CN216957003U - 一种指纹信号采集电路、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种指纹信号采集电路、装置及电子设备，指纹信号采集电路中指纹像素采集单元包括的第一导电板通过采集控制开关与电荷测量模块连接，第二导电板位于第一导电板的第一侧面；当检测到指纹携带体位于所述第一导电板上方时，第一信号驱动电路驱动第一激励信号为第一导电板充电，采集控制开关控制第一导电板上存储的充电电荷转移到电荷测量模块，用于对接收到的充电电荷进行测量，获得目标电压信号；在第一导电板的充放电过程中，第二信号驱动电路驱动第二激励信号作用到第二导电板上，从而屏蔽对第一导电板进行干扰的干扰信号，从而提高指纹图像的识别准确度。

Description

一种指纹信号采集电路、装置及电子设备

技术领域

本申请涉及指纹识别技术领域，具体而言，涉及一种指纹信号采集电路、装置及电子设备。

背景技术

目前，市面上常见的指纹采集装置大致分为光学式指纹采集装置和电容式指纹采集装置。其中，电容式指纹采集装置的工作原理为：指纹图像的采集过程中，手指的指腹表面与电容式指纹采集装置包括的多个电容极板匹配，等效形成多个电容器，再为多个电容器充电，再根据多个电容器的充电电荷量，获得指纹图像。

基于上述工作原理，电容式指纹采集装置虽然具有体积小、功耗低、采集速度快、干湿手指适应性强等特点，应用较为广泛，但抗干扰能力却较为一般，从而影响指纹图像的准确度。

实用新型内容

本申请的目的在于，提供一种指纹信号采集电路、装置及电子设备以解决上述问题。

第一方面，本申请实施例提供一种指纹信号采集电路包括指纹信号采集单元和电荷测量模块；该指纹信号采集单元包括第一导电板、第一信号驱动电路、第二导电板、第二信号驱动电路和采集控制开关，第一导电板的第一端与第一信号驱动电路连接，第一导电板的第二端通过采集控制开关与电荷测量模块连接，第二导电板位于第一导电板的第一侧，且与第一导电板存在间隔，第二导电板与第二信号驱动电路连接；其中，当检测到指纹携带体位于第一导电板上方时，第一信号驱动电路驱动第一激励信号为第一导电板充电，第二信号驱动电路驱动第二激励信号作用到第二导电板上；采集控制开关用于控制第一导电板上存储的充电电荷转移到电荷测量模块，电荷测量模块用于对接收到的充电电荷进行测量，获得用于表征指纹像素的目标电压信号。

对于本申请实施例提供的指纹信号采集电路，由于第二导电板的阻挡作用，第一导电板与指纹信号采集电路内部，或指纹信号采集电路的应用环境中包括的其他电路元件之间不会产生寄生电容，因此，可以屏蔽指纹信号采集电路内部，或指纹信号采集电路的应用环境中包括的其他电路元件对第一导电板的干扰信号。此外，在第一导电板的充放电过程中，本方案设计的第一导电板上存储的充电电荷与指纹携带体和第一导电板等效形成的充电电容结构相关，具体到本申请实施例提供的指纹信号采集电路，则与指纹携带体与第一导电板之间的间隔距离相关，最终，通过采集控制开关控制第一导电板上存储的充电电荷转移到电荷测量模块之后，电荷测量模块对接收到的充电电荷进行测量，获得的目标电压信号便能够准确的表征指纹信号，从而提高指纹图像的识别准确度。

第二方面，本申请提供一种指纹信号采集装置，包括扫描控制模块和多个指纹信号采集电路，其中，所述指纹信号采集电路为第一方面或第一方面的任意一种可选的实施方式所描述的指纹信号采集电路，所述扫描控制模块与每一所述指纹信号采集单元的第一驱动电路的控制端以及采集控制开关的控制端连接；其中，当检测到指纹携带体位于所述第一导电板上方时，所述扫描控制模块控制所述第一信号驱动电路驱动第一激励信号为所述第一导电板充电；所述扫描控制模块控制所述采集控制开关闭合使得所述第一导电板上存储的充电电荷转移到指纹信号采集单元对应的电荷测量模块。

