CN106796658A - 指纹传感器及电子终端 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种指纹传感器及电子终端，指纹传感器包括：指纹感应芯片和浮地控制电路，指纹感应芯片包括具有多个感应电极的传感器阵列和驱动器；传感器阵列的感应电极用于与手指之间形成指纹电容；驱动器用于向浮地控制电路输出驱动信号；指纹感应芯片具有传感器供电端以及传感器地，传感器供电端以及传感器地连接到浮地控制电路，分别用于接收浮地控制电路输出的高电势和低电势；浮地控制电路输出的高电势和低电势关于设备参考电势是可变的，且浮地控制电路输出的高电势和低电势基本同步变化来维持一个基本恒定的供电电压并提供给指纹感应芯片，提高了指纹图像的信噪比，克服了现有技术中盖板的存在最终导致指纹图像的信噪比较低的缺陷。

Description

指纹传感器及电子终端

技术领域

本申请实施例涉及生物特征识别领域，尤其涉及一种指纹传感器及电子终端。

背景技术

由于指纹具有终身不变性、唯一性和方便性，因此可以提供更高级别的身份安全认证。而在该身份安全认证时，通常通过指纹传感器作为实现指纹自动采集的器件。

指纹传感器分为光学指纹传感器、半导体电容传感器、半导体热敏传感器、半导体压感传感器、超声波传感器和射频RF传感器等。

以半导体电容传感器为例，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容的另一个极板。由于手指平面凸凹不平，凸点处对应脊，凹点处对应谷，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小不同，进行形成电容数值不同的电容，设备根据这个原理将采集到的不同的电容数值汇总，从而完成了指纹的采集。

但是，在将上述指纹传感器应用于实际产品中时，通常需要在指纹传感器表面增加一层盖板。但是，由于盖板的存在，使得手指与指纹传感器之间的有效距离加长，导致可用来检测到的不同指纹区域的脊和谷的电信号之间差异较小，最终导致指纹检测图像信噪比(SNR，Signal-Noise Ratio)较低。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种指纹传感器及电子终端，用以至少解决现有技术中的上述问题。

为实现本申请实施例的目的，本申请实施例提供了一种指纹传感器，其包括：指纹感应芯片和浮地控制电路，所述指纹感应芯片包括具有多个感应电极的传感器阵列和驱动器；所述传感器阵列的感应电极用于与手指之间形成指纹电容；所述驱动器用于向所述浮地控制电路输出驱动信号；所述指纹感应芯片具有传感器供电端以及传感器地，所述传感器供电端以及传感器地连接到所述浮地控制电路，分别用于接收所述浮地控制电路输出的高电势和低电势；所述浮地控制电路包括开关电路，所述浮地控制电路用于根据所述驱动信号控制所述开关电路的开关通断状态以使输出的高电势和低电势关于设备参考电势是可变的，且所述浮地控制电路输出的高电势和低电势基本同步变化来维持一个基本恒定的供电电压并提供给所述指纹感应芯片。

可选地，在本申请一实施例中，所述浮地控制电路包括升压电路和储能电容，所述升压电路连接到供电电源，用于将所述供电电源输出的电源电压行升压处理并产生高压信号以提供给所述传感器地；所述储能电容连接在所述传感器供电端和所述传感器地之间，用于使得提供给所述供电输入端的高电势与所述传感器地的低电势维持基本同步变化的状态，从而为所述指纹感应芯片提供所述基本恒定的供电电压。

可选地，在本申请一实施例中，所述开关电路一方面连接在所述供电电源和所述传感器供电端之间，且另一方面连接在所述升压电路和所述传感器地，所述开关电路通过开关通断状态切换将所述供电电源输出的电源电压周期性地输出给所述传感器供电端，且还通过开关通断状态切换将所述升压电路输出的高压信号周期性地提供给所述传感器地，以实现高压浮动的所述传感器地。

可选地，在本申请一实施例中，所述开关电路包括多个开关，所述驱动信号通过转换处理生成多个控制信号，分别控制所述多个开关的通断状态，以使得提供所述传感器地的低电势和提供给所述传感器供电端的高电势基本同步地发生变化。

可选地，在本申请一实施例中，所述开关电路包括第一开关、第二开关以及第三开关；所述第一开关设置在所述供电电源与所述传感器供电端之间，所述第二开关设置在所述升压电路和所述传感器地之间，所述第三开关设置在设备地和所述传感器地之间；所述驱动信号通过转换处理生成第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号，分别控制所述第一开关、第二开关、第三开关的通断状态。

