CN208689588U - 电容式传感器、电容式传感装置、指纹传感器、指纹传感装置、以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种电容式传感器、电容式传感装置及电子设备。该电容式传感器包括：多个感测电极；传感电路，位于所述多个感测电极下方，并与所述多个感测电极分别连接，所述传感电路用于响应感测电极上的电压信号的变化，而对应产生相应的交流信号；多个屏蔽电极，位于所述多个感测电极与所述传感电路之间，且与所述多个感测电极一一正对设置；多个补偿电路，每一补偿电路连接正对设置的一所述感测电极和一所述屏蔽电极，所述补偿电路用于根据感测电极上的电压信号动态地提供补偿电压信号给屏蔽电极，以降低位于屏蔽电极下方的元件与所述多个感测电极之间形成的寄生电容。该电容式传感装置包括该电容式传感器。该电子设备包括该电容式传感装置。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感技术领域，特别涉及一种电容式传感器、电容式传感装置、以及电子设备。
背景技术
请参阅图1，现有的指纹传感装置10包括感测电极11、传感电路12、参考电压产 生电路14、处理电路15、和电流源16。所述感测电极11用于以电容的方式耦合到用户 的手指F，二者之间形成电容Cf。用户的身体Z一般为连接至大地。
工作时，所述参考电压产生电路14用于提供参考信号Vtx(也称：激励信号)给感测电极11。所述传感电路12接收电流源16的电流信号，并用于响应感测电极11上的电 压信号的变化，而对应输出相应的交流信号给所述处理电路15。所述处理电路15根据 所述交流信号获取手指F的指纹图像信息。
所述传感电路13包括晶体管13。所述晶体管13包括栅极G、源极S、和漏极D。 其中，所述源极S用于连接电流源16，所述漏极D用于连接处理电路15，所述栅极G 用于连接感测电极11。所述晶体管13用于响应感测电极11上的电压信号的变化，而对 应相应的交流信号给所述处理电路15。
通常，所述感测电极11、栅极G与指纹传感装置10的芯片地之间存在寄生电容 Cp。需要说明的是，芯片地例如为接地线，位于感测电极11的下方。所述指纹传感装 置10能侦测到的晶体管13的栅极G上的电压变化量为：
从上述关系式中可以看出，寄生电容Cp越大，指纹传感装置10所侦测到的栅极G上的电压变化量也就越小，如此，影响指纹传感装置10的感测精度。
实用新型内容
本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供 一种电容式传感器、电容式传感装置、以及电子设备。
本实用新型提供一种电容式传感器，包括：
多个感测电极；
传感电路，位于所述多个感测电极下方，并与所述多个感测电极分别连接，所述传感电路用于响应感测电极上的电压信号的变化，而对应产生相应的交流信号；
多个屏蔽电极，位于所述多个感测电极与所述传感电路之间，且与所述多个感测电 极一一正对设置；
多个补偿电路，每一补偿电路连接正对设置的一所述感测电极和一所述屏蔽电极， 所述补偿电路用于根据感测电极上的电压信号动态地提供补偿电压信号给屏蔽电极，以 降低位于屏蔽电极下方的元件与所述多个感测电极之间形成的寄生电容。
可选地，各正对设置的屏蔽电极和感测电极之间的压差均保持不变。
可选地，正对设置的屏蔽电极和感测电极之间的压差保持为0伏。
可选地，所述补偿电路为电压跟随器、缓冲器、运算放大器、源极跟随器中的任意一者。
可选地，所述多个感测电极背对所述传感电路的一侧用于以电容方式耦合到目标物 体，以感测所述目标物体的生物特征信息。
可选地，所述电容式传感器进一步包括接地线，位于所述多个屏蔽电极的下方，所述补偿电路用于根据感测电极上的电压信号动态地提供补偿电压信号给屏蔽电极，以降低所述接地线与所述多个感测电极之间形成的寄生电容。
可选地，所述接地线位于所述多个屏蔽电极背对所述多个感测电极的一侧，用于接 收来自一调制电路输出的变化的电压信号。
可选地，所述电容式传感器中的电信号均随所述接地线上的电压信号的升高而升高、 随所述接地线上的电压信号的降低而降低。