对于本申请实施例提供的指纹信号采集装置，由于其包含了第一方面任一可选实施方式描述的指纹信号采集电路，因此，设计的指纹信号采集装置可提高指纹图像的识别准确度。

上述设计的实施方式，指纹信号采集装置包括的多个指纹信号采集电路可以共用一个电荷测量模块，用于获得对应目标电压信号，一方面可以降低指纹采集装置的电路设计成本，另一方面，也可以有效减少指纹信号采集装置的结构大小，从而为实际应用提供更大的便利性。

第三方面，本申请实施例提供的电子设备包括第二方面，或第二方面的任意一种可选的实施方式所提供的指纹信号采集装置。

本申请实施例提供的电子设备具有与第二方面，或第二方面的任意一种可选的实施方式所提供的指纹信号采集装置相同的有益效果，此处不作赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他相关的附图。

图1为现有技术中一种电容式指纹采集装置的辅助性工作原理说明图；

图2为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第一结构示意图；

图3为图2所示的指纹信号采集电路的工作原理示意图；

图4为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第二结构示意图；

图5为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第三结构示意图；

图6为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第四结构示意图；

图7为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第五结构示意图；

图8为第一激励信号为Gnd信号时，指纹信号采集电路的工作原理示意图；

图9为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第六结构示意图；

图10为图9所示的指纹信号采集电路的工作原理示意图；

图11为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第七结构示意图；

图12为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第八结构示意图；

图13为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第九结构示意图；

图14为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十结构示意图；

图15为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十一结构示意图；

图16为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十二结构示意图；

图17为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十三结构示意图；

图18为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十四结构示意图；

图19为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十五结构示意图；

图20为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十六结构示意图；

图21为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十七结构示意图；

图22为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十八结构示意图；

图23为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第十九结构示意图；

图24为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第二十结构示意图；

图25为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第二十一结构示意图；

图26为本申请实施例提供的指纹信号采集电路的第二十二结构示意图；

图27为图26所示的指纹信号采集电路的工作原理示意图。

图28为图26所示的指纹信号采集电路的一种可能的时序控制逻辑示意图。

图29为本申请实施例提供的指纹信号采集装置的整体结构示意图。

图30为本申请实施例提供的指纹信号采集装置的一种其他可能的整体结构示意图。

图标：100-电容式指纹采集装置；110-电容极板；200-电容器；300-指纹信号采集电路；310-指纹信号采集单元；311-第一导电板；312-第一信号驱动电路；313-第二导电板；314-第二信号驱动电路；315-预充电单元；M0-采集控制开关；M01-第二N沟道晶体管；3111-第一导电板的第一侧面；3112-第一导电板的第二侧面；320-电荷测量模块；321-第一积分器；A1-第一运算放大器；C1-第一电容；M4-第四开关器件；M41-第三N沟道晶体管；330-第三信号驱动电路；340-电荷存储模块；C2-第二电容；M5-第五开关器件；322-第二积分器；A2-第二运算放大器；C3-第三电容；M6-第六开关器件；400-盖板；Cf-充电电容；Cc-平板电容；M1-第一开关器件；M11-第一N沟道晶体管；M2-第二开关器件；M21-第一P沟道晶体管；Vdd-充电电源模块；Vss-公共接地端；M3-第三开关器件；M31-第二P沟道晶体管；500-指纹信号采集装置；RW-行选开关器件；CW-列选开关器件；RL-行选控制信号线；CL-列选控制信号线。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。此外，应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，现有技术中，传统式指纹信号采集装置100的工作原理为：

指纹图像的采集过程中，手指的指腹表面与传统式指纹信号采集装置100包括的多个电容极板110匹配，等效形成多个电容器200，再为多个电容器200充电。由于指腹表面上脊与对应电容极板110之间的距离值L₁₁小于指腹表面上谷与对应电容极板110之间的距离值L₁₂。结合平板电容器的电容量计算逻辑可知，在为多个电容器200充电时，为指腹表面上脊与对应电容极板110等效形成的电容器200充电所获的充电电荷量将大于为指腹表面上谷与对应电容极板110等效形成的电容器200充电所获的充电电荷量，因此，根据多个电容器200的充电电荷量，便可以获得指纹图像。