可选地，在本申请一实施例中，所述第一控制信号和所述第三控制信号控制所述第一开关和第三开关的同步通断，而所述第二控制信号控制所述第二开关的通断状态与所述第三开关相反，以使得提供给所述传感器地的低电势相对于设备地是变化的，且提供给所述传感器供电源的高电势与所述低电势是基本同步变化的。

可选地，在本申请一实施例中，所述指纹感应芯片还包括驱动信号源，所述驱动信号源生成驱动信号并通过所述驱动器输出至所述浮地控制电路。

可选地，在本申请一实施例中，所述浮地控制电路包括开关电路、升压电路、时序驱动模块和储能电容，所述升压电路连接到供电电源，用于将所述供电电源输出的电源电压行升压处理并产生高压信号以提供给所述传感器地；所述时序驱动模块连接在所述驱动器和所述开关电路之间，用于接收所述驱动信号并对所述驱动信号进行转换处理生成多个控制信号，以根据所述多个控制信号分别控制所述开关电路的多个开关的通断状态，以使得提供给所述传感器地的低电势相对于设备参考电势浮动变化；所述储能电容连接在所述传感器供电端和所述传感器地之间，用于使得提供给所述供电输入端的高电势与所述传感器地的低电势维持基本同步变化的状态，从而为所述指纹感应芯片提供所述基本恒定的供电电压。

可选地，在本申请一实施例中，所述升压电路包括:电感、开关管、二极管、滤波电容、PWM控制器,所述PWM控制器用于产生脉宽调制信号并输出给所述开关管以控制所述开关管的开关状态；所述开关管为MOS晶体管，其栅极连接到所述PWM控制器，且其源极连接到设备地；所述开关管的漏极一方面通过所述电感连接到供电电源，且另一方面连接到所述二极管的正极；所述二极管的负极作为所述升压电路的输出端并连接到所述开关电路，并通过所述滤波电容连接到设备地。

可选地，在本申请一实施例中，所述开关电路包括第一开关、第二开关和第三开关，其中所述时序驱动模块通过时序转换处理将所述驱动信号转换为所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号，并分别通过不同的控制端口输出以控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的通断状态。

可选地，在本申请一实施例中，所述浮地控制电路还包括自举驱动电路，用于接收所述时序驱动模块输出的第一控制信号，并根据所述第一控制信号驱动所述第一开关从而控制其通断状态。

可选地，在本申请一实施例中，所述第一开关为第一NMOS晶体管，所述自举驱动电路连接到所述第一NMOS晶体管的栅极，用于接收所述时序驱动模块输出的第一控制信号，并根据所述第一控制信号驱动所述第一NMOS晶体管从而控制其通断状态，所述第一NMOS晶体管的源极连接到所述供电电源，并接收所述供电电源提供的供电电压，所述第一NMOS晶体管的漏极连接到所述指纹感应芯片的传感器供电端。

可选地，在本申请一实施例中，所述自举驱动电路包括：二极管、第二储能电容、放大器，所述二极管设置在所述第一NMOS晶体管的源极和门极之间，所述第二储能电容一端与所述第一NMOS晶体管的门极连接，所述第二储能电容的另一端与所述放大器的输出端连接，所述放大器的输入端与所述第一控制信号连接。

可选地，在本申请一实施例中，所述第一开关为PMOS晶体管，所述PMOS管的漏极连接到供电电源以接收电源电压，所述PMOS管的源极与所述传感器供电端连接。

可选地，在本申请一实施例中，所述第二开关为第二NMOS晶体管，所述第二NMOS晶体管的栅极连接到所述时序驱动模块并接收所述时序驱动模块输出的第二控制信号；所述第二NMOS晶体管的源极连接到所述指纹感应芯片的传感器地SGND，且所述第二NMOS晶体管的漏极连接到所述升压电路的输出端，以接收所述升压电路输出的高压信号。

可选地，在本申请一实施例中，所述第三开关位第三NMOS晶体管，所述第三NMOS晶体管的栅极连接到所述时序驱动模块并接收所述时序驱动模块输出的第三控制信号；所述第三NMOS晶体管的源极连接到设备地，且所述第三NMOS晶体管的漏极连接到所述指纹感应芯片的传感器地。

