CN107679444A - 指纹传感器的模拟前端电路以及具有模拟前端电路的装置 - Google Patents

指纹传感器的模拟前端电路以及具有模拟前端电路的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107679444A
CN107679444A CN201710650620.3A CN201710650620A CN107679444A CN 107679444 A CN107679444 A CN 107679444A CN 201710650620 A CN201710650620 A CN 201710650620A CN 107679444 A CN107679444 A CN 107679444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
signal
amplifier
circuit
generate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710650620.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107679444B (zh
Inventor
郑大荣
朴宰琎
黄熙创
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN107679444A publication Critical patent/CN107679444A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107679444B publication Critical patent/CN107679444B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/68—Combinations of amplifiers, e.g. multi-channel amplifiers for stereophonics
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/70—Charge amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

一种感测读出电路，包括：将从传感器的感测线输出的电荷转换为第一电压的放大器电路，将从另一个感测线输出的电荷转换为第二电压的另一个放大器电路，通过放大第一电压和第二电压之间的差来生成第一放大电压的另一个放大器电路，将第一放大电压转换为数字信号的模数转换器，通过混合第一数字信号和同相时钟信号来生成第二混合信号的第一混频器，通过混合第一数字信号和正交相位时钟信号来生成第二混合信号的第二混频器，通过对第一混合信号执行低通滤波来生成同相信号的第一滤波器，以及通过对第二混合信号执行低通滤波来生成正交相位信号的第二滤波器。

Description

指纹传感器的模拟前端电路以及具有模拟前端电路的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年8月2日提交的韩国专利申请10-2016-0098605，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明构思的示例性实施例涉及模拟前端电路，且更具体地，涉及用于读出显示屏上指纹传感器的输出信号的模拟前端电路以及具有该模拟前端电路的装置。
背景技术
指纹识别和认证是生物测定技术的领域，其中通过使用指纹传感器获取指纹的数字图像来识别和认证用户。指纹传感器是用于捕获用户的指纹图案的图像的电子装置。
光学、超声波和电容识别技术是用于指纹验证的技术的示例。光学指纹识别包括获取使用可见光反射的指纹图像，超声波指纹识别包括使用超声测试原理获取指纹图像，并且电容指纹识别包括使用电容差来获取指纹图像。
智能电话通常包括锁定功能，并且指纹传感器可用于解锁智能电话。智能电话的指纹传感器可以放置在主屏按钮上，该主屏按钮例如位于智能电话的前侧上的底部中心附近，或智能电话的背面上。
发明内容
根据本发明构思的示例性实施例，传感器读出电路包括：第一放大器电路，其将从传感器的第一感测线输出的第一电荷转换为第一电压；第二放大器电路，其将从传感器的第二感测线输出的第二电荷转换为第二电压；第三放大器电路，其通过将第一电压和第二电压之间的差放大来生成第一放大电压；第一模数转换器，其将第一放大电压转换为第一数字信号；第一混频器，其通过将第一数字信号和同相时钟信号混合来生成第一混合信号；第二混频器，其通过将第一数字信号和正交相位时钟信号混合来生成第二混合信号；第一滤波器，其通过对第一混合信号执行低通滤波来生成第一同相信号；以及第二滤波器，其通过对第二混合信号执行低通滤波来生成第一正交相位信号。
根据本发明构思的示例性实施例，传感器读出电路包括模拟电路，该模拟电路将连接到传感器的第一感测线的第一互电容值与连接到传感器的第二感测线的第二互电容值之间的差转换和放大，并通过对放大电压执行带通滤波来生成带通滤波电压。传感器读出电路进一步包括：模数转换器，其将带通滤波电压转换为数字信号；第一混频器，其通过将数字信号和同相时钟信号混合来生成第一混合信号；第二混频器，其通过将数字信号和正交相位时钟信号混合来生成第二混合信号；第一滤波器，其通过对第一混合信号执行低通滤波来生成同相信号；以及第二滤波器，其通过对第二混合信号执行低通滤波来生成正交相位信号。
根据本发明构思的示例性实施例，指纹感测系统包括指纹传感器；以及传感器读出电路，其读出指纹传感器的输出信号。指纹传感器包括：第一感测元件，其连接在驱动线和第一感测线之间；第二感测元件，其连接在驱动线和第二感测线之间；以及第三感测元件，其连接在驱动线和第三感测线之间。传感器读出电路包括：第一放大器电路，其将从第一感测线输出的第一电荷转换为第一电压；第二放大器电路，其将从第二感测线输出的第二电荷转换为第二电压；第三放大器电路，其通过将第一电压和第二电压之间的差放大来生成第一放大电压；第一模数转换器，其将第一放大电压转换为第一数字信号；第一混频器，其通过将第一数字信号和同相时钟信号混合来生成第一混合信号；第二混频器，其通过将第一数字信号和正交相位时钟信号混合来生成第二混合信号；第一滤波器，其通过对第一混合信号执行低通滤波来生成第一同相信号；以及第二滤波器，其通过对第二混合信号执行低通滤波来生成第一正交相位信号。
根据本发明构思的示例性实施例，一种操作传感器读出电路的方法包括：将从传感器的第一感测线输出的第一电荷转换为第一电压；将从传感器的第二感测线输出的第二电荷转换为第二电压；通过将第一电压和第二电压之间的差放大来生成第一放大电压；将第一放大电压转换为第一数字信号；通过将第一数字信号和同相时钟信号混合来生成第一混合信号；通过将第一数字信号和正交相位时钟信号混合来生成第二混合信号；通过对第一混合信号执行低通滤波来生成第一同相信号；以及通过对第二混合信号执行低通滤波来生成第一正交相位信号。
附图说明
通过参考附图详细描述其中的示例性实施例，本发明构思的上述和其它特征将变得显而易见，在附图中：
图1是根据本发明构思的示例性实施例的包括用于读出显示屏上指纹传感器阵列的输出信号的模拟前端电路的移动装置的透视图。
图2是根据本发明构思的示例性实施例沿着线II-II截取的图1的移动装置的横截面图。
图3是根据本发明构思的示例性实施例沿着线II-II截取的图1的移动装置的剖面图。
图4示出了与图1的移动装置的盖玻璃接触的手指。
图5是根据本发明构思的示例性实施例的实现数字锁定放大器技术的模拟前端电路的示意性框图。
图6和图7是根据本发明构思的示例性实施例的图示在图5中所示的从数字信号处理器输出的极性和矢量大小的概念图。
图8示出了根据本发明构思的示例性实施例的图5中所示的模拟前端电路的详细结构。
图9是根据本发明构思的示例性实施例的在图8中所示的第一开关电路的电路图。
图10是根据本发明构思的示例性实施例的图示在图9中所示的第一开关电路的操作的时序图。
图11是根据本发明构思的示例性实施例的图示在图8中所示的第三开关电路和第四开关电路的操作的表。
图12是根据本发明构思的示例性实施例的图示在图8中所示的第五开关电路的操作的概念图。
图13是根据本发明构思的示例性实施例的图示图8的模拟前端电路的操作的概念图，该模拟前端电路使用奇数编号的差分对并且在发送-接收模式中操作。
图14是根据本发明构思的示例性实施例的图示图8的模拟前端电路的操作的概念图，该模拟前端电路使用偶数编号的差分对并且在发送-接收模式中操作。
图15是根据本发明构思的示例性实施例的图示图8的模拟前端电路的操作的概念图，该模拟前端电路使用奇数编号的差分对并且在接收-发送模式中操作。
图16是根据本发明构思的示例性实施例的图示图8的模拟前端电路的操作的概念图，该模拟前端电路使用偶数编号的差分对并且在接收-发送模式中操作。
