[实用新型]一种减BASE实现触控/指纹类IC高效识别的电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及到触控或指纹类芯片技术领域，具体涉及到触控或指纹类芯片采集信号的量化精度处理电路改进方面。

背景技术

本实用新型使用缩略语和关键术语定义：

CA:电荷放大器

ADC:模数转换器

BASE:信号基量

Finger Vally：手指谷

Finger Ridge 手指脊

CDS:相关双采样

参照图1中所示，目前常用的方案是在常用的触控或指纹类IC中，信号经过电荷放大器CA放大后送到模数转换器ADC进行量化，供数字模块进行处理。

其中电容CS为手指到指纹传感器极板之间的等效电容，对于手指来说，电容CS=Cridge或者Cvalley，Cridge=∆C+Cvalley，指纹感应电路需要将∆C尽可能的量化；CF为电路内部的反馈电容，VCM为电荷放大器CA输入的公共电平，VIN为系统端发送的方波信号，VOUT为待量化的电平。

在CA工作阶段，根据电荷守恒原理可以得到:

VOUT=VCM-VIN*CS/CF

对于手指中的谷来说：

VOUT(valley)=VCM-VIN*Cvalley/CF

对于手指中的脊来说：

VOUT(ridge)=VCM-VIN*Cridge/CF

=VCM-VIN*(∆C+Cvalley)/CF=VOUT(Valley)-VIN*∆C/CF

可以看到，对于后续模数转换器ADC来说，需要量化的最大电压如图2中所示：

其实系统需要量化的是∆V，但因为BASE的存在（此时BASE量为VOUT(vally)） ADC的最大量程VREF需要满足：

VREF>VOUT(ridge)

∆V的等效输出为：

Dout=256*∆V/VREF

为了能够对脊和谷能够尽量的分开，要求Dout越大越好，因此在∆V固定的情况下，需要尽量的降低VREF。

为了能够尽量的提高对∆V的量化精度，常用的方案主要采取了如参照图3中所的解决办法：

即在电荷放大器CA的输入端加入一个电容CB，以及一个信号基量，降低待量化的电平VOUT，根据电荷守恒可以得到：

VOUT=VCM-VIN*CS/CF-(V2-V1)*CB/CF

参照图4中所示，即等效为在最出版输出的基础上往下减了（V2-V1）*CB/CF，调整V2，V1以及电容CB能够满足

VOUT(Vally) ≈0

这样，模数转换器ADC需要量化的最大电压为：

VREF≈∆V

∆V的经过模数转换器ADC之后等效输出为：

Dout=256*∆V/VREF=256

指纹的脊和谷就得到最大化的区分。

上述改进方案，存在如下问题：

（1）正常的电容CA输出只能接近0，减BASE量就不干净，这样就存在一定的残留，浪费了ADC的量化空间。

（2）需要额外的电压信号以及精确的电容CB。

（3）在电容CB存在运放失调的情况下，减BASE的量变化较大，导致CA的输出有可能过小或者输出饱和，偏移过大，不利于后续ADC的量化。

以上描述是针对指纹的纹理进行了分析，事实上，在触控技术的方案中，不需要对手指脊和谷进行区分，只需要装置判断是否有电容触摸，即对手指容值的大小比较敏感，在这种情况下，手指脊和谷之间的差异基可以忽略。

VOUT=VCM-VIN*CS/CF

和指纹相比，待量化的电平VOUT值与手指电容CS、反馈电容CF相关，我们需要手指电容CS值越大越好，但是，不同人的手指电容CS存在较大的差异，有可能导致有手指触摸和无手指触摸之间的差异较小，差异值为：

∆V=VIN*CS/CF

但模数转换器ADC的最大量程VREF需要为：

VREF=VCM

等效输出为：

Dout=256*∆V/VCM

比较指纹和触摸的Dout，触摸判断和指纹判断的原理与方法一致，都需要尽量的降低参考电压。

发明内容

综上所述，本实用新型的目的在于解决现有的指纹识别信号在量化过程中存在的技术不足，导致后期识别精确度差的技术问题，而提出一种减BASE实现触控/指纹类IC高效识别的电路。

为实现本实用新型的目的，采用的技术方案为：