可选地，在本申请一实施例中，还包括：电平转换模块，用于对所述指纹传感芯片与主控端的通信接口之间进行数据传输的通信电平进行转换，使得转换后的通信电平与主控端匹配。

本申请实施例还提供一种电子终端，其包括任一项实施例中所述的指纹传感器。

本申请实施例中，通过指纹感应芯片和浮地控制电路，所述指纹感应芯片包括具有多个感应电极的传感器阵列和驱动器；所述传感器阵列的感应电极用于与手指之间形成指纹电容；所述驱动器用于向所述浮地控制电路输出驱动信号；所述指纹感应芯片具有传感器供电端以及传感器地，所述传感器供电端以及传感器地连接到所述浮地控制电路，分别用于接收所述浮地控制电路输出的高电势和低电势；所述浮地控制电路输出的高电势和低电势关于设备参考电势是可变的，且所述浮地控制电路输出的高电势和低电势基本同步变化来维持一个基本恒定的供电电压并提供给所述指纹感应芯片，最终增加了驱动信号的幅度，提高了指纹图像的信噪比，克服了现有技术中由于盖板的存在最终导致指纹图像的信噪比较低的缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一中指纹传感器的结构示意图；

图2为本申请实施例二中指纹传感器的结构示意图；

图3为本申请实施例三中指纹传感器的结构示意图；

图4为本申请实施例四指纹传感器的结构示意图；

图5为本申请实施例五指纹传感器的结构示意图；

图6为本申请上述实施例中驱动信号TX、传感器地SGND、所述供电输入端SVDD的电平变化示意图。

具体实施方式

以下将配合图式及实施例来详细说明本申请的实施方式，藉此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

图1为本申请实施例一中指纹传感器的结构示意图；如图1所示，其包括指纹感应芯片100和浮地(Floating Ground)控制电路180；所述指纹感应芯片100包括具有多个感应电极的传感器阵列101和驱动器103。

其中，所述传感器阵列101的感应电极用于与手指之间形成指纹电容Cf。本实施例中，所述驱动器103连接到所述浮地控制电路180，用于向所述浮地控制电路180输出驱动信号(或称为激励信号)TX。并且，所述指纹感应芯片100还具有传感器供电端(Sensor VDD,简称SVDD)以及传感器地(Sensor Ground，简称SGND)，二者连接到所述浮地控制电路180，分别用于接收所述浮地控制电路180输出的高电势和低电势。所述浮地控制电路180输出的高电势和低电势关于设备参考电势GND(即设备地)是可变的，且二者基本同步变化来维持一个基本恒定的供电电压并提供给所述指纹感应芯片100。

应当理解，在本申请文件中所谓的低电势和高电势是相对而言的，即所述传感器地SGND的低电势仅仅是指其相对于所述传感器供电端SVDD接收到的高电势是较低的电平，所述低电势在实际产品实现上也可以是包括例如12V的高压信号。

所述浮地控制电路180主要包括储能电容102、开关电路104和升压电路105、。其中，所述浮地控制电路180从所述驱动器103接收的驱动信号TX用于控制所述开关电路104的开关通断状态，以使得提供给所述传感器地SGND的低电势相对于设备地GND是变化，即所述传感器地SGND的电平是浮动变化的。

具体地，所述升压电路105连接到供电电源，用于将所述供电电源输出的电源电压(比如3V电源电压)进行升压处理并产生高压信号(比如12V高压)。所述开关电路104一方面连接在所述供电电源和所述传感器供电端SVDD之间，且另一方面还连接在所述升压电路105和所述传感器地SGND之间。所述开关电路104通过开关通断状态切换将所述供电电源输出的电源电压周期性地输出给所述传感器供电端SVDD；并且，还通过其内部的开关通断状态切换将所述升压电路105输出的高压信号周期性地提供给所述传感器地SGND，从而实现高压浮动(HV Floating)的传感器地SGND。所述储能电容102连接在所述传感器供电端SVDD和所述传感器地SGND之间，其主要用于使得提供给所述供电输入端SVDD的高电势与所述传感器地SGND的低电势维持基本同步变化的状态，从而为所述指纹感应芯片100提供所述基本恒定的供电电压。

本实施例中，所述开关电路104包括多个开关，所述驱动信号TX可以通过转换处理生成多个控制信号，分别控制所述多个开关的通断状态，以使得提供所述传感器地SGND的低电势和提供给所述传感器供电端SVDD的高电势基本同步地发生变化。