可选地，所述传感电路包括多个第一晶体管，每一第一晶体管包括栅极、源极、和漏极，其中，每一栅极连接一所述感测电极，每一源极连接一电流源，每一漏极连接一 处理电路，所述多个第一晶体管用于响应感测电极上因目标物体的接近或接触所引起的 电压信号的变化，而对应产生相应的交流信号，并通过所述漏极输出交流信号给所述处 理电路，以获取所述目标物体的生物特征信息。
可选地，所述晶体管用作所述补偿电路，其中，所述屏蔽电极与所述源极连接。
可选地，所述传感电路包括多个差分对管，每一差分对管包括一所述第一晶体管和 一第二晶体管，所述第二晶体管包括栅极、源极、和漏极、其中，第一晶体管的源极和 第二晶体管的源极连接，并用于与所述电流源可选择性连接，所述第一晶体管的栅极和 所述第二晶体管的栅极分别用于加载电压信号，所述第一晶体管的漏极和第二晶体管的 漏极用于输出差分交流信号给所述处理电路。
可选地，对于正对设置的屏蔽电极与感测电极：屏蔽电极的形状和面积与感测电极 的形状和面积相同。
可选地，每一屏蔽电极上设置有通孔，所述多个感测电极分别通过所述通孔连接到 所述传感电路。
可选地，所述多个屏蔽电极位于同一层，所述多个感测电极位于同一层，所述多个屏蔽电极和所述多个感测电极位于不同层。
可选地，所述电容式传感器集成在一芯片中。
可选地，所述电容式传感器为指纹传感器。
本实用新型还提供一种电容式传感装置，包括电容式传感器和控制电路，其中，所述电容式传感器为上述中任意一项所述的电容式传感器，所述控制电路用于提供电压信号给所述感测电极，并接收所述传感电路输出的交流信号，以及根据所述交流信号获取 感测信息。
可选地，所述电容式传感器集成在一颗裸片中，所述控制电路集成在另一颗裸片中。
本实用新型还提供一种电子设备，包括上述中任意一项所述的电容式传感器。
本实用新型还提供一种电子设备，包括上述中任意一项所述的电容式传感装置。
由于所述电容式传感器在所述多个感测电极下方新增所述多个屏蔽电极，每一补偿 电路连接相对设置的一所述感测电极和一所述屏蔽电极，所述补偿电路用于根据感测电 极上的电压信号动态地提供补偿电压信号给屏蔽电极，以降低位于屏蔽电极下方的元件 与所述多个感测电极之间形成的寄生电容，进而提高电容式传感器的感测精度。相应地， 具有所述电容式传感器的电容式传感装置以及电子设备的感测精度较高。
本实用新型还一种指纹传感器，包括：
多个感测电极；
多个屏蔽电极，位于所述多个感测电极下方，且与所述多个感测电极一一正对设置；
多个电压跟随器，每一电压跟随器连接正对设置的一所述感测电极和一所述屏蔽电 极。
可选地，所述指纹传感器进一步包括传感电路，位于所述多个感测电极下方，并与所述多个感测电极分别连接，所述传感电路用于响应感测电极上的电压信号的变化，而 对应产生相应的交流信号。
可选地，所述多个屏蔽电极位于所述多个感测电极与所述传感电路之间。
可选地，所述多个感测电极用于以电容方式耦合到用户的手指，以感测手指的指纹 图像信息。
可选地，所述指纹传感器进一步包括接地线，位于所述多个屏蔽电极背对所述多个 感测电极的一侧，所述多个屏蔽电极用于屏蔽或降低所述接地线与所述多个感测电极之 间形成的寄生电容。
可选地，所述接地线用于接收来自一调制电路输出的变化的电压信号，其中，所述指纹传感器中的电信号均随所述接地线上的电压信号的升高而升高、随所述接地线上的电压信号的降低而降低。
可选地，所述传感电路包括多个第一晶体管，每一第一晶体管包括栅极、源极、和漏极，其中，每一栅极连接一所述感测电极，每一源极连接一电流源，每一漏极连接一 处理电路，所述多个第一晶体管用于响应感测电极上因手指的接近或接触所引起的电压 信号的变化，而对应产生相应的交流信号，并通过所述漏极输出交流信号给所述处理电 路，以获取所述手指的指纹图像信息。
可选地，所述晶体管用作所述补偿电路，其中，所述屏蔽电极与所述源极连接。
可选地，所述传感电路包括多个差分对管，每一差分对管包括一所述第一晶体管和 一第二晶体管，所述第二晶体管包括栅极、源极、和漏极、其中，第一晶体管的源极和 第二晶体管的源极连接，并用于与所述电流源可选择性连接，所述第一晶体管的栅极和 所述第二晶体管的栅极分别用于加载电压信号，所述第一晶体管的漏极和第二晶体管的 漏极用于输出差分交流信号给所述处理电路。
