CN113033502A - 指纹采集电路、芯片及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种指纹采集电路、芯片及电子设备，所述电路包括多个开关模块、信号处理模块及运算模块，其中：各个开关模块对应于各个像素模块，每个像素模块包括多个像素单元，所述开关模块用于将对应像素模块中任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出；所述信号处理模块，用于对接收到的触摸信号进行处理，得到数字触摸信号；所述运算模块，用于对所述数字触摸信号进行运算，以得到指纹图像。本公开实施例支持多种DPI的指纹信号采集，基于不同的DPI场景，根据需要确定像素模块包括的像素单元的数目，并开启多个像素单元，提高指纹信号量，提高指纹采集速度，从而提高指纹识别效率。

Description

指纹采集电路、芯片及电子设备

技术领域

本公开涉及指纹识别技术领域，尤其涉及一种指纹采集电路、芯片及电子设备。

背景技术

目前越来越多的电子设备配置有指纹识别的功能，以进行身份验证。在进行指纹采集时，相关技术通常是依次对指纹采集面板中每一个像素进行检测，相关技术在进行指纹采集时，指纹识别速度慢、识别效率较低，无法适应于多种DPI(Dots Per Inch，每英寸点数)的指纹信息采集。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种指纹采集电路，用于对包括多个像素单元的指纹感测组件进行指纹采集，所述像素单元用于响应于目标对象的触摸产生对应的触摸信号，所述电路包括多个开关模块、信号处理模块及运算模块，其中：

各个开关模块对应于各个像素模块，每个像素模块包括多个像素单元，所述开关模块用于将对应像素模块中任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出；

所述信号处理模块，用于对接收到的触摸信号进行处理，得到数字触摸信号；

所述运算模块，用于对所述数字触摸信号进行运算，以得到指纹图像。

在一种可能的实施方式中，各个像素单元包括感测电容，所述多个像素单元并联后的触摸信号为所述多个像素单元的感测电容并联后输出的信号。

在一种可能的实施方式中，所述开关模块包括第一开关单元，所述第一开关单元包括多个第一控制开关，所述第一控制开关包括多个连接端，其中，

各个第一控制开关的第一端连接于对应的像素单元的输出端，各个第一控制开关的第二端均连接于所述信号处理模块，各个第一控制开关的第三端均连接于目标像素单元的输出端，各个第一控制开关的控制端均用于接收第一控制信号，所述目标像素单元的输出端连接到所述信号处理模块，

其中，所述目标像素单元为所述像素模块中的像素单元之一。

在一种可能的实施方式中，所述第一控制信号用于使能各个第一控制开关的第一端与第二端连接形成第一通道，或使能各个第一控制开关的第一端与第三端连接形成第二通道，

其中，当所述第一通道有效时，各个像素单元的触摸信号被输出到所述信号处理模块；

其中，当所述第二通道有效时，各个像素单元并联后的触摸信号输出到所述信号处理模块。

在一种可能的实施方式中，所述开关模块还包括第二开关单元，所述第二开关单元包括多个第二控制开关，所述第二控制开关包括多个连接端，各个第二控制开关呈多级分布，

第一级的各个第二控制开关的第一端连接于对应的第一控制开关的第二端，各个第二控制开关的第二端连接于下一级的第二控制开关的第三端，各个第二控制开关的第三端连接于另一个对应的第一控制开关的第二端或所述目标像素单元的输出端，各个第二控制开关的第一端连接的第一控制开关各不相同；

一个或多个第二级的各个第二控制开关的第一端连接于前一级对应的第二控制开关的第二端，各个第二控制开关的第三端连接于前一级另一个对应的第二控制开关的第二端，

其中，各个第二控制开关的第一端及第三端连接的第二控制开关各不相同；

其中，最后一个第二级的第二控制开关的第二端连接于所述信号处理模块。

在一种可能的实施方式中，各级第二控制开关用于分别接收各级的第二控制信号，以将任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出到所述信号处理模块，其中，所述信号处理模块的数目均为1。

在一种可能的实施方式中，在所述像素模块为n×n的像素阵列时，所述第二开关单元包括n级，所述第二开关单元包括2ⁿ-1个第二控制开关，第i级包括i个第二控制开关，其中，i、n均为大于1的正整数且i≤n，第n级为所述第一级。