图17至图19是根据本发明构思的示例性实施例的包括指纹传感器和指纹模拟前端电路的移动系统的框图。
图20是根据本发明构思的示例性实施例图示在图5中所示的模拟前端电路的操作的流程图。
具体实施方式
在下文中将参考附图更全面地描述本发明构思的示例性实施例。所有附图中相同的附图标记可以指代相同的元件。
在本文中可以使用诸如“下方”、“之下”、“下”、“下面”、“之上”、“上”的空间性相对术语，以便于描述如图所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。应当理解，空间性相对术语旨在涵盖除了附图中所示的朝向之外的使用或操作中的装置的不同朝向。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为其它元件或特征“之下”或“下方”或“下面”的元件将朝向该其它元件或特征“之上”。因此，“之下”和“下面”的示例性术语可以涵盖之上和之下朝向。
应当理解，术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中用于将一个元件与另一个元件区分开，并且元件不受这些术语的限制。因此，示例性实施例中的“第一”元件可以被描述为另一示例性实施例中的“第二”元件。
在此，当事件被描述为在基本上相同的时间或基本上同时发生时，应当理解，事件可以在与本领域普通技术人员所理解的完全相同的时间或大致相同的时间发生。
图1是根据本发明构思的示例性实施例的包括用于读出显示屏上指纹传感器阵列的输出信号的模拟前端(AFE)电路的移动装置的透视图。AFE电路也可以被称为传感器读出电路或传感器读出AFE电路，并且可以被实现为半导体芯片。
图1中所示的移动装置100(也称为指纹感测系统)可以包括盖玻璃(也称为玻璃显示屏)110、触摸传感器(也称为触摸传感器区域)120，以及指纹传感器(也称为指纹传感器区域)130。移动装置100可以被实现为例如智能电话、平板个人电脑、物联网(IoT)装置、万物互联网(IoE)装置或可穿戴计算机。然而，移动装置100不限于此。
在示例性实施例中，触摸传感器120包括了包括多个触摸感测元件的触摸传感器阵列。指纹传感器130包括了包括多个指纹感测元件的指纹传感器阵列。多个指纹感测元件生成与位于指纹传感器上的手指的指纹相关的信号。多个触摸感测元件中的每一个的大小可以大于多个指纹感测元件中的每一个的大小。多个触摸感测元件中的每一个和多个指纹感测元件中的每一个可以是例如电容感测元件。感测元件在本文中可以被称为像素或传感器像素。
图2是根据本发明构思的示例性实施例沿着线II-II截取的图1的移动装置的横截面图。参考图1和图2，在示例性实施例中，触摸传感器120和指纹传感器130被布置在盖玻璃110的下方，并且显示面板140被布置在触摸传感器120和指纹传感器130的下方。触摸传感器120和指纹传感器130由透明物质形成，该透明物质允许从被布置在显示面板140上的光源输出的光从中通过。
图3是根据本发明构思的示例性实施例沿着线II-II截取的图1的移动装置的横截面图。参考图1和图3，在示例性实施例中，指纹传感器130被布置在盖玻璃110中。
图4示出了当手指与移动装置的盖玻璃接触时的该手指。手指上的指纹图案包括脊和谷。
在手指150与盖玻璃110接触的状态中，通过从指纹脊朝向手指140形成的电容器离开的电荷量大于通过从指纹谷朝向手指140形成的电容器离开的电荷量。因此，电荷量的差与互电容差的发生相似。根据本发明构思的示例性实施例的传感器读出电路使用差分感测技术(也称为差分测量技术)来放大差值。例如，与指纹谷处的互电容值相比，指纹脊处的互电容值相对较小。此外，与指纹谷处的电荷量中的变化相比，指纹脊处的电荷量中的变化相对较大。
图5是根据本发明构思的示例性实施例的实现数字锁定放大器技术的模拟前端(AFE)电路的示意性框图。锁定放大器是具有放大功能和特定信号检测功能的放大器。锁定放大器可以感测和放大具有特定频率的信号。锁定放大器是从嘈杂的环境中提取具有已知载波的信号的一种放大器。图5中所示的部件中的每一个可以通过被配置为执行相应任务的电路来实施。
在示例性实施例中，AFE电路200包括I/Q生成器201。在示例性实施例中，数字信号处理器(DSP)290包括在AFE电路200中，如图5所示。然而，示例性实施例不限于此。例如，在示例性实施例中，DSP 290可以被布置在AFE电路200的外部。I/Q生成器201可以包括模拟域(也称为模拟电路)201A和数字域(也称为作为数字电路)201B。为了便于说明，在图5中示例性地示出了用于描述两个感测线SL1和SL2之间的差分感测技术的配置。
参考图5，在示例性实施例中，第一指纹传感器131连接到第一感测线SL1和第一驱动线DL1，并且第二指纹传感器132连接到第二感测线SL2和第一驱动线DL1(参见图8)。假设手指150接触被布置在第一指纹传感器131和第二指纹传感器132上的盖玻璃110。
VNF表示外部噪声源，CF1(y)表示对于第一指纹传感器131的手指150的电容(也称为自寄生电容)，CF2(y)表示对于第二指纹传感器132的手指150的电容(也称为自寄生电容)，RD(x)表示驱动线DL1或DL2与指纹传感器131或132之间的电阻，RS(y)表示指纹传感器131或132与感测线SL1或SL2之间的电阻，CD(x)表示驱动线DL1或DL2与指纹传感器131或132之间的电容，CS(y)表示指纹传感器131或132与感测线SL1或SL2之间的电容，VND表示显示面板的噪声源，CM1(X,Y)表示第一指纹传感器131和周围指纹传感器之间的互电容，并且CM2(X,Y)表示第二指纹传感器132和周围指纹传感器之间的互电容。驱动器170-1和170-2中的每一个驱动器将每个驱动脉冲VDRV提供给感测线SL1和SL2中的每一个。信道CH1和CH2中的每一个指代感测线SL1和SL2中的每一个。
在示例性实施例中，模拟域201A包括第一放大器电路210-1、第二放大器电路210-2以及第三放大器电路220。模拟域201A将连接到指纹传感器130的第一感测线SL1的第一互电容值与连接到指纹传感器130的第二感测线SL2的第二互电容值之间的差转换和放大，并且通过对放大的电压执行带通滤波来生成带通滤波电压V3。
第一放大器电路210-1将从指纹传感器130的第一感测线SL1输出的第一电荷(多个电荷)转换(放大)为第一电压V1。第一放大器电路210-1包括放大第一电荷的第一电荷放大器211-1和连接到第一电荷放大器211-1的输出端子的第一带通滤波器213-1。第一带通滤波器213-1输出第一电压V1。第一电荷是与第一互电容值相关的电荷。
第二放大器电路210-2将从指纹传感器130的第二感测线SL2输出的第二电荷(多个电荷)转换(放大)为第二电压V2。第二放大器电路210-2包括放大第二电荷的第二电荷放大器211-2和连接到第二电荷放大器211-2的输出端子的第二带通滤波器213-2。第二带通滤波器213-2输出第二电压V2。第二电荷是与第二互电容值相关的电荷。
带通滤波器213-1和213-2中的每一个可以去除显示面板140的噪声或外部噪声，并且可以将具有操作频率分量的信号传送到第三放大器电路220。VCM表示共模电压。尽管图5中所示的示例性实施例包括带通滤波器213-1和213-2，但是示例性实施例不限于此。例如，根据示例性实施例，模拟域201A不包括带通滤波器213-1和213-2。
第三放大器电路220将第一放大器电路210-1的第一电压V1和第二放大器电路210-2的第二电压V2之间的差放大，并生成第一放大电压V3。在示例性实施例中，第三放大器电路220包括第一放大器221-1、第三带通滤波器221-2、第二放大器223-1以及第四带通滤波器223-2。
第一放大器221-1将第一电压V1和第二电压V2之间的差放大。第一放大器221-1指代差分到单增益放大器。第三带通滤波器221-2连接到第一放大器221-1的输出端子，并对第一放大器221-1的输出信号S1执行带通滤波。第二放大器223-1接收并放大第三带通滤波器221-2的输出信号S2。
第四带通滤波器223-2接收第二放大器223-1的输出信号S3，对其执行带通滤波，并生成带通滤波电压V3。
第四带通滤波器223-2可以下移共模电压VCM的电平，并且生成下移的共模电压VCM_LOW以在数字域201B的模数转换器(ADC)231的输入范围内调节共模电压VCM的电平。信号S2和V3中的每一个信号的信噪比(SNR)可以由带通滤波器221-2和223-2中的每一个改善。尽管图5的示例性实施例中的第三放大器电路220包括第三带通滤波器221-2，但是示例性实施例不限于此。例如，根据示例性实施例，第三放大器电路220不包括第三带通滤波器221-2。由于模拟域201A使用不具有切换的连续电路结构，所以不生成切换噪声。