具体地，在图1所示的实施例中，所述开关电路104可以包括三个开关，分别为第一开关114、第二开关124以及第三开关134。所述第一开关114设置在所述供电电源与所述传感器供电端SVDD之间。所述第二开关124设置在所述升压电路105和所述传感器地SGND之间。所述第三开关134设置在设备地GND和所述传感器地SGND之间。并且，所述驱动信号TX可以通过转换处理生成第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，分别控制所述第一开关114、第二开关124和第三开关134的通断状态；其中，所述第一控制信号和所述第三控制信号可以控制所述第一开关114和第三开关134的同步通断，而所述第二控制信号可以控制所述第二开关124的通断状态与所述第三开关134相反，从而使得提供给所述传感器地SGND的低电势相对于设备地GND是变化的，且提供给所述传感器供电源SVDD的高电势与所述低电势是基本同步变化的。

具体地，在所述第一开关114和所述第三开关134同时导通时，所述第二开关124断开，此时所述传感器供电端SVDD连接所述供电电源并接收所述供电电源提供的电源电压(比如3V)，而所述传感器地SGND连接设备地GND，因此所述传感器地SGND被拉低到设备地GND，所述传感器供电端SVDD的高电势和所述传感器地SGND的低电势之间维持与所述电源电压基本一致的供电电压(即3V)。当所述第一开关114和第三开关134同时断开，而所述第二开关124导通时，所述传感器地SGND连接到所述升压电路并接收所述升压电路输出的高压信号(比如12V)，此时所述传感器地SGND的低电势从设备地GND跳变到所述高压信号，与此同时，由于储能电容102两端的电压差不会发生突变，所述传感器供电端SVDD的高电势将会被拉升到所述电源电压和所述高压信号之和(比如15V)，从而使得所述传感器供电端SVDD的高电势和所述传感器地SGND的低电势之间依旧维持与所述电源电压基本一致的供电电压(即3V)。

上述关于所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号控制所述第一开关114、所述第二开关124和所述第三开关134的动作过程，以及在所述第一开关114、所述第二开关124和所偶数第三开关134的通断状态切换过程中，所述驱动信号TX、所述传感器地SGND、所述传感器供电端SVDD的电平变化详见后续关于图6的详细解释。

图2为本申请实施例二中指纹传感器的结构示意图；如图2所示，本实施例中指纹传感器包括指纹感应芯片100和浮地控制电路180。所述指纹感应芯片100具有传感器供电端SVDD和传感器地SGND，且包括感应阵列(图中未示出)、驱动器103和驱动信号源106，其中所述驱动信号源生成驱动信号TX并通过所述驱动器103输出给所述浮地控制电路180。

所述浮地控制电路180包括开关电路104、升压电路105、时序驱动模块107、自举驱动电路108和储能电容102。

所述升压电路105可以为开关直流升压电路，比如Boost电路，其包括电感115、开关管125、二极管135、滤波电容145、PWM控制器155。请参阅图2，在所述升压电路105中，所述PWM控制器155用于产生脉宽调制信号并输出给所述开关管125以控制所述开关管125的开关状态。所述开关管125可以为MOS晶体管，其栅极连接到所述PWM控制器125，且其源极连接到设备地GND；所述开关管125的漏极一方面通过所述电感115连接到供电电源，且另一方面连接到所述二极管135的正极。所述二极管135的负极作为所述升压电路105的输出端并连接到所述开关电路104，并通过所述滤波电容145连接到设备地GND。其中，所述供电电源可以提供电源电压，比如图2所示的3V电源电压，且所述升压电路105可以通过升压处理来讲所述3V电源电压转换为12V高压信号。