可选地，对于正对设置的屏蔽电极与感测电极：屏蔽电极的形状和面积与感测电极 的形状和面积相同。
可选地，每一屏蔽电极上设置有通孔，所述多个感测电极分别通过所述通孔连接到 所述传感电路。
可选地，所述多个屏蔽电极位于同一层，所述多个感测电极位于同一层，所述多个屏蔽电极和所述多个感测电极位于不同层。
可选地，所述指纹传感器集成在一芯片中。
本实用新型还提供一种指纹传感装置，包括指纹传感器和控制电路，其中，所述指纹传感器为上述中任意一项所述的指纹传感器，所述控制电路用于提供电压信号给所述感测电极，并接收所述指纹传感器输出的电流信号，以及根据所述电流信号获取指纹信息。
可选地，所述指纹传感器集成在一颗裸片中，所述控制电路集成在另一颗裸片中。
本实用新型还提供一种电子设备，包括上述中任意一项所述的指纹传感器。
本实用新型还提供一种电子设备，包括所述指纹传感装置。
与所述电容式传感器相类似，所述指纹传感器的感测精度较高。相应地，具有所述指纹传感器的指纹传感装置和电子设备的感测精度较高，用户的体验较好。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中 变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述 中将变得明显和容易理解，其中：
图1是现有技术的指纹传感器的电路示意图。
图2是本实用新型电容式传感装置的一实施方式的结构示意图。
图3是图2所示一组相对的感测电极与屏蔽电极的放大结构示意图。
图4是图2所示的电容式传感器的一实施方式的部分电路示意图。
图5是图2所示的电容式传感器的另一实施方式的部分电路示意图。
图6是图5所示电容式传感器的部分信号的波形图。
图7是图2所示的电容式传感器的又一实施方式的部分电路示意图。
图8是图2所示的电容式传感器的又一实施方式的部分电路示意图。
图9是本实用新型电子设备的一实施方式的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自 始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通 过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，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所述特征。在 本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、 “相连”、“连接”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 一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；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实用新型中的具 体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为 了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参 考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实 施方式和/或设定之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子， 但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
进一步地，所描述的特征、结构可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式 中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施方式的充分理解。 然而，本领域技术人员应意识到，没有所述特定细节中的一个或更多，或者采用其它的结构、组元等，也可以实践本实用新型的技术方案。在其它情况下，不详细示出或描述 公知结构或者操作以避免模糊本实用新型。