在示例性实施例中，带通滤波器223-2的共模电压的电平低于带通滤波器221-2的共模电压的电平。
数字域201B可以被实现为例如数字锁定放大器。数字域201B可以包括模数转换器(ADC)231、第一混频器233、第二混频器235、第一数字平均滤波器237、第二数字平均滤波器239、时钟信号生成器240以及缓冲器241。
ADC 231使用采样频率(例如采样时钟信号ADC_CLK)将从模拟域201A输出的输出信号(例如，第一放大电压V3)转换为数字信号DS。数字信号DS通过不同的路径发送(例如，基本上同时发送)到混频器233和235。因此，同相信号I和正交相位信号Q可以通过数字平均滤波器237和239基本上同时输出。与通过一个信道(或数字平均滤波器)处理时间复用方法中的信号的传统方法相比，可以增加计算平均值的数字平均滤波器237和239中的每一个的时间，并且数字平均滤波器237和239中的每一个的带宽可以减少大约一半。
根据这种结构，数字域201B可以从噪声中提取小互电容中的电荷变化量的差。
第一混频器233将数字信号DS和同相时钟信号ICLK混合，并生成第一混合信号M1。第二混频器235将数字信号DS和正交相位时钟信号QCLK混合，并生成第二混合信号M2。
第一数字平均滤波器237计算第一混合信号M1的平均值，并根据计算的结果生成同相信号I。第一数字平均滤波器237可以是例如低通滤波器，并且同相信号I可以是例如DC信号。
第二数字平均滤波器239计算第二混合信号M2的平均值，并根据计算的结果生成正交相位信号Q。第二数字平均滤波器239可以是例如低通滤波器，并且正交相位信号Q可以是例如DC信号。
时钟信号生成器240生成同相时钟信号ICLK和正交相位时钟信号QCLK。同相时钟信号ICLK的频率低于采样频率ADC_CLK。
缓冲器241通过缓冲同相时钟信号ICLK来生成驱动脉冲VDRV，并将驱动脉冲VDRV发送到驱动线。缓冲器241可以例如指代驱动器170-1和170-2中的每一个。
DSP 290使用同相信号I和正交相位信号Q来计算矢量大小VM和极性。根据所计算的极性，可以确定从脊到谷或从谷到脊的中间斜率的极性。例如，可以通过余弦值的符号或同相信号I的值的符号来确定极性。
图6和图7是根据本发明构思的示例性实施例的图示在图5中所示的数字信号处理器输出的矢量大小和极性的概念图。参见图5至图7，横轴表示同相分量，而纵轴表示正交相位分量。
DSP 290使用同相信号I的大小和正交相位信号Q的大小来确定矢量大小VM。DSP进一步使用cosθ的值的符号或者同相信号I的值的符号来确定极性。例如，第一象限和第四象限中的极性为正，而第二象限和第三象限中的极性为负。
例如，当相位θ在大约-90度和大约+90度之间时，极性是正的。当极性为正时，DSP290确定从脊到谷的变化。当极性为负时，DSP 290确定从谷到脊的变化。
图8示出了根据本发明构思的示例性实施例的在图5中所示的模拟前端电路的详细结构。参考图5和图8，一同示出了AFE电路200和指纹传感器130。图8的AFE电路200可以使用二维列并行感测方法，其中指纹传感器130的输出信号可以在发送-接收模式或接收-发送模式中被感测到。图8中所示的部件中的每一个可以由配置为执行相应任务的电路来实现。
例如，在示例性实施例中，AFE电路200使用针对奇数编号的差分对或偶数编号的差分对的时间复用方法，在发送-接收模式中从指纹传感器130接收信号k次，或者在接收-发送模式中接收m次。k和m是等于至少2的自然数。k和m可以彼此相同或彼此不同。
指纹传感器130包括连接到多个驱动线DL1至DL5和多个感测线SL1至SL9的多个指纹传感器。图8的指纹传感器131至135对应于图4的指纹传感器131至135。为了便于说明，图8中示出了五个驱动线DL1至DL5和九个感测线SL1至SL9，然而，示例性实施例不限于此。
指纹传感器130和AFE电路200通过第一焊盘PD1和第二焊盘PD2彼此电连接。AFE电路200可以被实现为阵列结构。
在示例性实施例中，AFE电路200包括第一双向电路TRX1和第二双向电路TRX2。第一双向电路TRX1作为发送电路操作，而第二双向电路TRX2作为接收电路在发送-接收模式中操作。第一双向电路TRX1作为接收电路操作，而第二双向电路TRX2作为发送电路在接收-发送模式中操作。
在示例性实施例中，AFE电路200包括第一开关电路250T、第二开关电路250R、第三开关电路260T、第四开关电路260R、第一电路210T、第二电路210R、第五开关电路270T、第六开关电路270R、第三电路220T、第四电路220R、第五电路232T、第六电路232R、第七电路236T和第八电路236R。
第一双向电路TRX1包括第一开关电路250T、第三开关电路260T、第一电路210T、第五开关电路270T、第三电路220T、第五电路232T以及第七电路236T。第二双向电路TRX2包括第二开关电路250R、第四开关电路260R、第二电路210R、第六开关电路270R、第四电路220R、第六电路232R以及第八电路236R。
第一开关电路250T包括第一驱动器170T和多个第一开关。第二开关电路250R包括第二驱动器170R和多个第二开关。
图9是根据本发明构思的示例性实施例的在图8中所示的第一开关电路的电路图。图10是根据本发明构思的示例性实施例的图示在图9中所示的第一开关电路的操作的时序图。图11是根据本发明构思的示例性实施例的图示在图8中所示的第三开关电路和第四开关电路的操作的表。
参考图9，第一开关电路250T包括第一至第五开关SW1至SW5。开关SW1至SW5中的每一个连接在第一驱动器170T的输出端子和驱动线DL1至DL5中的一个驱动线之间。响应于开关信号ST1至ST5，开关SW1至SW5导通或关断。
例如，当第一开关SW1响应于在发送-接收模式(TX-to-RX)中被激活到高电平的第一开关信号ST1导通时，第一驱动脉冲TXi＝TX1通过第一开关SW1提供给第一驱动线DL1。驱动脉冲TX2、TX3、TX4和TX5中的每一个通过在不同时间导通的开关SW2、SW3、SW4和SW5中的每一个提供给驱动线DL2、DL3、DL4和DL5中的每一个。由于开关SW1至SW5的激活部分(也称为“导通”部分)在时间上彼此不重叠，所以驱动脉冲TX1至TX5中的每一个依次在不同的时间提供给驱动线DL1至DL5中的每一个。
第二开关电路250R的结构和时序图类似于参考图9和图10描述的第一开关电路250T的结构和时序图。因此，省略其详细描述。
参考第二开关电路250R，在接收-发送模式中，通过第二驱动器170R依次输出驱动信号TXi和TX1至TX9中的每一个(类似于图9)，并通过开关SW1至SW9中的每一个依次提供给感测线SL1至SL9中的每一个(类似于图9)。
第三开关电路260T响应于信号TX_DRV_ON上的发送驱动器来控制第一开关电路250T和第一电路210T之间的连接。第三开关电路260T包括多个第三开关260a。参考图11，在发送-接收模式TX-RX中，信号TX_DRV_ON上的发送驱动器被去激活。因此，在第三开关电路260T中包括的多个第三开关260a中的每一个被关断。在接收-发送模式RX-to-TX中，因为信号TX_DRV_ON上的发送驱动器被激活，所以第三开关电路260T的多个第三开关260a中的每一个被导通。
响应于信号TX_DRV_ON上的发送驱动器，第四开关电路260R控制第二开关电路250R和第二电路210R之间的连接。第四开关电路260R包括多个第四开关260b。参考图11，由于在发送-接收模式TX-to-RX中，信号TX_DRV_ON上的发送驱动器被去激活，所以在第四开关电路260R中包括的多个第四开关260b中的每一个被导通。
在接收-发送模式(RX-to-TX)中，由于信号TX_DRV_ON上的发送驱动器被激活，所以第四开关电路260R的多个第四开关260b中的每一个被关断。第三开关电路260T和第四开关电路260R响应于信号TX_DRV_ON上的发送驱动器而互补地操作。例如，当第三开关电路260T处于关断状态时，第四开关电路260R处于导通状态，并且当第三开关电路260T处于导通状态时，第四开关电路260R处于关断状态。
第一电路210T包括放大器电路210a。在示例性实施例中，参考放大器电路210a的顺序布置，放大器电路210a的奇数放大器电路与图5的第一放大器电路210-1相同，并且放大器电路210a的偶数放大器电路与图5的第二放大器210-2相同。
第二电路210R包括放大器电路210b。在示例性实施例中，参考放大器电路210b的顺序布置，放大器电路210b的奇数放大器电路与图5的第一放大器电路210-1相同，并且放大器电路210b的偶数放大器电路与图5的第二放大器210-2相同。
图12是根据本发明构思的示例性实施例的图示在图8中所示的第五开关电路的操作的概念图。参考图8和图12，第五开关电路270T包括多个第五开关271a。多个第五开关271a中的每一个包括输入端子IN、第一输出端子OT1和第二输出端子OT2。