本实施例中，所述时序驱动模块107连接在所述驱动器103和所述开关电路104之间，用于接收所述驱动信号TX并对所述驱动信号TX进行转换处理生成多个控制信号，并且根据所述多个控制信号分别控制所述开关电路104的多个开关的通断状态。具体地，所述时序驱动模块107可以通过对所述驱动器103输出的驱动信号TX进行时序转换处理生成，从而生成三个控制信号，即第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号。并且，所述开关电路104包括第一开关114、第二开关124和第三开关134，其中所述第一开关114、所述第二开关124和所述第三开关134可以均为晶体管开关，比如高速晶体管开关。所述时序驱动模块107可以通过时序转换处理将所述驱动信号TX转换为所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号，并分别通过不同的控制端口输出以控制所述第一开关114、所述第二开关124和所述第三开关134的通断状态。其中，所述第一控制信号和所述第三控制信号可以控制所述第一开关114和所述第三开关134的同步通断，而所述第二控制信号控制所述第二开关124的通断状态与所述第一开关114相反，如上一实施例所述，由此使得提供给所述传感器地SGND的低电势相对于设备地GND是变化的，且配合所述储能电容102使得提供给所述传感器供电端SVDD的高电势与所述传感器地SGND的低电势是基本同步变化的，从而在所述传感器供电端SVDD和所述传感器地SGND之间维持一个基本恒定的供电电压来给所述指纹感应芯片100进行供电。

本实施例中，以所述第一开关114、所述第二开关124和所述第三开关134均为NMOS晶体管为例，以下分别将三者称为第一NMOS晶体管114、第二NMOS晶体管124和第三NMOS晶体管134。

所述自举驱动电路108连接到所述第一NMOS晶体管114的栅极，用于接收所述时序驱动模块107输出的第一控制信号，并根据所述第一控制信号驱动所述第一NMOS晶体管114从而控制其通断状态。所述第一NMOS晶体管114的源极连接到所述供电电源，并接收所述供电电源提供的供电电压(3V)；所述第一NMOS晶体管114的漏极连接到所述指纹感应芯片100的传感器供电端SVDD。

具体地，所述自举驱动电路108包括二极管118、第二储能电容128、放大器138，所述二极管118设置在所述第一NMOS晶体管的源极和门极之间，所述第二储能电容128一端与所述第一NMOS晶体管的门极连接，所述第二储能电容128的另一端与所述放大器138的输出端连接，所述放大器138的输入端与低电平状态的所述第一控制信号连接，以对低电平状态的所述第一控制信号进行转化处理形成高电平状态的第一控制信号。

所述第二NMOS晶体管124的栅极连接到所述时序驱动模块107并接收所述时序驱动模块107输出的第二控制信号；所述第二NMOS晶体管124的源极连接到所述指纹感应芯片100的传感器地SGND，且所述第二NMOS晶体管124的漏极连接到所述升压电路105的输出端，以接收所述升压电路105输出的高压信号(12V)。

所述第三NMOS晶体管134的栅极连接到所述时序驱动模块107并接收所述时序驱动模块107输出的第三控制信号；所述第三NMOS晶体管134的源极连接到设备地GND，且所述第三NMOS晶体管134的漏极连接到所述指纹感应芯片100的传感器地SGND。

为更好理解本实施例提供的方案，以下结合图6对所述指纹传感器的工作过程进行简单介绍。

当驱动信号TX处于低电平状态时，所述时序驱动模块107对所述驱动信号TX进行时序转换处理得到高电平的第一控制信号，所述自举驱动电路108根据所述高电平的第一控制信号控制所述第一NMOS晶体管114导通。由于所述第一NMOS晶体管114的源极与所述供电电源连接，而所述第一NMOS晶体管114的漏极与所述传感器供电端SVDD连接，因此，所述第一NMOS晶体管114导通使得所述传感器供电端SVDD的高电平为所述供电电源提供的电源电压(3V)。

所述时序驱动模块107还根据所述驱动信号TX处理得到低电平的第二控制信号，所述低电平的第二控制信号输出到第二NMOS晶体管124从而使得第二NMOS晶体管124断开，因而此时所述升压电路105输出的高压信号(12V)无法提供给所述传感器地SGND。所述时序驱动模块107还通过时序转换得到高电平的第三控制信号并输出给所述第三NMOS晶体管134的栅极，从而使得第三NMOS晶体管134导通，此时所述传感器地SGND通过所述第三NMOS晶体管134连接到设备地GND，因此所述传感器地SGND的低电平为设备地GND。也即是说，在所述驱动信号TX处于低电平状态时，所述传感器供电端SVDD和所述传感器地SGND之间基本维持所述供电电源提供的电源电压(3V)。

