CN107659204A - 超声波驱动电路和指纹识别传感器 - Google Patents

超声波驱动电路和指纹识别传感器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及超声波指纹识别技术领域，尤其涉及一种超声波驱动电路和指纹识别传感器。该超声波驱动电路的MOS管Q1的漏极和外部电源电性连接，MOS管Q1的源极同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接，MOS管Q2的源极同时和MOS管Q3的源极、电容C1的第二端、电容C2的第一端、开关K1的S1引脚电性连接，且MOS管Q2的源极接地，MOS管Q3的漏极和电阻R3的第二端电性连接，电感L1的第二端同时和电容C1的第一端、压电换能器的上电极电性连接，压电换能器的下电极和开关K1的S3引脚连接，开关K1的S2引脚和二极管D3的正极连接，二极管D3的负极同时和电容C2的第二端、采集模块电性连接。指纹识别传感器采用了上述的超声波驱动电路。

Description

超声波驱动电路和指纹识别传感器
【技术领域】
本发明涉及超声波指纹识别技术领域，尤其涉及一种超声波驱动电路和指纹识别传感器。
【背景技术】
生物特征识别是用于区分不同生物特征的技术，包括指纹、掌纹、脸部、DNA、声音等识别技术。指纹是指人的手指末端正面皮肤上凹凸不平的纹路，纹路有规律的排列形成不同的纹型。指纹识别指通过比较不同指纹的细节特征点来进行身份鉴定。由于具有终身不变性、唯一性和方便性，指纹识别的应用越来越广泛。由于超声波用于指纹识别效果好，越来越多的厂家致力于研究超声波指纹传感器。而现有的超声波指纹识别传感器的超声波驱动电路结构复杂，产生的超声波不好。
因此，如何提供一种结构简单的超声波驱动电路，就成了超声波指纹识别技术领域的需求！
【发明内容】
为克服现有的超声波指纹识别传感器的超声波驱动电路结构复杂，产生的超声波不好的技术问题，本发明提供了一种超声波驱动电路和指纹识别传感器。
本发明解决技术问题的方案是提供一种超声波驱动电路，其用于产生超声波并接收反射的超声波以产生电信号传输给采集模块，该超声波驱动电路包括MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3，电阻R3，电感L1，电容C1，电容C2，二极管D3，压电换能器和开关K1，所述开关包括引脚S1，引脚S2和引脚S3，所述开关接通到S1时，所述引脚S1和S3电性导通，所述开关接通到引脚S2时，所述引脚S2和S3电性导通，所述MOS管Q1的漏极和外部电源电性连接，MOS管Q1的源极同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接，MOS管Q2的源极同时和MOS管Q3的源极、电容C1的第二端、电容C2的第一端、开关K1的S1引脚电性连接，且MOS管Q2的源极接地，MOS管Q3的漏极和电阻R3的第二端电性连接，电感L1的第二端同时和电容C1的第一端、压电换能器的上电极电性连接，压电换能器的下电极和开关K1的S3引脚连接，开关K1的S2引脚和二极管D3的正极连接，二极管D3的负极同时和电容C2的第二端、采集模块电性连接。
优选地，所述超声波驱动电路还包括电阻R1和电阻R2，所述MOS管Q1的源极通过电阻R1和MOS管Q1的栅极电性连接，所述MOS管Q2的源极通过电阻R2和MOS管Q2的栅极电性连接。
优选地，所述超声波驱动电路还包括二极管D1，所述MOS管Q1的源极通过二极管D1同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接，且所述MOS管Q1的源极和二极管D1的正极电性连接。
优选地，所述超声波驱动电路还包括二极管D2，所述二极管D1的负极通过二极管D2和MOS管Q2的漏极电性连接，且二极管D2的正极和二极管D1的负极电性连接。
优选地，所述超声波驱动电路还包括控制模块，所述控制模块分别和MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3和开关电性连接。
优选地，所述控制模块为单片机、FPGA或方波驱动电路。
本发明还提供一种指纹识别传感器，该指纹识别传感器采用了上述的超声波驱动电路。
与现有技术相比，本发明的超声波驱动电路包括MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3，电阻R3，电感L1，电容C1，电容C2，二极管D3，压电换能器和开关K1，所述开关包括引脚S1，引脚S2和引脚S3，所述开关接通到S1时，所述引脚S1和S3电性导通，所述开关接通到引脚S2时，所述引脚S2和S3电性导通，所述MOS管Q1的漏极和外部电源电性连接，MOS管Q1的源极同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接，MOS管Q2的源极同时和MOS管Q3的源极、电容C1的第二端、电容C2的第一端、开关K1的S1引脚电性连接，且MOS管Q2的源极接地，MOS管Q3的漏极和电阻R3的第二端电性连接，电感L1的第二端同时和电容C1的第一端、压电换能器的上电极电性连接，压电换能器的下电极和开关K1的S3引脚连接，开关K1的S2引脚和二极管D3的正极连接，二极管D3的负极同时和电容C2的第二端、采集模块电性连接，电路结构简单，产生超声波效果好，并能接收反射的超声波以产生电信号，并能对电信号进行检波，产生的信号质量好。