在一种可能的实施方式中，所述信号处理模块的数目包括多个，每个信号处理模块分别连接于各个开关模块的输出端，所述开关模块还包括第三开关单元，所述第三开关单元设置在所述信号处理模块及运算模块之间，所述第三开关单元包括多个第三控制开关，各个第三控制开关包括多个连接端，其中，

各个第三控制开关的第一端连接于对应的信号处理模块的输出端，各个第三控制开关的第二端连接所述运算模块，各个第三控制开关的控制端用于接收所述第一控制信号，

其中，所述第一控制信号还用于控制各个第三控制开关的导通状态。

在一种可能的实施方式中，所述开关模块还包括第四开关单元，所述第四开关单元包括多个第四控制开关，所述第四控制开关包括多个连接端，其中，

各个第四控制开关的第一端连接于对应的像素单元的输出端，各个第四控制开关的第二端均连接于所述信号处理模块，各个第四控制开关的第一控制端用于接收行控制信号，各个第四控制开关的第二控制端用于接收列控制信号，

其中，所述行控制信号和所述列控制信号用于确定各个第四控制开关的开关状态。

在一种可能的实施方式中，当所述行控制信号和所述列控制信号均有效时，各个第四控制开关被导通，多个像素单元并联后的触摸信号。

在一种可能的实施方式中，所述信号处理模块包括：

模拟信号处理单元，用于对接收到的触摸信号进行处理，并输出处理后的触摸信号；

模数转换单元，连接于所述模拟信号处理单元，用于对处理后的触摸信号进行模数转换，得到数字触摸信号，

其中，所述模拟信号处理单元及所述模数转换单元的数目为1个或多个。

在一种可能的实施方式中，所述模拟信号处理单元包括处理开关、可调电容、运算放大器，其中，

所述运算放大器的正向输入端连接于所述处理开关的第一端、所述可调电容的第一端，用于接收所述触摸信号，负向输入端用于输入参考信号；

所述处理开关的第二端连接于所述可调电容的第二端、所述运算放大器的输出端。

在一种可能的实施方式中，所述模数转换单元包括第一转换开关、第二转换开关、第一转换电容、第二转换电容、模数转换器，其中，

所述第一转换开关及所述第二转换开关的第一端连接于所述模拟信号处理单元的输出端，用于接收处理后的触摸信号；

所述第一转换单元的第二端连接于所述第一转换电容的第一端及所述模数转换器的正向输入端，所述第二转换单元的第二端连接于所述第二转换电容的第一端及所述模数转换器的负向输入端；

所述模数转换器的输出端用于输出所述数字触摸信号。

根据本公开的一方面，提供了一种芯片，所述芯片包括所述的指纹采集电路。

根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括所述的芯片。

在一种可能的实施方式中，所述电子设备包括显示器、智能手机或便携设备。

本公开实施例通过开关模块的开关控制，可以实现对应像素模块中任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出，以支持多种DPI的指纹信号采集，基于不同的DPI场景，根据需要确定像素模块包括的像素单元的数目，并开启多个像素单元，提高指纹信号量，提高指纹采集速度，从而提高指纹识别效率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。

图1示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

图2示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

图3示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

图4示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

图5示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

图6示出了根据本公开一实施例的第四开关单元的控制时序图。

图7示出了根据本公开一实施例的信号处理模块的示意图。

图8示出了根据本公开一实施例的一种电子设备的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

如图1所示，所述指纹采集电路1用于对包括多个像素单元的指纹感测组件2进行指纹采集，所述像素单元用于响应于目标对象的触摸产生对应的触摸信号，所述电路包括多个开关模块10、信号处理模块20及运算模块30，其中：

各个开关模块10对应于各个像素模块，每个像素模块包括多个像素单元，所述开关模块10用于将对应像素模块中任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出；

所述信号处理模块20，用于对接收到的触摸信号进行处理，得到数字触摸信号；

所述运算模块30，用于对所述数字触摸信号进行运算，以得到指纹图像。

本公开实施例通过开关模块的开关控制，可以实现对应像素模块中任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出，以支持多种DPI的指纹信号采集，基于不同的DPI场景，根据需要确定像素模块包括的像素单元的数目，并开启多个像素单元，提高指纹信号量，提高指纹采集速度，并降低指纹处理的复杂度，从而提高指纹识别效率。