当所述驱动信号TX转换为高电平状态时，所述时序驱动模块107通过时序转换分别得到低电平的第一控制信号、高电平的第二控制信号和低电平的第三控制信号，并通过所述自举驱动电路108输出给所述第一NMOS晶体管114而使得所述第一NMOS晶体管114断开，因此所述供电电源提供的电源电压(3V)无法直接提供给所述传感器供电端SVDD，此时所述储能电容102储存的电量可以为所述传感器供电端SVDD进行供电；所述低电平的第三控制信号控制所述第三NMOS晶体管134断开从而使得所述传感器地SGND断开与所述设备地GND的连接；与此同时，所述高电平的第二控制信号控制所述第二NMOS晶体管124导通，从而使得所述传感器地SGND通过所述第二NMOS晶体管124连接到所述升压电路105的输出端，因此所述传感器地SGND的低电平将会跳变到所述升压电路105输出的高压信号(12V)。由于所述储能电容102两端的电压差不会发生突变，因此，此时所述传感器供电端SVDD的高电平将被拉升到所述电源电压(3V)和所述高压信号(12V)之和(即15V)，也即是说，在所述驱动信号TX处于高电平状态时，所述传感器供电端SVDD和所述传感器地SGND之间依旧基本维持所述供电电源提供的电源电压(3V)。

由此可见，在本实施例提供的指纹传感器中，通过所述浮地控制电路180的升压电路105和开关电路104可以使得所述指纹感应芯片100的传感器地SGND的低电平是在所述升压电路105提供的高压信号和设备地GND之间浮动变化的，即实现所谓的高压浮地，且所述指纹感应芯片100的传感器供电端SVDD的高电平与所述传感器地SGND的低电平时基本同步变化的，从而保证所述传感器供电端SVDD和所述传感器地SGND之间维持基本恒定的供电电压来为所述指纹感应芯片100供电。

图3为本申请实施例三中指纹传感器的结构示意图；图3所示的指纹传感器与上述图2所示的实施例相类似，主要区别在于，在本实施例中，所述第一开关114为PMOS晶体管，而所述第二开关124和所述第三开关134依旧采用NMOS晶体管；其中，所述PMOS晶体管的漏极连接到供电电源以接收电源电压(3V)，所述PMOS晶体管的源极与所述传感器供电端SVDD连接。

另外，考虑到可以使用上述时序驱动模块107直接生成第一控制信号对作为所述PMOS管进行通断控制，因此本实施例可省略上述图2中的自举驱动电路108。

由于本实施例的第一开关114采用PMOS晶体管，因此所述时序驱动模块107根据所述驱动信号TX提供给所述第一开关114的第一控制信号可以相应进行调整，从而使得在所述驱动信号TX为低电平时所述第一开关114和所述第三开关134均导通而所述第二开关124断开，且在所述驱动信号TX为高电平时所述第一开关114第三开关134均断开而所述第二开关124断开。图3所示的指纹传感器的具体工作过程同样可以参考上述实施例的相关描述以及图6的波形图，此处不再赘述。

图4为本申请实施例四指纹传感器的结构示意图；图4所示的指纹传感器主要是在上述图2的基础上增加了电平转换模块109，用于对所述指纹感应芯片100与主控端的通信接口之间进行数据传输的通信电平进行转换，使得转换后的通信电平与主控端匹配。所述通信接口包括：中断信号(SINT)通信接口、SPI数据读取信号(SMISO)通信接口、SPI数据写入信号(SMOSI)通信接口、SPI时钟信号(SCLK)通信接口、SPI片选信号(SCS)通信接口、复位信号(SRST)通信端口等。

图5为本申请实施例五指纹传感器的结构示意图；图5所示的指纹传感器主要是在上述图3的基础上增加了电平转换模块109，用于对所述指纹传感器与主控端的通信接口之间进行数据传输的通信电平进行转换，使得转换后的通信电平与主控端匹配。与图4所示的实施例相类似，所述通信接口包括：中断信号(SINT)通信接口、SPI数据读取信号(SMISO)通信接口、SPI数据写入信号(SMOSI)通信接口、SPI时钟信号(SCLK)通信接口、SPI片选信号(SCS)通信接口、复位信号(SRST)通信端口等。

需要说明的是，上述各个实施例中所述升压电路105以将3V的电源电压升压到12V的高压信号为例，而在实际产品中，所述升压电路输出的高压信号还可以为6V、9V、15V、18V等，具体可以根据实际需要确定。另外，应当理解，所述升压电路105主要是为了实现所述传感器地SGND的低电平可以提升到12V的高压，在其他替代实施例中，所述升压电路105也可以是非必要的部件，在这种情况下所述传感器地SGND依旧可以实现浮地功能。