进一步地，为了图示清楚，附图中示出的有些元件数量并非为实际的元件数量。然， 本领域的一般技术员在阅图本申请之后是可以明确确定这些技术内容。
请一并参阅图2-4，图2为本实用新型电容式传感装置的一实施方式的结构示意图。 图3是图2所示一组正对的感测电极与屏蔽电极的放大结构示意图。图4是图2所示的电容式传感器的一实施方式的电路示意图。所述电容式传感装置100包括电容式传感器 20和控制电路30。所述电容式传感器20与所述控制电路30相连接。所述电容式传感 器20用于感测目标物体的生物特征信息。所述控制电路30用于提供电压信号和直流信 号给所述电容式传感器20，并接收来自所述电容式传感器20输出的交流信号，以及根 据所述交流信号获取所述目标物体的生物特征信息。其中，所述目标物体例如但不局限 为用户的手指、耳朵、脚趾、手掌等部位，在本申请中下述的实施方式，主要以目标物 体为手指F为例进行说明。所述生物特征信息例如但不局限为指纹信息、耳纹信息、趾 纹信息、掌纹信息等。相应地，所述电容式传感器20例如为指纹传感器，或为指纹传 感器结合红外传感器、血氧传感器、心跳传感器等中的一种或几种。
所述电容式传感器20包括多个感测电极21、多个屏蔽电极22、传感电路23、接地线L、和多个补偿电路24。
所述多个感测电极21用于以电容方式耦合到手指F，以感测所述手指F的指纹信息。所述多个感测电极21用于接收来自控制电路30的电压信号。其中，感测电极21 与手指F之间形成电容Cf。所述多个感测电极21例如呈阵列式排布，然，可变更地，所 述多个感测电极21也可为其它规则或非规则方式排布。用户的身体Z一般为连接至大地。
所述传感电路23位于所述多个感测电极21下方，并与所述多个感测电极21分别连接。所述传感电路23用于响应感测电极21上的电压信号的变化，而对应产生相应的 交流信号给所述控制电路30。
所述多个屏蔽电极22与所述多个感测电极21一一相对设置，且位于所述多个感测电极21与所述传感电路23之间。相应地，各相对设置的屏蔽电极22与感测电极21之 间形成屏蔽电容Cs。对应所述多个感测电极21的排布方式，所述屏蔽电极22例如呈阵列 式排布，然，可变更地，所述多个屏蔽电极22也可为其它规则或非规则方式排布。
所述接地线L位于所述屏蔽电极22背对所述感测电极21的一侧。所述接地线L与所述多个感测电极22之间例如形成有寄生电容Cp。
每一补偿电路24连接相对设置的一所述感测电极21与一所述屏蔽电极22。所述补偿电路24包括输入端a和输出端b，其中，所述输入端a连接所述感测电极21，所述 输出端b连接所述屏蔽电极22。所述补偿电路24用于根据感测电极21上的电压信号动 态地提供补偿电压信号给屏蔽电极22，以降低位于屏蔽电极22下方的元件与所述多个 感测电极21之间形成的寄生电容，例如，降低接地线L与所述多个感测电极22之间形 成的寄生电容Cp。
例如，各正对设置的屏蔽电极22和感测电极21之间的压差均保持不变，即，使得屏蔽电容Cs的充放电电量为零。从而屏蔽寄生电容Cp，进而提高电容式传感器20的 感测精度。
所述补偿电路24例如动态地提供与所述感测电极21上的电压信号相同的信号给所 述屏蔽电极22，即，正对设置的屏蔽电极22和感测电极21之间的压差保持为0伏。然， 正对设置的屏蔽电极22和感测电极21之间的压差也可保持为其它恒定的压差，如1V。
需要说明的是，“动态地”是指所述补偿电路24时时刻刻根据感测电极21上的电压信号的变化，而对应输出相应的补偿电压给所述屏蔽电极22。
所述补偿电路24例如但不局限于包括电压跟随器、缓冲器、运算放大器、源极跟随器中的任意一者或几者。
以电压跟随器为例，电压跟随器的输入端a连接感测电极21，输出端b连接屏蔽电极22，从而，当感测电极21上的电压信号变化时，所述电压跟随器会即时提供与感测 电极21上的电压信号相同的信号给屏蔽电极22。
对于各正对设置的屏蔽电极22与感测电极21：屏蔽电极22的形状和面积例如与感测电极21的形状和面积相同。然，可变更地，所述屏蔽电极22的形状和面积和所述感 测电极21的形状和面积也可以有所不同，例如，所述屏蔽电极22的面积也可大于或小 于所述感测电极21的面积；所述屏蔽电极22的形状也可与所述感测电极21的形状不 同。