第五开关271a中的每一个的第一输出端子OT1连接到放大器电路220b的第一输入端子IT1，并且第五开关271a中的每一个的第二输出端子OT2连接到放大器电路220b的第二输入端子IT2。多个第五开关271a中的每一个响应于选择信号SEL而将第一输出端子和第二输出端子中的一个与输入端子连接。多个第五开关271a中的每一个可以是例如多路复用器。然而，第五开关271a不限于此。
第六开关电路270R包括多个第六开关271b。多个第六开关271b中的每一个包括输入端子、第一输出端子以及第二输入端子。多个第六开关271b中的每一个响应于选择信号SEL将第一输出端子和第二输出端子中的一个与输入端子连接。第六开关271b的结构与图12中所示的第五开关271a的结构相同。
选择信号SEL是用于选择奇数编号的差分对或偶数编号的差分对的信号。开关电路270T和270R中的每一个响应于具有第一电平(例如，低电平)的选择信号SEL，执行选择图13和图15中所示的奇数编号的差分对的操作。开关电路270T和270R中的每一个响应于具有第二电平(例如，低电平)的选择信号SEL，执行选择图14和图16中所示的偶数编号的差分对的操作。
第三电路220T包括多个放大器电路220a。多个放大器电路220a中的每一个放大器电路的结构与图5中所示的第三放大电路220的结构相同。
第四电路220R包括多个放大器电路220b。多个放大器电路220b中的每一个放大器电路的结构与图5中所示的第三放大电路220的结构相同。
第五电路232T包括多个第一处理电路232a。第一处理电路232a中的每一个包括图5的ADC 231、第一混频器233以及第二混频器235。第六电路232R包括多个第二处理电路232b。第二处理电路232b中的每一个包括图5的ADC 231、第一混频器233以及第二混频器235。
第七电路236T包括多个第三处理电路236a。第三处理电路236a中的每一个可以包括图5的数字平均电路237和239。根据示例性实施例，第三处理电路236a中的每一个可以进一步包括图5的时钟信号生成器240和DSP 290。
第八电路236R包括多个第四处理电路236b。第四处理电路236b中的每一个可以包括图5的数字平均电路237和239。根据示例性实施例，第四处理电路236b中的每一个可以进一步包括图5的时钟信号生成器240和DSP 290。
根据示例性实施例，一个时钟信号生成器240可以被包括在AFE电路200中。根据示例性实施例，多个时钟信号生成器240可以被包括在AFE电路200中。例如，对于每两个对应的感测线，可以包括时钟信号生成器240。
图13是根据本发明构思的示例性实施例的图示图8的模拟前端电路的操作的概念图，该模拟前端电路使用奇数编号的差分对并且在发送-接收模式中操作。信号TX_DRV_ON上的发送驱动器被禁用，并且选择信号SEL在发送-接收模式中具有第一电平。
在发送-接收模式中，包括在第一开关电路250T中的每一个第一开关被顺序地导通，以顺序地将驱动信号TX1至TX5中的每一个发送到驱动线DL1至DL5中的每一个，在第二开关电路250R中包括的所有第二开关被关断，在第三开关电路260T中包括的所有第三开关260a被关断，并且在第四开关电路260R中包括的所有第四开关260b被导通。
开关271b中的每一个响应于具有第一电平的选择信号SEL，通过第一输出端子OT1将放大器电路210b中的每一个放大器电路的输出信号发送到放大器电路220b中的每一个。因此，放大器电路220b中的每一个将从两个对应的开关271b输出的信号之间的差放大，并执行带通滤波。第四处理电路236b中的每一个输出一对同相信号I和正交相位信号Q。第八电路236R生成输出信号R1至R9。根据图13中所示的示例性实施例，第四处理电路236b中的第五顺序布置的第四处理电路不生成正常的同相信号I和正交相位信号Q。
图14是根据本发明构思的示例性实施例的图示图8的模拟前端电路的操作的概念图，该模拟前端电路使用偶数编号的差分对并且在发送-接收模式中操作。
信号TX_DRV_ON上的发送驱动器被去激活，并且选择信号SEL在发射-接收模式中具有第二电平。
在发送-接收模式中，在第一开关电路250T中包括的所有第一开关被顺序地导通，以将驱动信号TX1至TX5中的每一个顺序地发送到驱动线DL1至DL5中的每一个，在第二开关电路250R中包括的全部第二开关被关断，在第三开关电路260T中包括的所有第三开关260a被关断，并且在第四开关电路260R中包括的所有第四开关260b被导通。
开关271b中的每一个响应于具有第二电平的选择信号SEL，通过第二输出端子OT2将放大器电路210b中的每一个放大器电路的输出信号发送到放大器电路220b中的每一个。因此，放大器电路220b中的每一个将从两个对应的开关271b输出的信号之间的差放大，并执行带通滤波。第四处理电路236b中的每一个输出一对同相信号I和正交相位信号Q。第八电路236R生成输出信号R2至R9。根据图14所示的示例性实施例，第四处理电路236b的第一顺序布置的第四处理电路不生成正常的同相信号I和正交相位信号Q。
图15是根据本发明构思的示例性实施例的图示图8的模拟前端电路的操作的概念图，该模拟前端电路使用奇数编号的差分对并且在接收-发送模式中操作。
信号TX_DRV_ON上的发送驱动器被激活，并且选择信号SEL在接收-发送模式中具有第一电平。
在接收-发送模式中，在第二开关电路250R中包括的所有第二开关被依次导通，以将驱动信号中的每一个顺序地发送到感测线SL1至SL9中的每一个，在第一开关电路250T中包括的所有第一开关被关断，在第三开关电路260T中包括的所有第三开关260a被导通，并且在第四开关电路260R中包括的所有第四开关260b被关断。
开关271a中的每一个响应于具有第一电平的选择信号SEL，通过第一输出端子OT1将放大器电路210a的每一个放大器电路的输出信号发送到放大器电路220a中的每一个。因此，放大器电路220a中的每一个将从两个对应的开关271a输出的信号之间的差放大，并执行带通滤波。第三处理电路236a中的每一个输出一对同相信号I和正交相位信号Q。第七电路236T生成输出信号T1至T5。根据图15中所示的示例性实施例，第三处理电路236a的第三顺序布置的第三处理电路不生成正常的同相信号I和正交相位信号Q。
图16是根据本发明构思的示例性实施例的图示图8的模拟前端电路的操作的概念图，该模拟前端电路使用偶数编号的差分对并且在接收-发送模式中操作。
信号TX_DRV_ON上的发送驱动器被激活，并且选择信号SEL在接收-发送模式中具有第二电平。
在接收-发送模式中，在第二开关电路250R中包括的所有第二开关被顺序地导通，以将驱动信号中的每一个顺序地发送到感测线SL1至SL9中的每一个，在第一开关电路250T中包括的所有开关被关断，在第三开关电路260T中包括的所有第三开关260a被导通，并且在第四开关电路260R中包括的所有第四开关260b被关断。
开关271a中的每一个响应于具有第二电平的选择信号SEL，通过第二输出端子OT2将放大器电路210a中的每一个放大器电路的输出信号发送到放大器电路220a中的每一个。因此，放大器电路220a中的每一个将从两个对应的开关271a输出的信号之间的差放大，并执行带通滤波。第三处理电路236a中的每一个输出一对同相信号I和正交相位信号Q。第七电路236T生成输出信号T1到T5。根据图16中所示的示例性实施例，第三处理电路236a的第一顺序布置的第三处理电路不生成正常的同相信号I和正交相位信号Q。
图17至图19是根据本发明构思的示例性实施例的包括指纹传感器和指纹模拟前端电路的移动系统的框图。
参考图17，移动装置300A包括指纹传感器130、AFE电路200A、高速接口310以及处理器320A。AFE电路200A包括I/Q生成电路201C和多个DSP 290-1至290-n。
I/Q生成电路201C包括多个I/Q生成器。多个I/Q生成器中的每一个的结构可以与图5中所示的I/Q生成器201的结构相同。I/Q生成器中的每一个可以处理两个对应感测线中的每一个的输出信号(输出电荷)，并且根据处理结果生成同相信号I1至In中的每一个和正交相位信号Q1至Qn中的每一个。DSP 290-1至290-n中的每一个可以处理从I/Q生成器中的每一个输出的信号对(I1和Q1至In和Qn)。
DSP 290-1至290-n中的每一个可以使用信号对(I1和Q1至In和Qn)中的每一个来计算矢量大小和极性。由DSP 290-1至290-n计算的矢量大小和极性可以通过高速接口310发送到处理器320A。
高速接口310可以指代例如高速串行接口(例如，MIPI接口)。然而，高速接口310不限于此。
在示例性实施例中，处理器320A包括图像信号处理器(ISP)325、CPU 330和存储器装置335。