另外，上述实施例仅以所述第一开关114为PMOS晶体管或者NMOS晶体管、而所述第二开关124和第三开关134均为NMOS晶体管为例进行了说明，而对于本领域普通技术人员来说，在上述实施例的启发下，还可以通过其他半导体开关器件实现，对应地，根据其他半导体开关器件的通断要求，调整上述时序驱动模块107对所述驱动信号TX进行时序转化处理，得到适配于其他半导体开关器件通断的控制信号，详细不再赘述。

由此可见，在本申请提供的指纹传感器中，所述浮地控制电路180根据所述指纹感应芯片100提供的驱动信号TX来控制所述第一开关114、所述第二开关124和所述第三开关134的通断状态切换，使得所述指纹感应芯片100的传感器地SGND的电平实现高压浮动变化，并使得所述传感器供电端SVDD的电平基本同步地进行高压浮动变化，从而在所述传感器供电端SVDD和所述传感器地SGND之间维持一个基本恒定的供电电压来为所述指纹感应芯片100供电，最终提高了指纹图像的信噪比，克服了现有技术中由于盖板的存在最终导致指纹图像的信噪比较低的缺陷。

本申请实施例还提供一种电子终端，其包括上述任一项实施例中所述的指纹传感器。

本申请的实施例所提供的装置可通过计算机程序实现。本领域技术人员应该能够理解，上述的单元以及模块划分方式仅是众多划分方式中的一种，如果划分为其他单元或模块或不划分块，只要信息对象的具有上述功能，都应该在本申请的保护范围之内。

本领域的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1.一种指纹传感器，其特征在于，包括：指纹感应芯片和浮地控制电路，所述指纹感应芯片包括具有多个感应电极的传感器阵列和驱动器；所述传感器阵列的感应电极用于与手指之间形成指纹电容；所述驱动器用于向所述浮地控制电路输出驱动信号；所述指纹感应芯片具有传感器供电端以及传感器地，所述传感器供电端以及传感器地连接到所述浮地控制电路，分别用于接收所述浮地控制电路输出的高电势和低电势；所述浮地控制电路包括开关电路，所述浮地控制电路用于根据所述驱动信号控制所述开关电路的开关通断状态以使输出的高电势和低电势关于设备参考电势是可变的，且所述浮地控制电路输出的高电势和低电势基本同步变化来维持一个基本恒定的供电电压并提供给所述指纹感应芯片。

2.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述浮地控制电路包括升压电路和储能电容，所述升压电路连接到供电电源，用于将所述供电电源输出的电源电压行升压处理并产生高压信号以提供给所述传感器地；所述储能电容连接在所述传感器供电端和所述传感器地之间，用于使得提供给所述供电输入端的高电势与所述传感器地的低电势维持基本同步变化的状态，从而为所述指纹感应芯片提供所述基本恒定的供电电压。

3.根据要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述开关电路一方面连接在所述供电电源和所述传感器供电端之间，且另一方面连接在所述升压电路和所述传感器地，所述开关电路通过开关通断状态切换将所述供电电源输出的电源电压周期性地输出给所述传感器供电端，且还通过开关通断状态切换将所述升压电路输出的高压信号周期性地提供给所述传感器地，以实现高压浮动的所述传感器地。

4.根据权利要求2所述的指纹传感器，其特征在于，所述开关电路包括多个开关，所述驱动信号通过转换处理生成多个控制信号，分别控制所述多个开关的通断状态，以使得提供所述传感器地的低电势和提供给所述传感器供电端的高电势基本同步地发生变化。

5.根据权利要求4所述的指纹传感器，其特征在于，所述开关电路包括第一开关、第二开关以及第三开关；所述第一开关设置在所述供电电源与所述传感器供电端之间，所述第二开关设置在所述升压电路和所述传感器地之间，所述第三开关设置在设备地和所述传感器地之间；所述驱动信号通过转换处理生成第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号，分别控制所述第一开关、第二开关、第三开关的通断状态。

6.根据权利要求5所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一控制信号和所述第三控制信号控制所述第一开关和第三开关的同步通断，而所述第二控制信号控制所述第二开关的通断状态与所述第三开关相反，以使得提供给所述传感器地的低电势相对于设备地是变化的，且提供给所述传感器供电源的高电势与所述低电势是基本同步变化的。