当屏蔽电极22的形状和面积例如与感测电极21的形状和面积相同时，正对设置的感测电极21与屏蔽电极22的边缘对齐。
每一屏蔽电极22上设置有通孔H，所述多个感测电极21分别通过所述通孔H连接到所述传感电路23。然，可变更地，在其它实施方式中，所述多个感测电极21也可通 过其它方式连接到所述传感电路23。
所述多个感测电极21例如位于同一层，定义所述感测电极21所在的层为感测电极层210。所述多个屏蔽电极22例如位于同一层，定义所述感测电极22所在的层为屏蔽 电极层220。所述感测电极层210与所述屏蔽电极层220位于不同层。
所述电容式传感器20例如为自电容式传感器或互电容式传感器。
所述控制电路30包括开关单元33、参考电压产生电路34、处理电路35、和电流源36。其中，所述参考电压产生电路34与所述多个感测电极21连接，用于提供电压信号 给所述多个感测电极21。
所述传感电路23包括多个第一晶体管T1。每一第一晶体管T1包括栅极G、源极S、和漏极D，其中，每一栅极G连接一所述感测电极21，每一源极S例如通过所述开关 单元33连接所述电流源36，每一漏极D连接所述处理电路35。所述多个第一晶体管 T1用于响应感测电极21上的电压信号的变化，而对应产生相应的交流信号，并通过所 述漏极D输出所述交流信号给所述处理电路35。
所述处理电路35根据所述交流信号获取手指F的指纹图像信息。
所述控制电路30可进一步包括调制电路31。所述调制电路31连接设备地，接收接地信号GND。所述接地信号GND一般例如为0V(伏)的恒定电压信号，然，所述接地信 号GND也可为电压接近0V的信号。所述调制电路31用于输出一调制信号NGND给所 述接地线L。
所述调制信号NGND作为所述电容式传感器20的电压信号参照基准。所述电容式传感器20中的电信号均随所述接地线L上的电压信号的升高而升高、随所述接地线L 上的电压信号的降低而降低。即，所述电容式传感器20中的地信号并非为恒定电压信 号，而是变化的电压信号，从而提高所述电容式传感器20的感测精度。
所述调制信号NGND例如包括不同的第一信号与第二信号，其中，第一信号为接 地信号GND，第二信号为高于或低于接地信号GND的驱动信号。
所述调制电路30例如根据一电压产生电路(图未示)所产生的第二信号与所述接地 信号GND对应产生所述调制信号NGND。
所述调制信号NGND例如为方波脉冲信号、三角波脉冲信号、正弦波信号、梯形 波脉冲信号等。
请一并参阅图5与图6，图5为本实用新型的电容式传感装置的另一实施方式的部分电路示意图。图6为图5所示的电容式传感装置的部分波形图。为了能更清楚明白本 申请中各实施方式、尤其图6所示实施方式以及下面图7所示实施方式、的电容式传感 装置的工作原理，也可参考本申请人于2015年9月23日向国家知识产权局提出的实用 新型名称为“电容式传感器、传感装置、感测系统、以及电子设备”、申请号为 “201510612208.3”的专利申请文件，此篇专利申请文件所记载的内容可全部或部分援 引在此。本实施方式的电容式传感装置100a的电容式传感器20的传感电路23包括差 分对管25。所述差分对管25包括一所述第一晶体管T1和一第二晶体管T2。所述第二 晶体管T2包括栅极G、源极S、和漏极D。其中，第一晶体管T1的源极S和第二晶体 管T2的源极S连接，并用于通过开关单元33与电流源36可选择性连接。
所述第一晶体管T1的栅极G用于接收来自参考电压产生电路34的电压信号R1。 所述第二晶体管T2的栅极G用于接收来自参考电压产生电路34的电压信号R2。所述 电压信号R1、R2均随接地线L(见图2)上的调制信号NGND的变化而变化。所述电流 源36提供恒定直流信号I给所述差分对管25的源极S。当电容式传感器20未感测到手 指F的接近或接触时，所述第一晶体管T1的漏极D和第二晶体管T2的漏极D分别输 出恒定直流信号(I/2)给处理电路35。当电容式传感器20感测到手指F的接近或接触时， 所述感测电极21上的电压信号R1发生变化，从而，所述第一晶体管T1的漏极D和第 二晶体管T2的漏极D分别输出差分交流信号(I/2+i)、(I/2-i)给处理电路35。所述处理电 路35根据所述差分交流信号(I/2+i)、(I/2-i)获取用户手指F的指纹图像信息。