ISP 325可以使用从AFE电路200A发送的矢量大小和极性来恢复或生成指纹图像。存储器装置335可以存储处理器320A的操作所需的程序和/或数据。例如，可以根据CPU330的控制将用户的指纹图像存储在存储器装置335中。CPU 330可以基于由ISP 325恢复的指纹图像是否与存储器装置335中存储的指纹图像匹配来认证移动装置300A的用户。
参考图18，在示例性实施例中，移动装置300B包括指纹传感器130、I/Q生成电路201C以及处理器320B。I/Q生成电路201C包括多个I/Q生成器。多个I/Q生成器中的每一个的结构与图5中所示的I/Q生成器201的结构相同。
I/Q生成器中的每一个可以处理两个对应感测线中的每一个的输出信号(输出电荷)，并且根据处理的结果生成同相信号I1至In中的每一个以及正交相位信号Q1至Qn中的每一个。同相信号I1至In和正交相位信号Q1至Qn可以被发送到处理器320B。在示例性实施例中，参考图17描述的高速接口310可以被布置在I/Q生成电路201C和处理器320B之间。
处理器320B可以包括矢量大小和极性计算器340、ISP 325、CPU 330以及存储器装置335。矢量大小和极性计算器340可以使用从I/Q生成电路201C提供的信号对I1和Q1至In和Qn中的每一个来计算矢量大小中的每一个和极性中的每一个。如上所述，极性可以由cosθ的值的符号或同相信号I的值的符号来确定。
ISP 325可以使用从矢量大小和极性计算器340发送的矢量大小和极性来恢复或生成指纹图像。CPU 330可以基于由ISP 325恢复的指纹图像是否与存储装置335中存储的指纹图像匹配来认证移动装置300B的用户。
参考图19，移动装置300C包括指纹传感器130、AFE电路200C以及处理器320C。AFE电路200C包括I/Q生成电路201C和DSP 290A。
I/Q生成电路201C包括多个I/Q生成器。多个I/Q生成器中的每一个的结构与图5中所示的I/Q生成器201的结构相同。I/Q生成器中的每一个可以处理两个对应感测线中的每一个的输出信号(输出电荷)，并且根据处理的结果生成同相信号I1至In中的每一个和正交相位信号Q1至Qn中的每一个。DSP 290A可以处理从I/Q生成器中的每一个输出的信号对(I1和Q1至In和Qn)。
DSP 290A可以使用信号对I1和Q1至In和Qn中的每一个来计算矢量大小中的每一个和极性中的每一个。由DSP 290A计算的矢量大小和极性可以被发送到处理器320C。在示例性实施例中，参考图17描述的高速接口310可以被布置在AFE电路200C和处理器320C之间。
在示例性实施例中，处理器320C包括ISP 325、CPU 330以及存储器装置335。
图20是根据本发明构思的示例性实施例的图示图5中所示的模拟前端电路的操作的流程图。参考图1至图20，驱动线DL1至DL5在发送-接收模式中顺序地将由AFE电路200提供的每一个驱动脉冲TXi发送到指纹传感器130(S110)。AFE电路200通过处理通过感测线SL1至SL9中的每一个接收的电荷来生成同相信号和正交相位信号。
感测线SL1至SL9在接收-发射模式中将由AFE电路200提供的每个驱动脉冲TXi顺序地发送到指纹传感器130(S110)。AFE电路200通过处理通过驱动线DL1至DL5中的每一个接收的电荷来生成同相信号和正交相位信号。
在发送-接收模式中，驱动线DL1至DL5中的每一个用作驱动线，并且感测线SL1至SL9中的每一个用作感测线。在接收-发送模式中，感测线SL1至SL9中的每一个用作驱动线，并且驱动线DL1至DL5中的每一个用作感测线。
在示例性实施例中，指纹传感器130从顶部到底部并且从左到右依次向AFE电路200发送电荷。
I/Q生成器中的每一个包括第一感测线和第二感测线。第一放大器电路210-1将从第一感测线提供的第一电荷转换为第一电压V1(S115)。第一电压V1可以是第一带通滤波器213-1的输出电压。
第二放大器电路210-2将从第二感测线提供的第二电荷转换为第二电压V2(S120)。第二电压V2可以是第二带通滤波器213-2的输出电压。操作S115和S120可以在基本上相同的时间执行(例如，操作S115和S120可以并行执行)。
第三放大器电路220将第一电压V1和第二电压V2之间的差放大(S125)。第三放大器电路220使用带通滤波器221-2和223-2中的至少一个滤波被放大的电压(S130)。ADC 231将被滤波的信号V3转换为数字信号DS(S135)。
第一混频器233将数字信号DS和同相时钟信号ICLK混合，并生成第一混合信号M1(S140)。第二混频器235将数字信号DS和正交相位时钟信号QCLK混合，并生成第二混合信号M2(S145)。操作S140和145可以在基本上相同的时间执行(例如，操作S140和S145可以并行执行)。
第一数字平均滤波器237计算第一混合信号M1的平均值并输出平均值作为同相信号I(S150)。第二数字平均滤波器239计算第二混合信号M2的平均值，并输出平均值作为正交相位信号Q(S155)。数字平均滤波器237和239中的每一个可以例如实现在每个低通滤波器中。每个低通滤波器可以对混合信号M1和M2中的每一个执行低通滤波，并生成直流信号I和Q中的每一个。
DSP 290使用同相信号I和正交相位信号Q计算矢量大小VM和极性(S160)。根据示例性实施例，DSP可以包括如图17所示与每个I/Q生成器对应的多个DSP，或者DSP可以是如图19所示的所有I/Q生成器通常使用的单个DSP。
根据本发明构思的示例性实施例，读出被布置在盖玻璃下方的指纹传感器的输出信号的传感器读出电路可以以高精度读取小的互电容值。
根据本发明构思的示例性实施例，传感器读出电路使用不需要在其前端切换的连续电路结构的模拟电路。结果，开关噪声不会流向指纹传感器。根据本发明构思的示例性实施例，与模拟电路方法相比，传感器读出电路在后端使用数字方式的锁定放大器，由此除去低通滤波器的附加外部电容。
虽然已经参考本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明的概念，但是本领域普通技术人员将会理解，在不脱离如由所附权利要求限定的本发明构思的主旨和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (24)

1.一种传感器读出电路，包括：
第一放大器电路，其将从传感器的第一感测线输出的第一电荷转换为第一电压；
第二放大器电路，其将从所述传感器的第二感测线输出的第二电荷转换为第二电压；
第三放大器电路，其通过将所述第一电压和所述第二电压之间的差放大来生成第一放大电压；
第一模数转换器，其将所述第一放大电压转换为第一数字信号；
第一混频器，其通过将所述第一数字信号和同相时钟信号混合来生成第一混合信号；
第二混频器，其通过将所述第一数字信号和正交相位时钟信号混合来生成第二混合信号；
第一滤波器，其通过对所述第一混合信号执行低通滤波来生成第一同相信号；以及
第二滤波器，其通过对所述第二混合信号执行低通滤波来生成第一正交相位信号。
2.根据权利要求1所述的传感器读出电路，其中所述第一放大器电路包括：
第一电荷放大器，其放大所述第一电荷；以及
第一带通滤波器，其连接到所述第一电荷放大器的输出端子，其中所述第一带通滤波器输出所述第一电压，
其中所述第二放大器电路包括：
第二电荷放大器，其放大所述第二电荷；以及
第二带通滤波器，其连接到所述第二电荷放大器的输出端子，其中所述第二带通滤波器输出所述第二电压。
3.根据权利要求1所述的传感器读出电路，其中所述第三放大器电路包括：
放大器，其将所述第一电压和所述第二电压之间的差放大；以及
带通滤波器，其连接到所述放大器的输出端子，其中所述带通滤波器输出所述第一放大电压。
4.根据权利要求1所述的传感器读出电路，其中所述第三放大器电路包括：
第一放大器，其将所述第一电压和所述第二电压之间的差放大；
第一带通滤波器，其连接到所述第一放大器的输出端子；
第二放大器，其连接到所述第一带通滤波器的输出端子；以及
第二带通滤波器，其连接到所述第二放大器的输出端子，其中所述第二带通滤波器输出所述第一放大电压。
5.根据权利要求4所述的传感器读出电路，其中所述第二带通滤波器的第二共模电压的电平低于所述第一带通滤波器的第一共模电压的电平。
6.根据权利要求1所述的传感器读出电路，进一步包括：
时钟信号生成器，其生成所述同相时钟信号和所述正交相位时钟信号；以及
驱动器，其通过缓冲所述同相时钟信号来生成驱动脉冲，并将所述驱动脉冲提供给所述传感器的驱动线。
7.根据权利要求1所述的传感器读出电路，其中所述第一模数转换器的采样频率高于所述同相时钟信号的频率。
8.根据权利要求1所述的传感器读出电路，进一步包括：
数字信号处理器，其基于所述第一同相信号和所述第一正交相位信号来计算矢量大小和极性。
9.根据权利要求1所述的传感器读出电路，进一步包括：
第四放大器电路，其将从所述传感器的第三感测线输出的第三电荷转换为第三电压；