在一个示例中，指纹感测组件2可以为N×M阵列，N、M均为正整数，如图1所示，N、M均为8，指纹感测组件2包括8×8个像素单元。

在一个示例中，像素模块可以为j×k阵列，j、k均为正整数且均小于或等于M、N，例如，j、k均为2，示例性的，像素模块1可以包括像素单元p00、p01、p10以及p11，通过以2×2为单位的窗可以确定各个像素模块，例如，从像素模块1向右移动选择窗，可以确定像素模块2包括像素单元p01、p02、p11以及p12。

在一个示例中，指纹感测组件2中像素模块的数量为L＝(M×N)/(j×k)。

当然，以上对像素模块的描述是示例性的，本公开实施例不限于此，在其他实施例中，j、k可以不同(如为2×1、2×3等)，或为其他数目，像素模块也可以采用其他划分方式，例如利用指纹感测组件2中任意的多个像素单元组成，对此，本公开实施例不做限定。

在一个示例中，在划分像素模块时，指纹感测组件2中的像素模块的规格可以是相同，也可以是不同的，例如，像素模块1可以为2×2阵列，像素模块2可以为3×3阵列，对此，本公开实施例不做限定。

优选的，本公开实施例的各个像素模块的规格可以相同，以便于进行控制，更高效地实现指纹采集，例如，本公开实施例的各个像素模块均可以为2×2阵列。

在一种可能的实施方式中，各个像素单元均可以包括感测电容21，当手指的部位触摸到像素单元时，感测电容的电参数如电压会发生变化，在一个示例中，所述多个像素单元并联后的触摸信号为所述多个像素单元的感测电容21并联后输出的信号。

下面对所述电路的各个模块的可能实现方式进行示例性介绍。

在一种可能的实施方式中，所述开关模块10可以包括第一开关单元110，所述第一开关单元110包括多个第一控制开关111，所述第一控制开关111包括多个连接端，其中，

各个第一控制开关111的第一端(1)连接于对应的像素单元的输出端，各个第一控制开关111的第二端(2)均连接于所述信号处理模块20，各个第一控制开关111的第三端(3)均连接于目标像素单元的输出端，各个第一控制开关111的控制端均用于接收第一控制信号SEL，所述目标像素单元的输出端连接到所述信号处理模块20，

其中，所述目标像素单元为所述像素模块中的像素单元之一。

在一种可能的实施方式中，所述第一控制信号SEL用于使能各个第一控制开关111的第一端与第二端连接形成第一通道，或使能各个第一控制开关111的第一端与第三端连接形成第二通道，

其中，当所述第一通道有效时，各个像素单元的触摸信号被输出到所述信号处理模块20；

其中，当所述第二通道有效时，各个像素单元并联后的触摸信号输出到所述信号处理模块20。

请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

在一个示例中，如图2所示，本公开实施例以像素模块包括2×2个像素单元(j＝2，k＝2)为例进行示例性介绍，各个像素单元均包括感测电容21，且包括电流源22。

在一个示例中，如图2所示，各个第一控制开关111的第一端(1)连接于对应的像素单元的输出端，例如第一个第一控制开关111的第一端(1)连接于像素单元p01对应的感测电容的输出端(及对应的电流源22的正极端)，各个第一控制开关111的第二端(2)均连接于所述信号处理模块20，例如第一个第一控制开关111的第二端(2)连接于信号处理模块20，各个第一控制开关111的第三端(3)均连接于目标像素单元的输出端，例如各个第一控制开关111的第三端(3)均连接于像素单元p00的输出端，各个第一控制开关111的控制端均用于接收第一控制信号SEL，所述目标像素单元的输出端连接到所述信号处理模块20。

在一个示例中，如图2所示，当第一控制信号SEL为第一电平状态时(例如SEL＝0)，各个第一控制开关111的第一端与第二端连接形成第一通道有效，各个像素单元的触摸信号被输出到所述信号处理模块20，例如，像素单元p00的触摸信号由处理模块20转换成数字信号Vout00，像素单元p01的触摸信号由处理模块20转换成数字信号Vout01，像素单元p10的触摸信号由处理模块20转换成数字信号Vout00，且像素单元p11的触摸信号由处理模块20转换成数字信号Vout11。

在一个示例中，如图2所示，当第一控制信号SEL为第二电平状态时(例如SEL＝1)，各个第一控制开关111的第一端与第三端连接形成第二通道，各个像素单元对应的感测电容21并联连接，并联后的触摸信号(电压信号)输出到所述信号处理模块20，例如，像素单元p00、像素单元p01、像素单元p10以及像素单元p11相互并联，从而，并联的触摸信号由处理模块20转换成数字信号Vout00。