但经实用新型人研究发现，基于上述工作原理，传统式指纹信号采集装置100虽然具有体积小、功耗低、采集速度快、干湿手指适应性强等特点，应用较为广泛，但抗干扰能力却较为一般，具体在于，在指纹图像的采集过程中，电容极板110与传统式指纹信号采集装置100内部，或传统式指纹信号采集装置100的应用环境中包括的其他电路元件之间会产生寄生电容，且产生的寄生电容将与为多个电容器200充电所获的充电电荷叠加，最终，影响指纹图像的准确度。

请参阅图2，为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种指纹信号采集电路300，包括指纹信号采集单元310和电荷测量模块320。

指纹信号采集单元310包括第一导电板311、第一信号驱动电路312、第二导电板313、第二信号驱动电路314和采集控制开关M0，第一导电板311的第一端与第一信号驱动电路312连接，第一导电板311的第二端通过采集控制开关M0与电荷测量模块320连接，第二导电板313位于第一导电板311的第一侧(图中为第一导电板311的第一侧面3111的同侧)，且与第一导电板311存在间隔，第二导电板313与第二信号驱动电路314连接。

本申请实施例中，第一导电板311可以是金属板，具体材质可以是铜、铝等具有导电性能的材料，本申请实施例对此不作具体限制，同样，第二导电板313也可以为金属板，具体材质可以是铜、铝等具有导电性能的材料，本申请实施例对此不作具体限制。

此外，本申请实施例中，第一导电板311和第二导电板313之间可以设置第一电解质层(图中未示出)，具体材质可以是玻璃、二氧化硅、蓝宝石、塑料、聚合物材料等具有绝缘性能，且在较弱电场中具有极化能力的材料。第一电解质层的尺寸大于或等于第一导电板311和第二导电板313的尺寸，且在第二导电板313到第一导电板311的方向上，第一电解质层能够完全覆盖第一导电板311，同样，在第一导电板311到第二导电板313的方向上，第一电解质层能够完全覆盖第二导电板313。

在指纹信号采集电路300的应用过程中，第一导电板311的第二侧面3112的上方用于设置盖板400，作为一种可能的实施方式，盖板400可以直接设置于第一导电板311的第二侧面3112上；作为另一种可能的实施方式，盖板400可通过第二电解质层(图中未示出)间接设置于第一导电板311的第二侧面3112上，本申请实施例对此不作具体限制。此外，盖板400可以是绝缘板，具体材质可以是玻璃、二氧化硅、蓝宝石、塑料、聚合物材料等具有绝缘性能，且在较弱电场中具有极化能力的材料，第二电解质层的具体材质同样可以是玻璃、二氧化硅、蓝宝石、塑料、聚合物材料等具有绝缘性能，且在较弱电场中具有极化能力的材料。

请结合图2和图3，可以理解的是，当检测到指纹携带体位于第一导电板311上方时，指纹携带体和第一导电板311等效形成充电电容Cf。此时，第一信号驱动电路312启动工作，驱动第一激励信号U1作用到第一导电板311上，第一导电板311和指纹携带体作为充电电容Cf的两个电容极板，是存在电位差的，因此，可以为充电电容Cf充电，也即，为第一导电板311充电。此后，第一信号驱动电路312停止工作，并通过采集控制开关M0控制第一导电板311上存储的充电电荷转移到电荷测量模块320，再通过电荷测量模块320对接收到的充电电荷进行测量，获得用于表征指纹像素的目标电压信号。这里需要说明的是，第一信号驱动电路312在驱动第一激励信号U1给第一导电板311充电结束后，第一信号驱动电路312断开第一激励信号U1的提供，以免对后续检测电荷时造成干扰；另外，在检测到指纹携带体位于第一导电板311上方之前，第一信号驱动电路312的初始状态也是断开的。

在上述原理实现过程中，可通过如下方式来检测指纹携带体是否位于第一导电板311的上方，作为一种可能的实施方式，可在检测指纹携带体位于第一导电板311上方的目标位置时表征指纹携带体位于第一导电板311的上方，例如，在具有盖板400的基础上，指纹携带体位于盖板400的预设位置处时表征指纹携带体位于第一导电板311的上方；或，在具有盖板400的基础上，指纹携带体触摸到盖板400并与第一导电板311形成电容，并且形成的电容大小满足电容值条件时表征指纹携带体位于第一导电板311的上方；或，在具有盖板400的基础上，指纹携带体触摸到盖板400并与另一导电层(图中未画出)形成电容，并且形成的电容大小满足电容值条件时，表征指纹携带体位于第一导电板311的上方，其中，另一导电层可为设置的用于指纹携带体位置检测的导电层，例如，其可设置在盖板400中。

