[发明专利]基于BCD工艺的高灵敏度指纹传感器

说明书

本发明提供一种基于BCD工艺的高灵敏度指纹传感器，包括：指纹采集单元电路、高压脉冲产生电路与内部升压电路。指纹采集单元电路，输入端连接高压脉冲信号和数模转换器，输出端连接输出电路或后级接收放大电路；高压脉冲产生电路，输出端连接所述指纹采集单元电路，为指纹采集单元电路输出高压激励信号，用于直接或间接驱动手指指纹的形成；内部升压电路，输出端与高压脉冲产生电路相连，用于将电源提供的较低电压升到较高电压，向所述高压脉冲产生电路输入高压。本发明采用内部升压电路，本发明激励信号由电路内部产生，并施加于芯片内部，故不会施加于采集手指表面造成手指刺痛感的同时，能有效的提高传感器的探测灵敏度。

技术领域

本发明涉及指纹识别技术领域，尤其是涉及一种基于BCD工艺的高灵敏度指纹传感器。

背景技术

现有的大部分指纹传感器采用传感器产生一个激励信号，通过传感器外围安装一个金属环和待采集手指接触该金属环的方式，将此激励信号施加到待采集手指表面，以实现驱动手指电极的原理实现指纹采集，如图1(a)所示。现有的采用手指激励原理的指纹传感器中，为了避免部分人在指纹采集中，手指造成刺痛感，手指上的脉冲激励电压最大值一般不超过4V。

此外，现有的部分传感器采用高压激励信号驱动指纹传感器衬底，实现传感器高穿透和解决激励信号对手指表面造成的刺痛感，例如专利CN103376970A，如图1(b)所示。由于传感器的衬底处于被信号激励的状态，故传感器输出的数字信号与上位机之间需要做DC隔离处理。故而在传感器和上位机之间，需要增加一个接口转换芯片。同时，由于驱动传感器的衬底需要较大的驱动能力，所以，高压信号由外部DCDC芯片升压产生，并经过接口转换芯片斩波后形成衬底高压驱动信号。

在金属环激励方案中，激励信号产生电路的功耗较大。当金属环上激励信号电平高于4V以后，部分人在指纹采集过程中，手指表面会由于激励信号感受到一定程度的刺痛感。而低于4V的激励信号，会极大的限制传感器的探测灵敏度。由于需要外围金属环，芯片的封装成本和封装复杂度一般较高。金属环是一个面积较大的导电电极，会对系统外部或者受系统外部的干扰。同时，带有金属环的传感器在安装中，与系统级的机器外壳贴合时，存在安装不方便的问题。在衬底驱动方案中，DCDC与高压接口芯片在系统级会消耗较高的功耗，增加系统的成本；同时，系统构成复杂，调试不方便。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BCD工艺的高灵敏度指纹传感器，没有外部金属环激励，在外部应用中不采用DCDC和高压接口芯片的同时，提高指纹传感器的采集灵敏度。

为了实现上述目的，本发明提出的基于BCD工艺的高灵敏度指纹传感器，包括：指纹采集单元电路、高压脉冲产生电路与内部升压电路。

所述指纹采集单元电路，输入端连接高压脉冲信号VH和数模转换器DAC，输出端连接输出电路或后级接收放大电路；所述高压脉冲产生电路，输出端连接所述指纹采集单元电路，为指纹采集单元电路输出高压激励信号VH，用于直接或间接驱动手指指纹的形成。所述内部升压电路，输出端与高压脉冲产生电路相连，用于将电源提供的较低电压升到较高电压，向所述高压脉冲产生电路输入高压Vout’。

进一步地，所述指纹采集单元电路还包含第一极板和第二极板，所述第一极板、第二极板与手指表面之间形成边缘电场手指电容Cf。

进一步地，所述指纹采集单元电路还包含放大器、参考电压和反馈电容；所述放大器包含正相输入端、反相输入端和输出端；所述参考电压Vref由前级电路产生，输入到所述放大器的正相输入端；所述反馈电容Cfb的一端与所述放大器的反相输入端相连，所述反馈电容的另一端与所述放大器的输出端相连；所述放大器的反相输入端还与第二极板相连；所述放大器的输出端输出所述指纹采集单元电路的输出信号Vout。

进一步地，所述数模转换器DAC，产生合适的模拟量，通过直流补偿电容Cdc耦合到所述放大器的反相输入端，用来调节电路的直流偏置。