应该说明的是，本公开实施例的信号处理模块20的数目可以包括多个，如图2所示，当第一控制信号SEL为第一电平状态时，每个信号处理模块分别用于处理对应的像素单元的触摸信号；当第一控制信号SEL为第二电平状态时，任意一个信号处理模块(如Vout00对应的信号处理模块)用于处理各个像素单元并联后输出的触摸信号。

在一种可能的实施方式中，每个信号处理模块20分别连接于各个开关模块10的输出端，所述开关模块10还包括第三开关单元130，所述第三开关单元130设置在所述信号处理模块20及运算模块30之间，所述第三开关单元130包括多个第三控制开关131，各个第三控制开关131包括多个连接端，其中，

各个第三控制开关131的第一端连接于对应的信号处理模块20的输出端，各个第三控制开关131的第二端连接所述运算模块30，各个第三控制开关131的控制端用于接收所述第一控制信号SEL，

其中，所述第一控制信号SEL还用于控制各个第三控制开关131的导通状态。

本公开实施例通过设置第三开关单元130可以实现各个信号处理模块20与运算模块30之间的通路选择，从而高效地实现利用一个运算模块对多个信号处理模块20的数字触摸信号进行处理。

请参阅图3，图3示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

在一个示例中，如图3所示，各个第三控制开关131的第一端(1)连接于对应的信号处理模块20的输出端，各个第三控制开关131的第二端(2)连接所述运算模块30，各个第三控制开关131的控制端用于接收所述第一控制信号SEL。

在一个示例中，所述目标像素单元(如像素单元p00)输出的触摸信号经处理模块处理后，得到数字触摸信号可以直接输出到运算模块，除了所述目标像素单元的其余像素单元的数字触摸信号都经过各个第三控制开关131传输到所述运算模块30。

在一个示例中，在所述选择信号SEL具有第一电平状态时，所述第三控制开关131的第一端及第二端连接，形成传输信道，使该运算模块30通过该传输信道而自所述数字信号处理模块接收所述数字触摸信号，即，如图2所示，像素单元p00的触摸信号由处理模块20转换得到的数字信号Vout00、像素单元p01的触摸信号由处理模块20转换得到的数字信号Vout01、像素单元p10的触摸信号由处理模块20转换得到的数字信号Vout00、且像素单元p11的触摸信号由处理模块20转换得到的数字信号Vout1传输到运算模块30以进行运算得到指纹图像。

在一个示例中，在所述选择信号SEL具有第二电平状态时，所述第三控制开关131的第一端及第二端断开连接，所述传输信道断开，在这种情况下，如图2所示，像素单元p00、像素单元p01、像素单元p10以及像素单元p11相互并联，从而，并联的触摸信号由处理模块20转换成数字信号Vout00，直接传输到运算模块30进行相关运算。

当然信号处理模块20的数目也可以仅仅包括一个，下面对该种情况及其实现方式进行示例性介绍。

在一个示例中，本公开实施例的像素模块的各个像素单元可以共用一个信号处理模块20，以降低指纹采集电路的成本。

在一种可能的实施方式中，所述开关模块10还可以包括第二开关单元120，所述第第二开关单元120可以包括多个第二控制开关121，所述第二控制开关121包括多个连接端，各个第二控制开关121呈多级分布，

第一级的各个第二控制开关121的第一端连接于对应的第一控制开关111的第二端，各个第二控制开关121的第二端连接于下一级的第二控制开关121的第三端，各个第二控制开关121的第三端连接于另一个对应的第一控制开关111的第二端或所述目标像素单元的输出端，各个第二控制开关121的第一端连接的第一控制开关111各不相同；

一个或多个第二级的各个第二控制开关121的第一端连接于前一级对应的第二控制开关121的第二端，各个第二控制开关121的第三端连接于前一级另一个对应的第二控制开关121的第二端，

其中，各个第二控制开关121的第一端及第三端连接的第二控制开关121各不相同；

其中，最后一个第二级的第二控制开关121的第二端连接于所述信号处理模块20。

在一种可能的实施方式中，各级第二控制开关121用于分别接收各级的第二控制信号，以将任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出到所述信号处理模块20，其中，所述信号处理模块20的数目均为1。