在第一导电板311的充放电过程中，第二信号驱动电路314驱动第二激励信号U2作用到第二导电板313上。在优选的实施例中，第一激励信号U1和第二激励信号U2相同，从而使得第一导电板311和第二导电板313之间具有相同的电位，从而不存在电位差，即第一导电板311和第二导电板313等效形成的平板电容Cc不存在充放电行为，在此基础上，第一导电板311上存储的充电电荷仅与指纹携带体和第一导电板311等效形成的充电电容Cf结构相关，从而便于电荷测量模块20获得准确的目标电压信号，从而提高指纹图像的识别准确度，且减少计算量。

这里需要说明的是，第一激励信号U1和第二激励信号U2可不相同，在此基础上，本方案可设计提供第一激励信号U1和第二激励信号U2的信号源均固定，从而使得产生的第一激励信号U1和第二激励信号U2固定，从而使得第一导电板311和第二导电板313之间存在的电位差固定，在此基础上，作为一种可能的实施方式，本方案可在对第一导电板311进行充电之前，通过泄放手段将第一导电板311和第二导电板313之间形成的电位差进行泄放，从而保障第一导电板311和第二导电板313之间不存在电位差。作为另一种可能的实施方式，本方案可设计信号处理手段，在后续的信号处理过程中将固定的电位差排除掉。

作为本方案的一种可能的实施方式，第一激励信号U1与第二激励信号U2相同可以理解为：在第一激励信号U1和第二激励信号U2发出之后的任意时刻，第一激励信号U1与第二激励信号U2都具有相同的电位。

由于第二导电板313的阻挡作用，第一导电板311与指纹信号采集电路300内部，或指纹信号采集电路300的应用环境中包括的其他电路元件之间不会产生寄生电容，因此，可以屏蔽指纹信号采集电路300内部，或指纹信号采集电路300的应用环境中包括的其他电路元件对第一导电板311的干扰信号。此外，在第一导电板311的充放电过程中，第二信号驱动电路314驱动第二激励信号U2作用到第二导电板313上，使得第一导电板311上存储的充电电荷与指纹携带体和第一导电板311等效形成的充电电容Cf结构相关，具体到本申请实施例提供的指纹信号采集电路300，与指纹携带体与第一导电板311之间的间隔距离相关，最终，通过采集控制开关M0控制第一导电板311上存储的充电电荷转移到电荷测量模块320之后，电荷测量模块320对接收到的充电电荷进行测量，获得的目标电压信号便能够准确的表征指纹像素，从而提高指纹图像的识别准确度。

请结合图2和图4，本申请实施例中，第一信号驱动电路312可以包括第一开关器件M1。第一开关器件M1的第一端与充电电源模块Vdd连接，第一开关器件M1的第二端与第一导电板311连接。当第一开关器件M1闭合时，表征第一信号驱动电路312启动工作，此时，第一信号驱动电路312驱动第一导电板311与充电电源模块Vdd连通，充电电源模块Vdd提供第一激励信号U1，当第一开关器件M1断开时，表征第一信号驱动电路312停止工作，此时，第一导电板311与充电电源模块Vdd断开，避免影响电荷检测。

其中，第一开关器件M1可以是晶体管，例如，N沟道晶体管，也即，N沟道金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)，俗称NMOS管，当然，第一开关器件M1也可以是三极管。

请结合图4和图5，以第一开关器件M1为第一N沟道晶体管M11为例，第一N沟道晶体管M11的漏极(D极)作为第一开关器件M1的第一端与充电电源模块Vdd连接，第一N沟道晶体管M11的源极(S极)作为第一开关器件M1的第二端与第一导电板311的第一端连接，第一N沟道晶体管M11的栅极(G极)作为第一开关器件M1的控制端，接入第一开关控制信号Cs1，用于控制第一N沟道晶体管M11漏极(D极)和源极(S极)的通断，也即，用于控制第一开关器件M1的通断。