由于差分交流信号(I/2+i)、(I/2-i)更加稳定，因此，所述电容式传感器20的感测精 度可进一步得到提高。
需要说明的是，在图6中未示出屏蔽电极22和补偿电路24。另外，控制电路30 还可包括时序控制电路、扫描驱动电路等元件。相关说明可参见援引在此的专利参考文 献，此处不再赘述。
请参阅图7，图7为本申请的电容式传感装置的另一实施方式的部分电路示意图。所述电容式传感装置100b的电容式传感器20包括多个传感单元26，每一传感单元26 包括感测电极21、屏蔽电极22(见图2)、补偿电路24、以及传感电路23。其中，相邻 的传感单元26的第一晶体管T1用于在指纹感测时组成差分对管。具体工作原理参见援 引在此的专利参考文献，此处不再赘述。
请参阅图8，图8为本申请的电容式传感装置的另一实施方式的部分电路示意图。所述电容式传感装置100c的屏蔽电极22与第一晶体管T1的源极S连接。所述第一晶 体管T1用作所述补偿电路24。从而，节省产品的制造成本。
上述各实施方式的电容式传感器20可集成在一芯片(Chip)中，然，本申请并不局限 于此，所述电容式传感器20也可设置在电子设备的显示屏幕中等。
进一步地，上述各实施方式的电容式传感器20例如集成在一颗裸片(Die)中，所述控制电路30集成在另一颗裸片中。这两颗裸片封装在一起，或者分别进行封装。
更进一步地，上述电容式传感器20或电容式传感装置100、100a、100b、100c并 不局限为用于生物特征信息的感测技术领域，也可用于其它合适的感测技术领域。
请参阅图9，图9为本实用新型电子设备的一实施方式的结构框图。所述电子设备200 包括上述任一实施方式的电容式传感装置100。所述电容式传感装置100可设置在电子设备 200的正面、侧面或背面等合适的位置。
所述电子设备200例如为可携式电子产品、家居式电子产品、或车载电子产品。然而， 所述电子设备不局限此处所列的电子产品，还可以是其它合适的电子产品。所述可携式电子 产品例如为移动终端，所述移动终端例如为所述手机、平板电脑、笔记本电脑、穿戴式产品 等合适的移动终端。所述家居式电子产品例如为智能门锁、电视、冰箱、台式电脑等合适的 家居式电子产品。所述车载电子产品例如为车载显示器、行车记录仪、导航仪、车载冰箱等 合适的车载电子产品。
应当理解，本实用新型的实施方式的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执 行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样， 可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现 逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路， 可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤 是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介 质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本实用新型的各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也 可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成 的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在 一个计算机可读取存储介质中。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方式，可以理解的是，上述实施方式 是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施实施进行变化、修改、替换和变型。
Claims (37)
1.一种电容式传感器，包括：
多个感测电极；