在一种可能的实施方式中，在所述像素模块为n×n的像素阵列时，所述第二开关单元120包括n级，所述第二开关单元120包括2ⁿ-1个第二控制开关121，第i级包括i个第二控制开关121，其中，i、n均为大于1的正整数且i≤n，第n级为所述第一级。

本公开实施例通过所述第二开关单元的各个第二控制开关121的控制，使得利用一个处理模块20，即一个模拟信号处理单元210及一个模数转换单元220对像素模块中各个像素单元输出的触摸信号或并联触摸信号进行信号处理，得到数字触摸信号，以降低成本，精简电路结构。

请参阅图4，图4示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

在一个示例中，如图4所示，对于2×2的像素阵列，本公开实施例的第二开关单元120包括2级控制开关(n＝2)，第二开关单元120包括3个第二控制开关121，第1级(最后一个第二级)包括1个第二控制开关121，第2级(与第一级对应)包括2个第二控制开关。

在一个示例中，如图4所示，第2级的各个第二控制开关121的第一端连接于对应的第一控制开关111的第二端，例如，第一个第二控制开关121的第一端连接于像素单元p01对应的第一控制开关111的第二端(2)；各个第二控制开关121的第二端连接于下一级的第二控制开关121的第三端，例如第一个第二控制开关121的第二端连接于第1级的第二控制开关的第三端；各个第二控制开关121的第三端连接于另一个对应的第一控制开关111的第二端或所述目标像素单元的输出端，例如第一个第二控制开关121的第三端连接于所述目标像素单元p00的输出端，第二个第二控制开关121的第三端连接于像素单元p10对应的第一控制开关111的第二端。

在一个示例中，如图4所示，各个第二控制开关121的第一端连接的第一控制开关111各不相同，且应该明白的是，后一级的第二级的各个连接端与前一级第二级连接的第二控制开关121也各不相同。

在一个示例中，如图4所示，各级第二控制开关的控制信号是独立的，例如，第1级的第二控制开关被SEL[0]控制，第2级的两个第二控制开关被SEL[1]，且第一开关单元110的各个第一控制开关111被SEL[2]控制，即控制信号为SEL[2:0]，各个对应位分别控制第一开关单元110的各个第一控制开关111及第二开关单元120中各级第二控制开关。

在一个示例中，如图4所示，当控制信号为SEL[2:0]＝为3’b100时，像素单元p00的触摸信号由信号处理模块20转换成数字信号Vout。

在一个示例中，如图4所示，当控制信号SEL[2:0]＝为3’b110时，像素单元p01的触摸信号由信号处理模块20转换成数字信号Vout。

在一个示例中，如图4所示，当控制信号SEL[2:0]＝为3’b101时，像素单元p10的触摸信号由信号处理模块20转换成数字信号Vout。

在一个示例中，如图4所示，当控制信号SEL[2:0]＝为3’b111时，像素单元p11的触摸信号由信号处理模块20转换成数字信号Vout。

在一个示例中，如图4所示，当控制信号SEL[2:0]＝为3’b000时，像素单元p00、像素单元p01、像素单元p10、像素单元p11此四个像素单元的并联的触摸信号由信号处理模块20转换成数字信号Vout。

在一个示例中，如图4所示，当控制信号SEL[2:0]＝为3’b001、3’b010或3’b011时，像素单元p00、像素单元p01、像素单元p10、像素单元p11这四个像素单元(即，像素模块内的2×2个感测电容21)为浮接(floating)状态。

当然，本公开实施例的开关模块10还可以包括其他的模式。

在一种可能的实施方式中，所述开关模块10还包括第四开关单元140，所述第四开关单元140包括多个第四控制开关141，所述第四控制开关141包括多个连接端，其中，

各个第四控制开关141的第一端连接于对应的像素单元的输出端，各个第四控制开关141的第二端均连接于所述信号处理模块20，各个第四控制开关141的第一控制端用于接收行控制信号，各个第四控制开关141的第二控制端用于接收列控制信号，