充电电源模块Vdd可以是2.5V～3.3V的电源模块，当第一开关器件M1闭合时，第一导电板311与充电电源模块Vdd连通，充电电源模块Vdd提供2.5V～3.3V的电位信号，作为第一激励信号U1。

本申请实施例中，由于可以仅通过第一开关器件M1实现第一信号驱动电路312的基本设计，因此，能够降低指纹信号采集电路300的电路设计复杂程度，从而降低指纹信号采集电路300的设计成本，同时，可以减小第一信号驱动电路312的整体电路面积，一方面有利于电路小型化，另一方面，可以相应的增大第一导电板311面积，从而增大指纹像素的感应面积，以提高目标电压信号的信号量。

进一步地，本申请实施例中，第一信号驱动电路312还可以包括第二开关器件M2，具体请结合图2和图6。本申请实施例中，第二开关器件M2的第一端与公共接地端Vss连接，第二开关器件M2的第二端与第一导电板311的第一端连接。其中，采集控制开关M0控制第一导电板311上存储的充电电荷转移到的测量模块后，该第二开关器件M2闭合。

其中，第二开关器件M2可以是晶体管，例如，P沟道晶体管，也即，P沟道晶体管，俗称PMOS管，当然，第二开关器件M2也可以是三极管。

请结合图6和图7(图7中，第一开关器件M1为第一N沟道晶体管M11)，以第二开关器件M2为第一P沟道晶体管M21为例，第一P沟道晶体管M21的漏极(D极)作为第二开关器件M2的第一端与公共接地端Vss连接，第一P沟道晶体管M21的源极(S极)作为第二开关器件M2的第二端与第一导电板311的第一端(图中第一导电板311的左端)连接，第一P沟道晶体管M21的栅极(G极)作为第二开关器件M2的控制端，接入第二开关控制信号Cs2，用于控制第一P沟道晶体管M21源极(S极)和漏极(D极)的通断，也即，用于控制第二开关器件M2的通断。

通过采集控制开关M0控制第一导电板311上存储的充电电荷转移到电荷测量模块320之后，能够通过控制第二开关器件M2闭合，使得第一导电板311与公共接地端Vss连通，公共接地端Vss将提供的电荷清除信号，也即，0V电位信号作用到第一导电板311上，以清除第一导电板311上未转移到电荷测量模块320的剩余电荷，避免第一导电板311上未转移到电荷测量模块320的剩余电荷与第一导电板311的下一次充电所获的充电电荷叠加，从而进一步提高指纹图像的准确度。此外，本申请实施例中，由于可以仅通过第二开关器件M2实现电荷清除电路的基本设计，因此，能够进一步降低指纹信号采集电路300的设计复杂程度，从而进一步降低指纹信号采集电路300的设计成本。

此外，可以理解的是，本申请实施例中，由于第一激励信号U1与第二激励信号U2相同，因此，第二信号驱动电路314可以与第一信号驱动电路312具有相同的组成结构，本申请实施例对此不作赘述；另外，为了进一步节约成本并实现电路的简单化，在第一激励信号U1和第二激励信号U2相同的情况下，第一信号驱动电路312和第二信号驱动电路314可共用该充电电源模块Vdd。

作为一种可能的实施方式，前述的第一信号驱动电路312、第二信号驱动电路314、充电电源模块Vdd均可设置在第二导电板313的下方，从而通过第二导电板313屏蔽第一信号驱动电路312、第二信号驱动电路314、充电电源模块Vdd对于第一导电板311的信号干扰，从而提高指纹识别的精确度。

进一步地，指纹携带体上可携带有第三激励信号U3，从而使得指纹携带体与第一导电板311之间形成电位差，对于第三激励信号U3，本申请实施例中，作为第一种可选的实施方式，其可以是Gnd信号。

Gnd信号可以是由于人体接地，而本就携带于指纹携带体的地信号，也即，指纹携带体本就不携带任何信号。

请结合图4和图8，在第三激励信号U3为Gnd信号的情况下，以第一信号驱动电路312包括第一开关器件M1，且充电电源模块Vdd为2.5V电源模块为例，当第三激励信号U3已经作用到指纹携带体上，且第一信号驱动电路312发出的第一激励信号U1作用到第一导电板311上时，第一导电板311和指纹携带体作为充电电容Cf的两个电容极板，其间存在2.5V电位差的，因此，可以基于这2.5V的电位差为充电电容Cf充电，也即，为第一导电板311充电。