本发明的超声波驱动电路还包括电阻R1和电阻R2，电阻R1提高了MOS管Q1的抗干扰能力，电阻R2提高了MOS管Q2的抗干扰能力。
本发明的超声波驱动电路还包括二极管D1，二极管D2，二极管D1和二极管D2能防止电流逆向流向外部电源。
本发明的指纹识别传感器的电路结构简单，产生超声波效果好，并能接收反射的超声波以产生电信号，并能对电信号进行检波，产生的信号质量好，识别指纹更加精确。
【附图说明】
图1是本发明超声波驱动电路的具体电路结构示意图。
图2是本发明超声波驱动电路的具体电路优选结构的示意图。
图3是本发明超声波驱动电路的具体电路另一优选结构的示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明提供一种超声波驱动电路10，其用于产生超声波并接收反射的超声波以产生电信号传输给采集模块。
该超声波驱动电路10包括MOS管Q1、Q2、Q3，电阻R3，电感L1，二极管D3，电容C1、C2，压电换能器11和开关K1。
其中，所述开关K1为单刀双掷开关，包括引脚S1、引脚S2和引脚S3，所述开关K1引脚S1可以通过单刀接通到引脚S3，使得所述引脚S1和S3电性导通，所述开关K1引脚S2也可以通过单刀接通到引脚S3，使得所述引脚S2和S3电性导通。开关K1优选为模拟开关。
MOS管Q1的漏极和外部电源VCC电性连接，MOS管Q1的源极同时和电阻R3的第一端、电感L1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接。
MOS管Q2的源极同时和MOS管Q3的源极、电容C1的第二端、电容C2的第一端、开关K1的S1引脚电性连接，且MOS管Q2的源极接地。
MOS管Q3的漏极和电阻R3的第二端电性连接，电感L1的第二端同时和电容C1的第一端、压电换能器11的上电极电性连接，压电换能器11的下电极和开关K1的S3引脚连接，开关K1的S2引脚和二极管D3的正极连接，二极管D3的负极同时和电容C2的第二端、采集模块电性连接。可以理解，本发明所述的各元件的第一端、第二端，其仅是为了更好的说明各元件的连接关系，并不限定原件具体的哪一端为第一端，如电阻R3的第一端和第二端，其分别为电阻R3两端用于电连接的节点。压电换能器11的上电极、下电极也仅是为了更好的说明各元件的连接关系，并不限定压电换能器11具体的哪一端为上电极或下电极。本实施例中的MOS管Q1、Q2、Q3都为N沟道MOS管。
请参阅图2，超声波驱动电路10优选还包括电阻R1和电阻R2，所述MOS管Q1的源极通过电阻R1和MOS管Q1的栅极电性连接，所述MOS管Q2的源极通过电阻R2和MOS管Q2的栅极电性连接。电阻R1提高了MOS管Q1的抗干扰能力，电阻R2提高了MOS管Q2的抗干扰能力。
请参阅图3，超声波驱动电路10优选还包括二极管D1。MOS管Q1的源极通过二极管D1同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接。其中，MOS管Q1的源极和二极管D1的正极电性连接，二极管D1的负极同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接。
超声波驱动电路10优选还包括二极管D2。二极管D1的负极通过二极管D2和MOS管Q2的漏极电性连接。其中，二极管D2的正极和二极管D1的负极电性连接，二极管D2的负极和MOS管Q2的漏极电性连接。二极管D1和二极管D2能防止电流逆向流向外部电源VCC。
超声波驱动电路10优选还包括控制模块(图未示)，所述控制模块分别和MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3和开关电性连接。控制模块能发送方波信号PWM1给MOS管Q1的栅极，发送方波信号PWM2给MOS管Q2的栅极，控制模块能发送方波信号PWM3给MOS管Q3的栅极，控制模块并能控制开关K1接通到S1引脚或接通到S2引脚，以控制S1引脚和S3引脚电性导通，或控制S2和S3引脚电性连接。优选地，控制模块为单片机、FPGA(Field－Programmable GateArray，现场可编程门阵列)或方波驱动电路。
在使用时，电路初始阶段，控制模块使开关K1接通到引脚S1，方波信号PWM1为低电平，方波信号PWM2为高电平，从而MOS管Q1的源极和漏极之间电性断路，MOS管Q2的源极和漏极之间电性导通，此时形成电容C1-电感L1-二极管D2-MOS管Q2-接地GND的电性回路，使电容C1和电感L1形成的LC震荡回路开始震荡；之后方波信号PWM1为高电平，方波信号PWM2为低电平，从而MOS管Q1的源极和漏极之间电性导通，MOS管Q2的源极和漏极之间电性断路，此时形成外部电源VCC-MOS管Q1-二极管D1-电感L1-电容C1接地GND的电性回路，使外部电源VCC给电容C1和电感L1形成的LC震荡回路充能，此时形成一个周期Z1。在周期Z1内，此时压电换能器11和电容C1并联，压电换能器11的两端也产生震荡的电压，从而压电换能器11产生超声波。