其中，所述行控制信号和所述列控制信号用于确定各个第四控制开关141的开关状态。

在一种可能的实施方式中，当所述行控制信号和所述列控制信号均有效时，各个第四控制开关141被导通，多个像素单元并联后的触摸信号。

通过第四开关单元，本公开实施例可以利用行控制信号、列控制信号选择对应的像素单元输出触摸信号，从而实现同时开启多个像素单元，以适应多种DPI场景的需求。

请参阅图5，图5示出了根据本公开一实施例的指纹采集电路的示意图。

在一个示例中，如图5所示，像素模块可以包括3×3个像素单元阵列，

在一个示例中，如图5所示，在含有3×3个像素单元的一个像素模块之中，j×k(即，3×3)个所述像素单元通过j×k个所述第四控制开关141而与信号处理模块连接。

在一个示例中，如图5所示，各个所述第四控制开关141皆具有第一端(1)、第二端(2)、第一控制端(3)以及第二控制端(4)，该第一端耦接所述像素单元，例如第一个第四控制开关141的第一端连接于像素单元p00的输出端；该第二端耦接所述处理模块，例如第一个第四控制开关141的第二端连接于处理模块；该第一控制端耦接第一选择信号Col，且该第二控制端耦接第二选择信号Row。

在一个示例中，如图5所示，多个个第四控制开关141耦接N个所述行控制信号Col以及M个所述列控制信号Row，这样，在所述行控制信号Col和所述列控制信号Row均有效，例如都具有第一电平状态时(如SEL＝1)，所述第四控制开关141内部形成一通道，使处理模块通过该信道从像素模块接收所述触摸信号。

在一个示例中，当在所述行控制信号Col和所述列控制信号Row均无效或任意一个无效例如都具有或任意一个具有第一电平状态时(如SEL＝0)，所述第四控制开关141内部的信道关闭。

请参阅图6，图6示出了根据本公开一实施例的第四开关单元的控制时序图。

在一个示例中，如图6所示，本公开实施例可以通过改变各个所述列控制信号、各个所述行控制信号的脉冲的电平状态和宽度，以部分或全部驱动各个像素模块的像素单元，通过这样的方式，本公开实施例的指纹采集电路可支持同时开启多个像素单元进行指纹信号采集，以有效提高指纹信号量，实现降低指纹解锁算法处理难度、提高多种DPI应用场景的可应用性的有益效果。

下面对信号处理模块的可能实现方式进行示例性介绍。

请参阅图7，图7示出了根据本公开一实施例的信号处理模块的示意图。

在一种可能的实施方式中，如图7所示，所述信号处理模块20可以包括：

模拟信号处理单元210，用于对接收到的触摸信号进行处理，并输出处理后的触摸信号；

模数转换单元220，连接于所述模拟信号处理单元210，用于对处理后的触摸信号进行模数转换，得到数字触摸信号，

其中，所述模拟信号处理单元210及所述模数转换单元220的数目为1个或多个。

在一种可能的实施方式中，如图7所示，所述模拟信号处理单元210包括处理开关211、可调电容212、运算放大器213，其中，

所述运算放大器213的正向输入端连接于所述处理开关211的第一端、所述可调电容212的第一端，用于接收所述触摸信号，负向输入端用于输入参考信号；

所述处理开关211的第二端连接于所述可调电容212的第二端、所述运算放大器213的输出端。

在一种可能的实施方式中，如图7所示，所述模数转换单元220包括第一转换开关221、第二转换开关222、第一转换电容223、第二转换电容224、模数转换器225，其中，

所述第一转换开关221及所述第二转换开关222的第一端连接于所述模拟信号处理单元210的输出端，用于接收处理后的触摸信号；

所述第一转换单元的第二端连接于所述第一转换电容223的第一端及所述模数转换器225的正向输入端，所述第二转换单元的第二端连接于所述第二转换电容224的第一端及所述模数转换器225的负向输入端；

所述模数转换器225的输出端用于输出所述数字触摸信号。

本公开实施例对模拟信号处理单元210、模数转换单元220的具体实现方式不做限定，以上描述是示例性的，本领域技术人员可以采用相关技术实现对模拟触摸信号的前端处理，如放大、滤波等，可以利用相关技术实现对模拟触摸信号的数模转换。

本公开实施例对各个开关的类型不做限定，本公开实施例的各个开关可以通过金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或其他类型的开关实现，例如可以包括CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)、NMOS(N-Metal-Oxide-Semiconductor，N型金属-氧化物-半导体)晶体管、PMOS(P-Metal-Oxide-Semiconductor，P型金属-氧化物-半导体)晶体管等，也可以包括其他类型的晶体管。