第五放大器电路，其通过将所述第二电压和所述第三电压之间的差放大来生成第二放大电压；以及
开关电路，其将所述第一电压和所述第二电压发送到所述第三放大器电路，或者响应于选择信号将所述第二电压和所述第三电压发送到所述第五放大器电路，
其中顺序地布置第一感测线、第二感测线和第三感测线。
10.根据权利要求9所述的传感器读出电路，进一步包括：
第二模数转换器，其将所述第二放大电压转换为第二数字信号；
第三混频器，其通过将所述第二数字信号和所述同相时钟信号混合来生成第三混合信号；
第四混频器，其通过将所述第二数字信号和所述正交相位时钟信号混合来生成第四混合信号；
第三滤波器，其通过对所述第三混合信号执行低通滤波来生成第二同相信号；以及
第四滤波器，其通过对所述第四混合信号执行低通滤波来生成第二正交相位信号。
11.一种传感器读出电路，包括：
模拟电路，其将连接到传感器的第一感测线的第一互电容值与连接到所述传感器的第二感测线的第二互电容值之间的差转换和放大，并通过对放大电压执行带通滤波来生成带通滤波电压；
模数转换器，其将所述带通滤波电压转换为数字信号；
第一混频器，其通过将所述数字信号和同相时钟信号混合来生成第一混合信号；
第二混频器，其通过将所述数字信号和正交相位时钟信号混合来生成第二混合信号；
第一滤波器，其通过对所述第一混合信号执行低通滤波来生成同相信号；以及
第二滤波器，其通过对所述第二混合信号执行低通滤波来生成正交相位信号。
12.根据权利要求11所述的传感器读出电路，其中所述模拟电路包括：
第一放大器电路，其将与所述第一互电容值对应的第一电荷转换为第一电压；
第二放大器电路，其将与所述第二互电容值对应的第二电荷转换为第二电压；
第一放大器，其将所述第一电压和所述第二电压之间的差放大；以及
第一带通滤波器，其基于所述第一放大器的输出电压来生成所述带通滤波电压。
13.根据权利要求12所述的传感器读出电路，进一步包括：
第二带通滤波器；以及
第二放大器，
其中所述第二带通滤波器和所述第二放大器串联连接在所述第一放大器的输出端子和所述第一带通滤波器的输出端子之间。
14.根据权利要求13所述的传感器读出电路，其中所述第一带通滤波器的共模电压的电平低于所述第二带通滤波器的共模电压的电平。
15.根据权利要求11所述的传感器读出电路，其中所述模数转换器的采样频率高于所述同相时钟信号的频率。
16.一种指纹感测系统，包括：
指纹传感器；以及
传感器读出电路，其读出所述指纹传感器的输出信号，
其中所述指纹传感器包括：
第一感测元件，其连接在驱动线和第一感测线之间；
第二感测元件，其连接在所述驱动线和第二感测线之间；以及
第三感测元件，其连接在所述驱动线和第三感测线之间，
其中所述传感器读出电路包括：
第一放大器电路，其将从所述第一感测线输出的第一电荷转换为第一电压；
第二放大器电路，其将从所述第二感测线输出的第二电荷转换为第二电压；
第三放大器电路，其通过将所述第一电压和所述第二电压之间的差放大来生成第一放大电压；
第一模数转换器，其将所述第一放大电压转换为第一数字信号；
第一混频器，其通过将所述第一数字信号和同相时钟信号混合来生成第一混合信号；
第二混频器，其通过将所述第一数字信号和正交相位时钟信号混合来生成第二混合信号；
第一滤波器，其通过对所述第一混合信号执行低通滤波来生成第一同相信号；以及
第二滤波器，其通过对所述第二混合信号执行低通滤波来生成第一正交相位信号。
17.根据权利要求16所述的指纹感测系统，其中所述第一放大器电路包括：
第一电荷放大器，其放大所述第一电荷；以及
第一带通滤波器，其连接到所述第一电荷放大器的输出端子，其中所述第一带通滤波器输出所述第一电压，
其中所述第二放大器电路包括：
第二电荷放大器，其放大所述第二电荷；以及
第二带通滤波器，其连接到所述第二电荷放大器的输出端子，其中所述第二带通滤波器输出所述第二电压。
18.根据权利要求16所述的指纹感测系统，其中所述第三放大器电路包括：
第一放大器，其将所述第一电压和所述第二电压之间的差放大；
第一带通滤波器，其连接到所述第一放大器的输出端子；
第二放大器，其连接到所述第一带通滤波器的输出端子；以及
第二带通滤波器，其连接到所述第二放大器的输出端子，其中所述第二带通滤波器输出所述第一放大电压。
19.根据权利要求16所述的指纹感测系统，进一步包括：
数字信号处理器，其基于所述第一同相信号和所述第一正交相位信号来计算矢量大小和极性。
20.根据权利要求16所述的指纹感测系统，其中所述传感器读出电路进一步包括：
第四放大器电路，其将从所述第三感测线输出的第三电荷转换为第三电压；
第五放大器电路，其通过将所述第二电压和所述第三电压之间的差放大来生成第二放大信号；以及
开关电路，其将所述第一电压和所述第二电压发送到所述第三放大器电路，或者响应于选择信号将所述第二电压和所述第三电压发送到所述第五放大器电路。
21.一种操作传感器读出电路的方法，包括：
将从传感器的第一感测线输出的第一电荷转换为第一电压；
将从所述传感器的第二感测线输出的第二电荷转换为第二电压；
通过将所述第一电压和所述第二电压之间的差放大来生成第一放大电压；
将所述第一放大电压转换为第一数字信号；
通过将所述第一数字信号和同相时钟信号混合来生成第一混合信号；
通过将所述第一数字信号和正交相位时钟信号混合来生成第二混合信号；
通过对所述第一混合信号执行低通滤波来生成第一同相信号；以及
通过对所述第二混合信号执行低通滤波来生成第一正交相位信号。
22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：
生成所述同相时钟信号和所述正交相位时钟信号；
通过缓冲所述同相时钟信号来生成驱动脉冲；以及
将所述驱动脉冲提供给所述传感器的驱动线。
23.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：
基于所述第一同相信号和所述第一正交相位信号来计算矢量大小和极性。
24.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：
将从所述传感器的第三感测线输出的第三电荷转换为第三电压；以及
通过将所述第二电压和所述第三电压之间的差放大来生成第二放大电压。
CN201710650620.3A 2016-08-02 2017-08-02 指纹传感器的模拟前端电路以及具有模拟前端电路的装置 Active CN107679444B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0098605 2016-08-02
KR1020160098605A KR102670998B1 (ko) 2016-08-02 2016-08-02 화면 내장형 지문 센서의 출력 신호들을 리드아웃하는 아날로그 프론트 엔드와 이를 포함하는 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107679444A true CN107679444A (zh) 2018-02-09
CN107679444B CN107679444B (zh) 2021-07-27

Family

ID=61069301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710650620.3A Active CN107679444B (zh) 2016-08-02 2017-08-02 指纹传感器的模拟前端电路以及具有模拟前端电路的装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10146985B2 (zh)
KR (1) KR102670998B1 (zh)
CN (1) CN107679444B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108805066A (zh) * 2018-05-31 2018-11-13 京东方科技集团股份有限公司 指纹检测装置和指纹检测方法
WO2021017003A1 (zh) * 2019-08-01 2021-02-04 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测电路、触摸检测装置和电子设备
US11301708B2 (en) 2019-10-01 2022-04-12 Novatek Microelectronics Corp. Image sensing circuit and method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10528189B2 (en) * 2018-04-09 2020-01-07 Stmicroelectronics Design And Application S.R.O. Evaluation of touch screen display capacitance using a touch screen controller