在经过3个周期Z1后，控制模块使方波信号PWM1和PWM2同时为低电平，方波信号PWM3为高电平，从而MOS管Q1的源极和漏极之间电性断路，MOS管Q2的源极和漏极之间电性断路，此时形成电容C1-电感L1-电阻R3的电性回路，电感L1和电容C1上的电能被电阻R3快速消耗，压电换能器11变为低电位，然后控制模块使开关K1接通到引脚S2，压电换能器11接收到反射回来的超声波，压电换能器11产生电信号，电信号经过二极管D3和电容C2的检波后被采集模块采集。此时从初始阶段经理一个完整的周期Z2。
可以理解，也可以经过2、4、5、6个周期Z1，控制模块才控制方波信号PWM1和PWM2同时为低电平，方波信号PWM3为高电平。优选地，在方波信号PWM1和PWM2进行高低电平转换时，方波信号PWM1和PWM2的频率都为8MHz，方波信号PWM1和PWM2的占空比都为0.5。
本发明还提供一种指纹识别传感器，该指纹识别传感器采用了上述的超声波驱动电路10。
与现有技术相比，本发明的超声波驱动电路包括MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3，电阻R3，电感L1，电容C1，电容C2，二极管D3，压电换能器和开关K1，所述开关包括引脚S1，引脚S2和引脚S3，所述开关接通到S1时，所述引脚S1和S3电性导通，所述开关接通到引脚S2时，所述引脚S2和S3电性导通，所述MOS管Q1的漏极和外部电源电性连接，MOS管Q1的源极同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接，MOS管Q2的源极同时和MOS管Q3的源极、电容C1的第二端、电容C2的第一端、开关K1的S1引脚电性连接，且MOS管Q2的源极接地，MOS管Q3的漏极和电阻R3的第二端电性连接，电感L1的第二端同时和电容C1的第一端、压电换能器的上电极电性连接，压电换能器的下电极和开关K1的S3引脚连接，开关K1的S2引脚和二极管D3的正极连接，二极管D3的负极同时和电容C2的第二端、采集模块电性连接，电路结构简单，产生超声波效果好，并能接收反射的超声波以产生电信号，并能对电信号进行检波，产生的信号质量好。
本发明的超声波驱动电路还包括电阻R1和电阻R2，电阻R1提高了MOS管Q1的抗干扰能力，电阻R2提高了MOS管Q2的抗干扰能力。
本发明的超声波驱动电路还包括二极管D1，二极管D2，二极管D1和二极管D2能防止电流逆向流向外部电源。
本发明的指纹识别传感器的电路结构简单，产生超声波效果好，并能接收反射的超声波以产生电信号，并能对电信号进行检波，产生的信号质量好，识别指纹更加精确。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种超声波驱动电路，其用于产生超声波并接收反射的超声波以产生电信号传输给采集模块，其特征在于：该超声波驱动电路包括MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3，电阻R3，电感L1，电容C1，电容C2，二极管D3，压电换能器和开关K1，所述开关包括引脚S1，引脚S2和引脚S3，所述开关接通到S1时，所述引脚S1和S3电性导通，所述开关接通到引脚S2时，所述引脚S2和S3电性导通，所述MOS管Q1的漏极和外部电源电性连接，MOS管Q1的源极同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接，MOS管Q2的源极同时和MOS管Q3的源极、电容C1的第二端、电容C2的第一端、开关K1的S1引脚电性连接，且MOS管Q2的源极接地，MOS管Q3的漏极和电阻R3的第二端电性连接，电感L1的第二端同时和电容C1的第一端、压电换能器的上电极电性连接，压电换能器的下电极和开关K1的S3引脚连接，开关K1的S2引脚和二极管D3的正极连接，二极管D3的负极同时和电容C2的第二端、采集模块电性连接。
2.如权利要求1所述的超声波驱动电路，其特征在于：所述超声波驱动电路还包括电阻R1和电阻R2，所述MOS管Q1的源极通过电阻R1和MOS管Q1的栅极电性连接，所述MOS管Q2的源极通过电阻R2和MOS管Q2的栅极电性连接。
3.如权利要求1所述的超声波驱动电路，其特征在于：所述超声波驱动电路还包括二极管D1，所述MOS管Q1的源极通过二极管D1同时和电阻R3的第一端、电感R1的第一端、MOS管Q2的漏极电性连接，且所述MOS管Q1的源极和二极管D1的正极电性连接。
4.如权利要求3所述的超声波驱动电路，其特征在于：所述超声波驱动电路还包括二极管D2，所述二极管D1的负极通过二极管D2和MOS管Q2的漏极电性连接，且二极管D2的正极和二极管D1的负极电性连接。
5.如权利要求1所述的超声波驱动电路，其特征在于：所述超声波驱动电路还包括控制模块，所述控制模块分别和MOS管Q1，MOS管Q2，MOS管Q3和开关电性连接。
6.如权利要求5所述的超声波驱动电路，其特征在于：所述控制模块为单片机、FPGA或方波驱动电路。
7.一种指纹识别传感器，其特征在于：该指纹识别传感器采用了权利要求1-6任一项所述的超声波驱动电路。
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