传感电路，位于所述多个感测电极下方，并与所述多个感测电极分别连接，所述传感电路用于响应感测电极上的电压信号的变化，而对应产生相应的交流信号；
多个屏蔽电极，位于所述多个感测电极与所述传感电路之间，且与所述多个感测电极一一正对设置；
多个补偿电路，每一补偿电路连接正对设置的一所述感测电极和一所述屏蔽电极，所述补偿电路用于根据感测电极上的电压信号动态地提供补偿电压信号给屏蔽电极，以降低位于屏蔽电极下方的元件与所述多个感测电极之间形成的寄生电容。
2.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：各正对设置的屏蔽电极和感测电极之间的压差均保持不变。
3.根据权利要求2所述的电容式传感器，其特征在于：正对设置的屏蔽电极和感测电极之间的压差保持为0伏。
4.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述补偿电路为电压跟随器、缓冲器、运算放大器、源极跟随器中的任意一者。
5.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述多个感测电极背对所述传感电路的一侧用于以电容方式耦合到目标物体，以感测所述目标物体的生物特征信息。
6.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述电容式传感器进一步包括接地线，位于所述多个屏蔽电极的下方，所述补偿电路用于根据感测电极上的电压信号动态地提供补偿电压信号给屏蔽电极，以降低所述接地线与所述多个感测电极之间形成的寄生电容。
7.根据权利要求6所述的电容式传感器，其特征在于：所述接地线位于所述多个屏蔽电极背对所述多个感测电极的一侧，用于接收来自一调制电路输出的变化的电压信号。
8.根据权利要求7所述的电容式传感器，其特征在于：所述电容式传感器中的电信号均随所述接地线上的电压信号的升高而升高、随所述接地线上的电压信号的降低而降低。
9.根据权利要求1-3、5-8中任意一项所述的电容式传感器，其特征在于：所述传感电路包括多个第一晶体管，每一第一晶体管包括栅极、源极、和漏极，其中，每一栅极连接一所述感测电极，每一源极连接一电流源，每一漏极连接一处理电路，所述多个第一晶体管用于响应感测电极上因目标物体的接近或接触所引起的电压信号的变化，而对应产生相应的交流信号，并通过所述漏极输出交流信号给所述处理电路，以获取所述目标物体的生物特征信息。
10.根据权利要求9所述的电容式传感器，其特征在于：所述第一晶体管用作所述补偿电路，其中，所述屏蔽电极与所述源极连接。
11.根据权利要求9所述的电容式传感器，其特征在于：所述传感电路包括多个差分对管，每一差分对管包括一所述第一晶体管和一第二晶体管，所述第二晶体管包括栅极、源极、和漏极、其中，第一晶体管的源极和第二晶体管的源极连接，并用于与所述电流源可选择性连接，所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极分别用于加载电压信号，所述第一晶体管的漏极和第二晶体管的漏极用于输出差分交流信号给所述处理电路。
12.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：对于正对设置的屏蔽电极与感测电极：屏蔽电极的形状和面积与感测电极的形状和面积相同。
13.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：每一屏蔽电极上设置有通孔，所述多个感测电极分别通过所述通孔连接到所述传感电路。
14.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述多个屏蔽电极位于同一层，所述多个感测电极位于同一层，所述多个屏蔽电极和所述多个感测电极位于不同层。
15.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述电容式传感器集成在一芯片中。
16.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于：所述电容式传感器为指纹传感器。
