。特別地，在圖7a中所示的情況下，不能在噪聲對(duì)vs的信號(hào)電平的貢獻(xiàn)等于噪聲對(duì)vs的參考電平的貢獻(xiàn)的情況下獲得樣本。

在圖7b中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率為噪聲的頻率的兩倍，因而能夠進(jìn)行噪聲濾波，因?yàn)槟軌蜥槍?duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平與低電平以及噪聲貢獻(xiàn)的高電平與低電平的所有組合獲得樣本。據(jù)此，通過改變(提高或降低)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)所示出的噪聲的濾波。舉例來說，圖7a中所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率能夠乘以或是除以整數(shù)。

圖7c示出了驅(qū)動(dòng)信號(hào)相對(duì)于圖7a的驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位偏移的示例。在此圖中，同樣可以進(jìn)行采樣以構(gòu)建濾波器。如果已知或是疑似噪聲頻率與驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率一致，則驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以例如被相位偏移四分之一周期，或者可以以小步長遞增的方式被相位偏移，直到觀察到的噪聲最小為止。從而，濾波器能夠?qū)W習(xí)抑制不同類型的噪聲。據(jù)此，也可以儲(chǔ)存用于不同噪聲條件的特定采樣簡檔，例如使用特定充電器的情況或者如果正在使用裝置中已知會(huì)造成特定類型噪聲的特定特征的情況。

再者，驅(qū)動(dòng)信號(hào)也可以包括脈沖串，其中單獨(dú)的脈沖是不同的，即具有不同的各個(gè)脈沖長度，從而避免驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率和噪聲的頻率一致的情況。

圖8a圖示了其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括正弦波并且其中噪聲相對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)近似恒定的示例。正弦波實(shí)務(wù)上能夠被正弦脈沖替代以達(dá)到相同的效果。

圖8b圖示了其中采樣電容器的系數(shù)被配置成對(duì)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)(此圖中為正弦波)的形狀，即幅度的示例。通過針對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅度來調(diào)節(jié)采樣系數(shù)，并且通過在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一個(gè)周期期間捕獲多個(gè)樣本，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高頻選擇性的濾波器。不同系數(shù)能夠通過上面所述的任何方法實(shí)現(xiàn)，例如組合用于每個(gè)樣本的許多個(gè)電容器從而導(dǎo)致期望的系數(shù)，或者利用尺寸變化的電容器。

不需要在正弦波的各個(gè)最大幅度和最小幅度處捕獲樣本。然而，為了使濾波正常發(fā)揮作用，需要被稱為負(fù)的所有樣本在驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于相同的相對(duì)電壓電平v1時(shí)被捕獲并且被稱為正的所有樣本在驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于相同的相對(duì)電壓電平v2(不同于v1)時(shí)被捕獲。

圖9是簡要示出上面針對(duì)噪聲降低討論的方法的一般步驟的流程圖。該方法包含以下步驟：提供902驅(qū)動(dòng)信號(hào)，捕獲904至少三個(gè)樣本，形成906樣本的總和，使得信號(hào)中的噪聲受到抑制，以及形成908數(shù)字信號(hào)。

該方法的調(diào)整與上面針對(duì)在指紋感測裝置中采樣信號(hào)所討論的方法的特征相似。如從以上描述所理解的，利用所述方法能夠形成無數(shù)不同的濾波器，其中實(shí)現(xiàn)濾波器功能的關(guān)鍵特征是實(shí)時(shí)模擬采樣和同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

如可從以上示例理解的，存在許多不同的方式來調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)以抑制不同類型的噪聲。如果噪聲特性完全未知，則可以采用許多個(gè)預(yù)先設(shè)定的模擬采樣序列并且評(píng)估最終的經(jīng)濾波信號(hào)，來確定這些采樣序列中的哪個(gè)采樣序列產(chǎn)生具有最低噪聲內(nèi)容的輸出信號(hào)。從而，即使噪聲特性未知，仍然能夠抑制噪聲。如果噪聲特性未知，則可以采用自學(xué)習(xí)算法來形成自適應(yīng)濾波器，其中可以基于來自讀出電路系統(tǒng)的反饋來調(diào)整采樣。

在許多情況下，噪聲的某些特性是已知的，使得可以預(yù)先設(shè)定模擬采樣序列以抑制特定噪聲。舉例來說，具有已知特性的噪聲可能源自具有已知開關(guān)頻率的裝置充電器或源自裝置中的其他部件，例如顯示器或觸碰屏幕。

還可以確定裝置中的噪聲特性并且配置模擬采樣序列以抑制所確定的噪聲。

雖然已參考本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是許多不同的變更、修正等對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是明顯的。另外，還應(yīng)注意，感測裝置的一些部分可以通過各種方式被省略、互換或布置，感測裝置仍然能夠執(zhí)行本發(fā)明的功能。

除此之外，技術(shù)人員通過研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求在實(shí)踐要求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)可以理解和實(shí)施所公開的實(shí)施例的變型。在權(quán)利要求中，用語“包括”并不排除其他元件或步驟，而不定冠詞“一個(gè)”不排除多個(gè)?；ゲ幌嗤莫?dú)立權(quán)利要求中記載的特定措施并不指示這些措施無法以有利的方式被組合使用。