US11682230B2 (en) 2019-03-07 2023-06-20 Novatek Microelectronics Corp. Fingerprint signal processing circuit and method for signal compensation in analog front-end
GB2580988B (en) * 2019-03-19 2022-04-13 Oxford Nanopore Tech Ltd Current measurement apparatus, molecular entity sensing apparatus, method of measuring a current, method of sensing a molecular entity
KR20230083399A (ko) * 2021-12-02 2023-06-12 삼성디스플레이 주식회사 센서 장치 및 그 구동 방법

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101510777A (zh) * 2008-02-14 2009-08-19 株式会社东芝 相位同步电路和接收器
CN101819630A (zh) * 2010-04-09 2010-09-01 浙江理工大学 基于压感指纹采集和dsp算法的指纹识别系统和识别方法
US20120146795A1 (en) * 2009-02-25 2012-06-14 Kenneth Margon Physiological data acquisition utilizing vibrational identification
CN102804127A (zh) * 2009-06-12 2012-11-28 迪布尔特有限公司 响应于从数据承载记录读取的数据而操作的银行系统
CN104052471A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 三星电子株式会社 全数字锁相环和操作全数字锁相环的方法
CN104298962A (zh) * 2014-09-04 2015-01-21 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹检测装置和方法
CN105024964A (zh) * 2014-04-23 2015-11-04 联咏科技股份有限公司 多重扫描的触控系统的相位补偿方法及相位补偿电路
CN105359167A (zh) * 2013-06-28 2016-02-24 谷歌公司 与接触镜片传感器和显示设备进行的读取器通信

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6049620A (en) 1995-12-15 2000-04-11 Veridicom, Inc. Capacitive fingerprint sensor with adjustable gain
US6259804B1 (en) * 1997-05-16 2001-07-10 Authentic, Inc. Fingerprint sensor with gain control features and associated methods
AU2002228809A1 (en) 2000-12-05 2002-06-18 Validity, Inc. Swiped aperture capacitive fingerprint sensing systems and methods
DE602004017768D1 (de) 2003-09-24 2008-12-24 Authentec Inc Biometrischer fingersensor mit über dünnfilm- und brennkristall-substrate verteilter sensorelektronik und diesbezügliche verfahren
KR20060087704A (ko) 2005-01-31 2006-08-03 테스텍 주식회사 지문인식센서 및 이를 이용한 지문인식시스템
US7460697B2 (en) * 2005-07-19 2008-12-02 Validity Sensors, Inc. Electronic fingerprint sensor with differential noise cancellation
US7868874B2 (en) 2005-11-15 2011-01-11 Synaptics Incorporated Methods and systems for detecting a position-based attribute of an object using digital codes
JP2006236364A (ja) * 2006-03-17 2006-09-07 Canon Inc 信号処理回路及びそれを用いた指紋検出装置
US8116540B2 (en) 2008-04-04 2012-02-14 Validity Sensors, Inc. Apparatus and method for reducing noise in fingerprint sensing circuits
US7953258B2 (en) * 2008-04-04 2011-05-31 Validity Sensors, Inc. Fingerprint sensing circuit having programmable sensing patterns
KR101502033B1 (ko) * 2008-04-11 2015-03-12 삼성전자주식회사 Ａｄｃ의 전류 제어 회로 및 방법
JP4927216B1 (ja) * 2010-11-12 2012-05-09 シャープ株式会社 線形素子列値推定方法、静電容量検出方法、集積回路、タッチセンサシステム、及び電子機器
KR101773612B1 (ko) * 2011-01-13 2017-08-31 삼성전자주식회사 터치 영역 확인 장치 및 방법
US8743080B2 (en) * 2011-06-27 2014-06-03 Synaptics Incorporated System and method for signaling in sensor devices
US8766949B2 (en) * 2011-12-22 2014-07-01 Synaptics Incorporated Systems and methods for determining user input using simultaneous transmission from multiple electrodes
EP2958052B1 (en) * 2012-04-10 2020-10-07 Idex Asa Biometric sensing
US9551783B2 (en) * 2013-06-03 2017-01-24 Qualcomm Incorporated Display with backside ultrasonic sensor array
KR20150058712A (ko) * 2013-11-20 2015-05-29 삼성전자주식회사 싱글 엔드 터치 신호를 생성하는 터치 스크린 콘트롤러, 터치 스크린 시스템 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
KR20150073539A (ko) 2013-12-23 2015-07-01 삼성전자주식회사 전자장치의 입력 감지장치 및 방법
DE112015000883T5 (de) 2014-02-21 2017-01-12 G. Benkley Fred III Sensor, welcher überlappende Gitterlinien und leitfähige Sonden zum Erweitern einer Sensorfläche von den Gitterlinien verwendet
US9639733B2 (en) * 2014-11-25 2017-05-02 Cypress Semiconductor Corporation Methods and sensors for multiphase scanning in the fingerprint and touch applications