17.一种电容式传感装置，包括电容式传感器和控制电路，其中，所述电容式传感器为权利要求1-16中任意一项所述的电容式传感器，所述控制电路用于提供电压信号给所述感测电极，并接收所述传感电路输出的交流信号，以及根据所述交流信号获取感测信息。
18.根据权利要求17所述的电容式传感装置，其特征在于：所述电容式传感器集成在一颗裸片中，所述控制电路集成在另一颗裸片中。
19.一种电子设备，包括权利要求1-16中任意一项所述的电容式传感器。
20.一种电子设备，包括权利要求17或18所述的电容式传感装置。
21.一种指纹传感器，包括：
多个感测电极；
多个屏蔽电极，位于所述多个感测电极下方，且与所述多个感测电极一一正对设置；
多个电压跟随器，每一电压跟随器连接正对设置的一所述感测电极和一所述屏蔽电极。
22.根据权利要求21所述的指纹传感器，其特征在于：所述指纹传感器进一步包括传感电路，位于所述多个感测电极下方，并与所述多个感测电极分别连接，所述传感电路用于响应感测电极上的电压信号的变化，而对应产生相应的交流信号。
23.根据权利要求22所述的指纹传感器，其特征在于：所述多个屏蔽电极位于所述多个感测电极与所述传感电路之间。
24.根据权利要求22所述的指纹传感器，其特征在于：所述多个感测电极用于以电容方式耦合到用户的手指，以感测手指的指纹图像信息。
25.根据权利要求21-24中任意一项所述的指纹传感器，其特征在于：所述指纹传感器进一步包括接地线，位于所述多个屏蔽电极背对所述多个感测电极的一侧，所述多个屏蔽电极用于屏蔽或降低所述接地线与所述多个感测电极之间形成的寄生电容。
26.根据权利要求25所述的指纹传感器，其特征在于：所述接地线用于接收来自一调制电路输出的变化的电压信号，其中，所述指纹传感器中的电信号均随所述接地线上的电压信号的升高而升高、随所述接地线上的电压信号的降低而降低。
27.根据权利要求22所述的指纹传感器，其特征在于：所述传感电路包括多个第一晶体管，每一第一晶体管包括栅极、源极、和漏极，其中，每一栅极连接一所述感测电极，每一源极连接一电流源，每一漏极连接一处理电路，所述多个第一晶体管用于响应感测电极上因手指的接近或接触所引起的电压信号的变化，而对应产生相应的交流信号，并通过所述漏极输出交流信号给所述处理电路，以获取所述手指的指纹图像信息。
28.根据权利要求27所述的指纹传感器，其特征在于：所述第一晶体管用作所述补偿电路，其中，所述屏蔽电极与所述源极连接。
29.根据权利要求27所述的指纹传感器，其特征在于：所述传感电路包括多个差分对管，每一差分对管包括一所述第一晶体管和一第二晶体管，所述第二晶体管包括栅极、源极、和漏极、其中，第一晶体管的源极和第二晶体管的源极连接，并用于与所述电流源可选择性连接，所述第一晶体管的栅极和所述第二晶体管的栅极分别用于加载电压信号，所述第一晶体管的漏极和第二晶体管的漏极用于输出差分交流信号给所述处理电路。
30.根据权利要求21所述的指纹传感器，其特征在于：对于正对设置的屏蔽电极与感测电极：屏蔽电极的形状和面积与感测电极的形状和面积相同。
31.根据权利要求22所述的指纹传感器，其特征在于：每一屏蔽电极上设置有通孔，所述多个感测电极分别通过所述通孔连接到所述传感电路。
32.根据权利要求21所述的指纹传感器，其特征在于：所述多个屏蔽电极位于同一层，所述多个感测电极位于同一层，所述多个屏蔽电极和所述多个感测电极位于不同层。
33.根据权利要求21所述的指纹传感器，其特征在于：所述指纹传感器集成在一芯片中。
34.一种指纹传感装置，包括指纹传感器和控制电路，其中，所述指纹传感器为权利要求21-33中任意一项所述的指纹传感器，所述控制电路用于提供电压信号给所述感测电极，并接收所述指纹传感器输出的电流信号，以及根据所述电流信号获取指纹信息。
35.根据权利要求34所述的指纹传感装置，其特征在于：所述指纹传感器集成在一颗裸片中，所述控制电路集成在另一颗裸片中。
36.一种电子设备，包括权利要求21-33中任意一项所述的指纹传感器。
37.一种电子设备，包括权利要求34或35所述的指纹传感装置。
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