7.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述指纹感应芯片还包括驱动信号源，所述驱动信号源生成驱动信号并通过所述驱动器输出至所述浮地控制电路。

8.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，所述浮地控制电路包括开关电路、升压电路、时序驱动模块和储能电容，所述升压电路连接到供电电源，用于将所述供电电源输出的电源电压行升压处理并产生高压信号以提供给所述传感器地；所述时序驱动模块连接在所述驱动器和所述开关电路之间，用于接收所述驱动信号并对所述驱动信号进行转换处理生成多个控制信号，以根据所述多个控制信号分别控制所述开关电路的多个开关的通断状态，以使得提供给所述传感器地的低电势相对于设备参考电势浮动变化；所述储能电容连接在所述传感器供电端和所述传感器地之间，用于使得提供给所述供电输入端的高电势与所述传感器地的低电势维持基本同步变化的状态，从而为所述指纹感应芯片提供所述基本恒定的供电电压。

9.根据权利要求2或8所述的指纹传感器，其特征在于，所述升压电路包括:电感、开关管、二极管、滤波电容、PWM控制器,所述PWM控制器用于产生脉宽调制信号并输出给所述开关管以控制所述开关管的开关状态；所述开关管为MOS晶体管，其栅极连接到所述PWM控制器，且其源极连接到设备地；所述开关管的漏极一方面通过所述电感连接到供电电源，且另一方面连接到所述二极管的正极；所述二极管的负极作为所述升压电路的输出端并连接到所述开关电路，并通过所述滤波电容连接到设备地。

10.根据权利要求8所述的指纹传感器，其特征在于，所述开关电路包括第一开关、第二开关和第三开关，其中所述时序驱动模块通过时序转换处理将所述驱动信号转换为所述第一控制信号、所述第二控制信号和所述第三控制信号，并分别通过不同的控制端口输出以控制所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的通断状态。

11.根据权利要求10所述的指纹传感器，其特征在于，所述浮地控制电路还包括自举驱动电路，用于接收所述时序驱动模块输出的第一控制信号，并根据所述第一控制信号驱动所述第一开关从而控制其通断状态。

12.根据权利要求11所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一开关为第一NMOS晶体管，所述自举驱动电路连接到所述第一NMOS晶体管的栅极，用于接收所述时序驱动模块输出的第一控制信号，并根据所述第一控制信号驱动所述第一NMOS晶体管从而控制其通断状态，所述第一NMOS晶体管的源极连接到所述供电电源，并接收所述供电电源提供的供电电压，所述第一NMOS晶体管的漏极连接到所述指纹感应芯片的传感器供电端。

13.根据权利要求12所述的指纹传感器，其特征在于，所述自举驱动电路包括：二极管、第二储能电容、放大器，所述二极管设置在所述第一NMOS晶体管的源极和门极之间，所述第二储能电容一端与所述第一NMOS晶体管的门极连接，所述第二储能电容的另一端与所述放大器的输出端连接，所述放大器的输入端与所述第一控制信号连接。

14.根据权利要求10所述的指纹传感器，其特征在于，所述第一开关为PMOS晶体管，所述PMOS管的漏极连接到供电电源以接收电源电压，所述PMOS管的源极与所述传感器供电端连接。

15.根据权利要求10所述的指纹传感器，其特征在于，所述第二开关为第二NMOS晶体管，所述第二NMOS晶体管的栅极连接到所述时序驱动模块并接收所述时序驱动模块输出的第二控制信号；所述第二NMOS晶体管的源极连接到所述指纹感应芯片的传感器地SGND，且所述第二NMOS晶体管的漏极连接到所述升压电路的输出端，以接收所述升压电路输出的高压信号。

16.根据权利要求10所述的指纹传感器，其特征在于，所述第三开关位第三NMOS晶体管，所述第三NMOS晶体管的栅极连接到所述时序驱动模块并接收所述时序驱动模块输出的第三控制信号；所述第三NMOS晶体管的源极连接到设备地，且所述第三NMOS晶体管的漏极连接到所述指纹感应芯片的传感器地。

17.根据权利要求1所述的指纹传感器，其特征在于，还包括：电平转换模块，用于对所述指纹传感芯片与主控端的通信接口之间进行数据传输的通信电平进行转换，使得转换后的通信电平与主控端匹配。

18.一种电子终端，其特征在于，包括权利要求1-17任一项所述的指纹传感器。