US9460576B2 (en) * 2014-12-22 2016-10-04 Fingerprint Cards Ab Capacitive fingerprint sensing device with demodulation circuitry in sensing element
WO2016160981A1 (en) * 2015-03-30 2016-10-06 Maui Imaging, Inc. Ultrasound imaging systems and methods for detecting object motion
US10067229B2 (en) * 2015-09-24 2018-09-04 Qualcomm Incorporated Receive-side beam forming for an ultrasonic image sensor
KR20170045542A (ko) * 2015-10-19 2017-04-27 삼성전자주식회사 에지 검출기 및 이를 포함하는 신호 특성 분석 시스템
SE1650548A1 (en) * 2016-04-22 2017-10-23 Fingerprint Cards Ab Fingerprint sensing system with sensing reference potential providing circuitry
CN105970339A (zh) * 2016-06-27 2016-09-28 江苏田园新材料股份有限公司 一种聚酯功能性纤维的加工工艺

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101510777A (zh) * 2008-02-14 2009-08-19 株式会社东芝 相位同步电路和接收器
US20120146795A1 (en) * 2009-02-25 2012-06-14 Kenneth Margon Physiological data acquisition utilizing vibrational identification
CN102804127A (zh) * 2009-06-12 2012-11-28 迪布尔特有限公司 响应于从数据承载记录读取的数据而操作的银行系统
CN101819630A (zh) * 2010-04-09 2010-09-01 浙江理工大学 基于压感指纹采集和dsp算法的指纹识别系统和识别方法
CN104052471A (zh) * 2013-03-13 2014-09-17 三星电子株式会社 全数字锁相环和操作全数字锁相环的方法
CN105359167A (zh) * 2013-06-28 2016-02-24 谷歌公司 与接触镜片传感器和显示设备进行的读取器通信
CN105024964A (zh) * 2014-04-23 2015-11-04 联咏科技股份有限公司 多重扫描的触控系统的相位补偿方法及相位补偿电路
CN104298962A (zh) * 2014-09-04 2015-01-21 深圳市汇顶科技股份有限公司 指纹检测装置和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈雷: "" 室内外无缝导航接收机载噪比估计与互相关干扰抑制"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108805066A (zh) * 2018-05-31 2018-11-13 京东方科技集团股份有限公司 指纹检测装置和指纹检测方法
WO2019228470A1 (zh) * 2018-05-31 2019-12-05 京东方科技集团股份有限公司 指纹检测装置和指纹检测方法
US11308727B2 (en) 2018-05-31 2022-04-19 Boe Technology Group Co., Ltd. Fingerprint detection device and fingerprint detection method
WO2021017003A1 (zh) * 2019-08-01 2021-02-04 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测电路、触摸检测装置和电子设备
CN112601966A (zh) * 2019-08-01 2021-04-02 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测电路、触摸检测装置和电子设备
CN112601966B (zh) * 2019-08-01 2022-09-13 深圳市汇顶科技股份有限公司 电容检测电路、触摸检测装置和电子设备
US11481072B2 (en) 2019-08-01 2022-10-25 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Capacitance detection circuit, touch detection apparatus and electronic device
US11301708B2 (en) 2019-10-01 2022-04-12 Novatek Microelectronics Corp. Image sensing circuit and method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180015025A (ko) 2018-02-12
KR102670998B1 (ko) 2024-05-30
US10146985B2 (en) 2018-12-04
US20180039809A1 (en) 2018-02-08
CN107679444B (zh) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107679444A (zh) 指纹传感器的模拟前端电路以及具有模拟前端电路的装置
US10488978B2 (en) Driving chip, circuit film, chip-on-film type driving circuit, and display device having built-in touchscreen
US9557845B2 (en) Input device for and method of communication with capacitive devices through frequency variation
US8658995B2 (en) Remote control systems that can distinguish stray light sources
US8125464B2 (en) Full scale calibration measurement for multi-touch surfaces
US9851829B2 (en) Signal processing for touch and hover sensing display device
KR101561351B1 (ko) 터치 검출 장치, 터치 검출 기능을 구비한 표시 장치 및 전자 기기
KR101915259B1 (ko) 터치 스크린 센서 집적 회로, 이의 동작 방법, 및 이를 포함하는 시스템
CN109964233B (zh) 用于生物计量感测的像素架构和驱动方案
CN107111389B (zh) 一种主动笔的信号处理方法及主动笔、触控屏
WO2014158748A9 (en) Channel aggregation for optimal stylus detection
CN102150111A (zh) 高级接收通道体系结构
US11442572B2 (en) Touch display controller and touch display system including the same
CN108376039B (zh) 将信号施加到触摸传感器
US9952721B2 (en) Touch panel, information recording medium, and information acquisition method
US10990158B2 (en) Mitigating interference in a capacitive sensing device
KR20230043761A (ko) 집적 마이크로 회로부를 사용한 터치 및 광 감지
CN115686274A (zh) 用于正交接近感测的方法和系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant