本實(shí)用新型屬于指紋感應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種指紋感應(yīng)裝置及其感應(yīng)電路。

背景技術(shù)：

指紋感應(yīng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于身份識別或信息的保密領(lǐng)域中，例如在智能終端上添加指紋感應(yīng)電路，通過采集用戶指紋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對用戶身份進(jìn)行識別的功能。

圖1示出了現(xiàn)有的指紋感應(yīng)電路的具體電路圖，如圖1所示，現(xiàn)有的指紋感應(yīng)電路中包括了感應(yīng)電容C1、反饋電容C2以及濾波電容C3，其中，感應(yīng)電容C1用于感應(yīng)用戶的手指指紋信號，反饋電容C2用于對第一信號進(jìn)行電荷重分配，進(jìn)而使得指紋感應(yīng)電路的輸出電壓隨著指紋的不同而有所變化，濾波電容C3用于將與指紋脊谷差無關(guān)的基礎(chǔ)電容抵消。如圖1所示，由于現(xiàn)有的指紋感應(yīng)電路中需要較多的電容對指紋信號進(jìn)行感應(yīng)和濾波等，才能實(shí)現(xiàn)對指紋的感應(yīng)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的指紋感應(yīng)電路存在元器件較多、占用電路板面積較大的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種指紋感應(yīng)裝置及其感應(yīng)電路，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的指紋感應(yīng)電路的元器件較多、占用電路板面積較大的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種指紋感應(yīng)電路，用于采集指紋信號，所述指紋感應(yīng)電路包括感應(yīng)單元、濾波單元以及信號放大電路；

所述感應(yīng)單元的輸出端與所述信號放大電路的第一輸入端相連，所述濾波單元的輸入端接濾波信號，所述信號放大電路的第二輸入端接共模信號，所述信號放大電路的輸出端用于輸出指紋信號；

所述感應(yīng)單元包括第一絕緣層、第二絕緣層以及第一金屬層，所述第一金屬層的電荷輸出節(jié)點(diǎn)為所述感應(yīng)單元的輸出端，所述第一金屬層的第一載荷面通過所述第一絕緣層與用戶的手指之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，所述第一金屬層的第二載荷面通過所述第二絕緣層與所述濾波單元之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系；

當(dāng)用戶通過手指觸摸所述第一絕緣層時，所述第一金屬層的第一載荷面上生成第一信號，所述濾波單元根據(jù)所述濾波信號對所述第一信號進(jìn)行濾波，進(jìn)而在所述第一金屬層的第二載荷面上生成第二信號，所述感應(yīng)單元將所述第二信號發(fā)送給所述信號放大電路，所述信號放大電路根據(jù)所述共模信號與所述第二信號輸出與用戶指紋對應(yīng)的指紋信號。

進(jìn)一步的，所述濾波單元包括第二金屬層，所述第二金屬層的電荷輸入節(jié)點(diǎn)為所述濾波單元的輸入端。

進(jìn)一步的，所述信號放大電路包括反饋單元與信號放大單元；

所述信號放大單元的第一信號輸入端為所述信號放大電路的第一輸入端，所述信號放大單元的第二信號輸入端為所述信號放大電路的第二輸入端，所述信號放大單元的輸出端為所述信號放大電路的輸出端，所述反饋單元通過所述第二絕緣層與所述第一金屬層的第二載荷面之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，所述反饋單元的輸出端與所述信號放大單元的輸出端相連。

進(jìn)一步的，所述反饋單元包括第三金屬層，所述第三金屬層通過所述第二絕緣層與所述第一金屬層的第二載荷面之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，所述第三金屬層的電荷輸出節(jié)點(diǎn)為所述反饋單元的輸出端。

進(jìn)一步的，所述信號放大單元包括放大器，所述放大器的負(fù)相輸入端為所述信號放大單元的第一信號輸入端，所述放大器的正相信號輸入端為所述信號放大單元的第二信號輸入端，所述放大器的信號輸出端為所述信號放大單元的輸出端。

本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種指紋感應(yīng)裝置，所述指紋感應(yīng)裝置包括如上所述的指紋感應(yīng)電路。

進(jìn)一步的，所述第一絕緣層為所述指紋感應(yīng)裝置的封裝面或蓋板。

本實(shí)用新型提供的一種指紋感應(yīng)電路，用于采集指紋信號，其包括感應(yīng)單元、濾波單元以及信號放大電路；其中，感應(yīng)單元包括第一絕緣層、第二絕緣層以及第一金屬層，第一金屬層的電荷輸出節(jié)點(diǎn)為感應(yīng)單元的輸出端，第一金屬層的第一載荷面通過第一絕緣層與用戶的手指之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，第一金屬層的第二載荷面通過第二絕緣層與濾波單元之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系；當(dāng)用戶觸摸第一絕緣層時，第一金屬層的第一載荷面上生成第一信號，濾波單元根據(jù)濾波信號對第一信號進(jìn)行濾波，進(jìn)而在第一金屬層的第二載荷面上生成第二信號，感應(yīng)單元將第二信號發(fā)送給信號放大電路，信號放大電路根據(jù)共模信號與第二信號輸出與用戶指紋對應(yīng)的指紋信號。簡化了指紋感應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)，減少了實(shí)現(xiàn)指紋感應(yīng)電路所需的元器件個數(shù)和電路板面積。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的指紋感應(yīng)電路的電路圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的指紋感應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的指紋感應(yīng)電路的具體電路圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的指紋感應(yīng)電路的整體方案示意圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的指紋感應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

需要說明的是，在本實(shí)用新型的所有實(shí)施例中，指紋感應(yīng)電路用于采集指紋信號，該指紋信號為電信號，用于表征指紋脊和/或指紋谷的差異或特征。

以下結(jié)合具體附圖對本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的描述：

圖2示出了本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的指紋感應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說明，僅示出與實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

如圖2所示，指紋感應(yīng)電路100包括感應(yīng)單元10、濾波單元20以及信號放大電路30。

如圖2所示，感應(yīng)單元10的輸出端與信號放大電路30的第一輸入端相連，濾波單元20的輸入端接濾波信號Vb，信號放大電路30的第二輸入端接共模信號VCM，信號放大電路30的輸出端用于輸出指紋信號VO。

感應(yīng)單元10包括第一絕緣層11、第二絕緣層12以及第一金屬層13，第一金屬層13的電荷輸出節(jié)點(diǎn)為感應(yīng)單元10的輸出端，第一金屬層13的第一載荷面131通過第一絕緣層11與用戶的手指110之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，第一金屬層13的第二載荷面132通過第二絕緣層12與濾波單元20之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系。

當(dāng)用戶通過手指110觸摸第一絕緣層11時，第一金屬層13的第一載荷面上131生成第一信號，濾波單元20根據(jù)濾波信號Vb對第一信號進(jìn)行濾波，進(jìn)而在第一金屬層13的第二載荷面132上生成第二信號，感應(yīng)單元10將第二信號發(fā)送給信號放大電路30，信號放大電路30根據(jù)共模信號VCM與第二信號輸出與用戶指紋對應(yīng)的指紋信號VO。

需要說的是，當(dāng)用戶通過手指110觸摸第一絕緣層11時，手指110通過第一絕緣層11與第一金屬層13的第一載荷面131之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系。由于每個人的指紋的脊和指紋的谷的特征都不相同，因此使得手指110觸摸第一絕緣層11時在第一金屬層13的第一載荷面上131生成的第一信號也不相同。

可以理解的是，第一金屬層13的第一載荷面131與用戶的手指110之間相互平行，且第一金屬層13的第一載荷面131通過第一絕緣層11與用戶的手指110之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，即手指110的指紋面、第一絕緣層11以及第一金屬層13的第一載荷面131組成一電容器，當(dāng)手指110觸摸第一絕緣層11時，手指110的指紋面的電荷分布對第一金屬層13的第一載荷面131的電荷分布造成影響。同樣，第一金屬層13的第二載荷面132通過第二絕緣層12與濾波單元20之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，第一金屬層13的第二載荷面132的電荷分布受濾波單元20的影響。

如圖2所示，濾波單元20包括第二金屬層21，第二金屬層21的電荷輸入節(jié)點(diǎn)為濾波單元20的輸入端。

需要說明的是，第二金屬層21小于第一金屬層13，當(dāng)?shù)诙饘賹?1通過第二絕緣層12與第一金屬層13的第二載荷面132之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系后，第二金屬層21根據(jù)濾波信號Vb進(jìn)行充電后，改變第一金屬層13的第二載荷面132的電荷量，進(jìn)而起到對第一信號的濾波作用。

如圖2所示，信號放大電路30包括反饋單元31與信號放大單元32。

信號放大單元32的第一信號輸入端為信號放大電路30的第一輸入端，信號放大單元32的第二信號輸入端為信號放大電路30的第二輸入端，信號放大單元32的輸出端為信號放大電路30的輸出端，反饋單元31通過第二絕緣層12與第一金屬層13的第二載荷面132之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，反饋單元31的輸出端與信號放大單元32的輸出端相連。

進(jìn)一步的，反饋單元31包括第三金屬層311，第三金屬層311通過第二絕緣層12與第一金屬層13的第二載荷面132之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，第三金屬層311的電荷輸出節(jié)點(diǎn)為反饋單元31的輸出端。

需要說明的是，第三金屬層311小于第一金屬層13。在本實(shí)用新型的所有實(shí)施例中，第二絕緣層12設(shè)于第一金屬層13與第二金屬層21之間，以及第一金屬層13與第三金屬層311之間，第二絕緣層12可以為空氣或絕緣填充物。且第一金屬層13與第二金屬層21相互平行，第一金屬層13與第三金屬層311相互平行。

圖3示出了本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的指紋感應(yīng)電路的具體電路圖，如圖3所示，信號放大單元32包括放大器U1，放大器U1的負(fù)相輸入端-IN為信號放大單元32的第一信號輸入端，放大器U1的正相信號輸入端+IN為信號放大單元32的第二信號輸入端，放大器U1的信號輸出端OUT為信號放大單元32的輸出端。

圖4示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的指紋感應(yīng)電路的整體方案示意圖，以下結(jié)合圖2至圖4對本實(shí)用新型提供的指紋感應(yīng)電路的工作原理進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖4所示，當(dāng)用戶的手指110觸摸在第一絕緣層11上時，手指110的指紋面與第一金屬層13的第一載荷面131之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，即手指110的指紋面、第一絕緣層11以及第一金屬層13的第一載荷面131組成一個電容器，并在第一金屬層13的第一載荷面上131生成第一信號，其中，該第一信號包括了用于表征指紋的脊特征和谷特征的信號，還包括了其他干擾信號。

濾波單元20中的第二金屬層21與第一金屬層13的第二載荷面132之間相互平行且形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，即第一金屬層13的第二載荷面132、第二絕緣層12以及第二金屬層21組成另一個電容器。

當(dāng)?shù)谝唤饘賹?3的第一載荷面上131生成第一信號后，第二金屬層21根據(jù)濾波信號Vb通過第一金屬層13的第二載荷面132對第一信號進(jìn)行對應(yīng)的電荷分布影響，通過改變第二載荷面132的載荷量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對第一信號的濾波，去除第一信號中所包括的其他干擾信號，并在第一金屬層13的第二載荷面132上生成第二信號。其中，第二信號為用于表征指紋的脊特征和谷特征的信號，通過第一金屬層13的第二載荷面132上的電荷輸出節(jié)點(diǎn)將第二信號發(fā)送給信號放大電路30。

同樣的，第一金屬層13的第二載荷面132與第三金屬層311之間相互平行且形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，即第一金屬層13的第二載荷面132、第二絕緣層12以及第三金屬層311組成一反饋電容。第一金屬層13的第二載荷面132向放大器U1的負(fù)相信號端輸入第二信號時，第二載荷面132上的第二信號同時對第三金屬層311的載荷量造成相應(yīng)的影響，進(jìn)而使得第三金屬層311與第二載荷面132于放大器U1的負(fù)相信號輸入端與放大器U1的輸出端之間形成反饋電容，使得放大器U1能夠根據(jù)共模信號以及不同的第二信號輸出不同的指紋信號。

圖5示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的指紋感應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，本實(shí)施例提供的一種指紋感應(yīng)裝置200，包括如上所述的指紋感應(yīng)電路100。

需要說明的是，在本實(shí)施例中，第一絕緣層11可以為指紋感應(yīng)裝置200的封裝面或蓋板。

由于本實(shí)施例中所提供的指紋感應(yīng)裝置與本實(shí)用新型有關(guān)的具體實(shí)施方式和工作原理在上述實(shí)施例中以及詳細(xì)闡述，因此，此處不再贅述。

本實(shí)用新型提供的一種指紋感應(yīng)電路，用于采集指紋信號，其包括感應(yīng)單元、濾波單元以及信號放大電路；其中，感應(yīng)單元包括第一絕緣層、第二絕緣層以及第一金屬層，第一金屬層的電荷輸出節(jié)點(diǎn)為感應(yīng)單元的輸出端，第一金屬層的第一載荷面通過第一絕緣層與用戶的手指之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系，第一金屬層的第二載荷面通過第二絕緣層與濾波單元之間形成對應(yīng)的電荷分布關(guān)系；當(dāng)用戶觸摸第一絕緣層時，第一金屬層的第一載荷面上生成第一信號，濾波單元根據(jù)濾波信號對第一信號進(jìn)行濾波，進(jìn)而在第一金屬層的第二載荷面上生成第二信號，感應(yīng)單元將第二信號發(fā)送給信號放大電路，信號放大電路根據(jù)共模信號與第二信號輸出與用戶指紋對應(yīng)的指紋信號。簡化了指紋感應(yīng)電路的結(jié)構(gòu)，減少了實(shí)現(xiàn)指紋感應(yīng)電路所需的元器件個數(shù)和電路板面積。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。