本公开实施例对产生开关控制信号的具体实现方式不做限定，在一个示例中，本公开实施例可以包括脉冲宽度调制电路产生脉冲宽度调制PWM信号，以实现对各个开关的控制，当然，亦可以通过其他的信号产生电路产生对应的控制信号。

本公开实施例的运算模块可以包括处理组件，处理组件包括但不限于单独的处理器，或者分立元器件，或者处理器与分立元器件的组合。所述处理器可以包括电子设备中具有执行指令功能的控制器，所述处理器可以按任何适当的方式实现，例如，被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。在所述处理器内部，可以通过逻辑门、开关、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等硬件电路执行所述可执行指令。

本公开实施例对运算模块30执行的具体运算不做限定，本领域技术人员可以利用相关技术实现利用数字触摸信号实现指纹识别，及后续其他功能(如指纹解锁、安全认证等)。

根据本公开的一方面，提供了一种芯片，所述芯片包括所述的指纹采集电路。

根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括所述的芯片。

在一种可能的实施方式中，所述电子设备包括显示器、智能手机或便携设备。

本公开实施例的显示器可以包括液晶显示面板、有机发光二极管显示面板、量子点发光二极管显示面板、迷你发光二极管显示面板和微发光二极管显示面板等。

本公开实施例的电子设备又称之为用户设备(User Equipment，UE)、移动台(Mobile Station，MS)、移动终端(Mobile Terminal，MT)等，是一种向用户提供语音和/或数据连通性的设备，例如，具有无线连接功能的手持式设备、车载设备等。目前，一些终端的举例为：手机(Mobile Phone)、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(MobileInternetdevice，MID)、可穿戴设备，虚拟现实(Virtual Reality，VR)设备、增强现实(Augmentedreality，AR)设备、工业控制(Industrial Control)中的无线终端、无人驾驶(Selfdriving)中的无线终端、远程手术(Remote medical Surgery)中的无线终端、智能电网(Smart Grid)中的无线终端、运输安全(Transportation Safety)中的无线终端、智慧城市(Smart City)中的无线终端、智慧家庭(Smart Home)中的无线终端、车联网中的无线终端等。

图8示出了根据本公开一实施例的一种电子设备的框图。

例如，电子设备800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等终端。

参照图8，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。

处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。

存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。

多媒体组件808包括在所述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。

音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。

I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。

传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如互补金属氧化物半导体(CMOS)或电荷耦合装置(CCD)图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。

通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如无线网络(WiFi)，第二代移动通信技术(2G)或第三代移动通信技术(3G)，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

本公开实施例的各个方面通过开关模块的开关控制，可以实现对应像素模块中任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出，以支持多种DPI的指纹信号采集，基于不同的DPI场景，根据需要确定像素模块包括的像素单元的数目，并开启多个像素单元，提高指纹信号量，提高指纹采集速度，并降低指纹处理的复杂度，从而提高指纹识别效率，本公开实施例可支持同时开启多个像素单元进行指纹信号采集，进以有效提高指纹信号量，实现降低指纹解锁算法处理难度的有益效果。。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (16)

1.一种指纹采集电路，其特征在于，用于对包括多个像素单元的指纹感测组件进行指纹采集，所述像素单元用于响应于目标对象的触摸产生对应的触摸信号，所述电路包括多个开关模块、信号处理模块及运算模块，其中：

各个开关模块对应于各个像素模块，每个像素模块包括多个像素单元，所述开关模块用于将对应像素模块中任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出；

所述信号处理模块，用于对接收到的触摸信号进行处理，得到数字触摸信号；

所述运算模块，用于对所述数字触摸信号进行运算，以得到指纹图像。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，各个像素单元包括感测电容，所述多个像素单元并联后的触摸信号为所述多个像素单元的感测电容并联后输出的信号。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关模块包括第一开关单元，所述第一开关单元包括多个第一控制开关，所述第一控制开关包括多个连接端，其中，

各个第一控制开关的第一端连接于对应的像素单元的输出端，各个第一控制开关的第二端均连接于所述信号处理模块，各个第一控制开关的第三端均连接于目标像素单元的输出端，各个第一控制开关的控制端均用于接收第一控制信号，所述目标像素单元的输出端连接到所述信号处理模块，

其中，所述目标像素单元为所述像素模块中的像素单元之一。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第一控制信号用于使能各个第一控制开关的第一端与第二端连接形成第一通道，或使能各个第一控制开关的第一端与第三端连接形成第二通道，

其中，当所述第一通道有效时，各个像素单元的触摸信号被输出到所述信号处理模块；

其中，当所述第二通道有效时，各个像素单元并联后的触摸信号输出到所述信号处理模块。

5.根据权利要求3或4所述的电路，其特征在于，所述开关模块还包括第二开关单元，所述第二开关单元包括多个第二控制开关，所述第二控制开关包括多个连接端，各个第二控制开关呈多级分布，

第一级的各个第二控制开关的第一端连接于对应的第一控制开关的第二端，各个第二控制开关的第二端连接于下一级的第二控制开关的第三端，各个第二控制开关的第三端连接于另一个对应的第一控制开关的第二端或所述目标像素单元的输出端，各个第二控制开关的第一端连接的第一控制开关各不相同；

一个或多个第二级的各个第二控制开关的第一端连接于前一级对应的第二控制开关的第二端，各个第二控制开关的第三端连接于前一级另一个对应的第二控制开关的第二端，

其中，各个第二控制开关的第一端及第三端连接的第二控制开关各不相同；

其中，最后一个第二级的第二控制开关的第二端连接于所述信号处理模块。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，各级第二控制开关用于分别接收各级的第二控制信号，以将任意一个像素单元的触摸信号或多个像素单元并联后的触摸信号输出到所述信号处理模块，其中，所述信号处理模块的数目均为1。

7.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，在所述像素模块为n×n的像素阵列时，所述第二开关单元包括n级，所述第二开关单元包括2ⁿ-1个第二控制开关，第i级包括i个第二控制开关，其中，i、n均为大于1的正整数且i≤n，第n级为所述第一级。

8.根据权利要求3或4所述的电路，其特征在于，所述信号处理模块的数目包括多个，每个信号处理模块分别连接于各个开关模块的输出端，所述开关模块还包括第三开关单元，所述第三开关单元设置在所述信号处理模块及运算模块之间，所述第三开关单元包括多个第三控制开关，各个第三控制开关包括多个连接端，其中，

各个第三控制开关的第一端连接于对应的信号处理模块的输出端，各个第三控制开关的第二端连接所述运算模块，各个第三控制开关的控制端用于接收所述第一控制信号，

其中，所述第一控制信号还用于控制各个第三控制开关的导通状态。

9.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关模块还包括第四开关单元，所述第四开关单元包括多个第四控制开关，所述第四控制开关包括多个连接端，其中，

各个第四控制开关的第一端连接于对应的像素单元的输出端，各个第四控制开关的第二端均连接于所述信号处理模块，各个第四控制开关的第一控制端用于接收行控制信号，各个第四控制开关的第二控制端用于接收列控制信号，

其中，所述行控制信号和所述列控制信号用于确定各个第四控制开关的开关状态。

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，当所述行控制信号和所述列控制信号均有效时，各个第四控制开关被导通，多个像素单元并联后的触摸信号。

11.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述信号处理模块包括：

模拟信号处理单元，用于对接收到的触摸信号进行处理，并输出处理后的触摸信号；

模数转换单元，连接于所述模拟信号处理单元，用于对处理后的触摸信号进行模数转换，得到数字触摸信号，

其中，所述模拟信号处理单元及所述模数转换单元的数目为1个或多个。

12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述模拟信号处理单元包括处理开关、可调电容、运算放大器，其中，

所述运算放大器的正向输入端连接于所述处理开关的第一端、所述可调电容的第一端，用于接收所述触摸信号，负向输入端用于输入参考信号；

所述处理开关的第二端连接于所述可调电容的第二端、所述运算放大器的输出端。

13.根据权利要求11或12所述的电路，其特征在于，所述模数转换单元包括第一转换开关、第二转换开关、第一转换电容、第二转换电容、模数转换器，其中，

所述第一转换开关及所述第二转换开关的第一端连接于所述模拟信号处理单元的输出端，用于接收处理后的触摸信号；

所述第一转换单元的第二端连接于所述第一转换电容的第一端及所述模数转换器的正向输入端，所述第二转换单元的第二端连接于所述第二转换电容的第一端及所述模数转换器的负向输入端；

所述模数转换器的输出端用于输出所述数字触摸信号。

14.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求1-13任一项所述的指纹采集电路。

15.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求14所述的芯片。

16.根据权利要求15所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括显示器、智能手机或便携设备。

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