但为加快第一导电板311的充放电速度，从而提高指纹图像的采集效率，对于第三激励信号U3，本申请实施例中，作为第二种可选的实施方式，其也可以是与第一激励信号U1相反的激励信号。基于此，本申请实施例中，指纹信号采集电路300还可以包括第三信号驱动电路330，具体请结合图9。第三信号驱动电路330连接至金属电极(图中未画出)，该金属电极可设置在第一导电板311的外围。

当检测到指纹携带体位于第一导电板311上方时，第三信号驱动电路330驱动第三激励信号U3作用到指纹携带体上，而前述描述到第一信号驱动电路330驱动第一激励信号U1作用到第一导电板311上，由于第三激励信号U3与第一激励信号U1不同，从而使得第一导电板311与指纹携带体之间形成充电电容；可以理解的是，本申请实施例中，可根据第一信号驱动电路312的设计原理实现第三信号驱动电路330的基本设计，本申请实施例对此不作赘述。

作为又一种可能的实施方式，在具有第三信号驱动电路330的基础上，本方案还可以在检测到指纹携带体位于第一导电板311上方时，第三信号驱动电路330驱动第三激励信号U3作用到公共接地端GND，例如，电荷测量模块中的公共接地端GND，从而通过在公共接地端Vss作用第三激励信号U3来等效前述在指纹携带体上施加第三激励信号U3。

作为一种优选的实施方式，前述的第三激励信号U3与第一激励信号U1可相反，从而增加指纹携带体与第一导电板311两端的电位差，加快第一导电板311的充放电速度，从而提高指纹图像的采集效率。本申请实施例中，第三激励信号U3与第一激励信号U1相反可以理解为：在第三激励信号U3和第一激励信号U1发出之后的任意时刻，第三激励信号U3与第一激励信号U1都具有相反的电位，例如，第一激励信号U1为2.5V电位，则第三激励信号U1为-2.5V、-5V等数值的负电位信号。

请结合图9和图10，在第三激励信号U3与第一激励信号U1相反的情况下，以第一信号驱动电路312包括第一开关器件M1，充电电源模块Vdd为2.5V电源模块，第三激励信号U3为-2.5V为例，当第三激励信号U3已经作用到指纹携带体上，且第一信号驱动电路312驱动的第一激励信号U1作用到第一导电板311上时，第一导电板311和指纹携带体作为充电电容Cf的两个电容极板，其间存在5V电位差的，因此，可以基于这5V的电位差为充电电容Cf充电，也即，为第一导电板311充电。

显然，基于第三信号驱动电路330的基本设计，当检测到指纹携带体位于第一导电板311上方时，第三信号驱动电路330发出的第三激励信号U3作用到指纹携带体上，且第三激励信号U3与第一激励信号U1相反，等效于增加了指纹携带体与第一导电板311两端的电位差，因此，能够加快第一导电板311的充放电速度，从而提高指纹图像的采集效率。

进一步地，本申请实施例中，采集控制开关M0可以是晶体管，例如，N沟道晶体管，当然，采集控制开关M0也可以是三极管。

作为一种可能的实施方式，在前述通过第三信号驱动电路330驱动第三激励信号作用到指纹携带体的结构基础上，本方案可将设计的第三信号驱动电路330设置在第二导电板313的下方，从而屏蔽第三信号驱动电路330对于第一导电板311的信号干扰，从而提高指纹识别的精确度。

请结合图2和图11，以采集控制开关M0为第二N沟道晶体管M01为例，第二N沟道晶体管M01的漏极(D极)作为采集控制开关M0的第一端与第一导电板311的第二端连接，第二N沟道晶体管M01的源极(S极)作为采集控制开关M0的第二端与电荷测量模块320连接，第二N沟道晶体管M01的栅极(G极)作为采集控制开关M0的控制端，接入第三开关控制信号Cs3，用于控制第二N沟道晶体管M01漏极(D极)和源极(S极)的通断，也即，用于控制采集控制开关M0的通断。

请参阅图12，为进一步提高指纹图像的准确度，本申请实施例中，指纹像素采集单元310还可以包括预充电单元315。预充电单元315与第一导电板311的第二端连接，用于在第一信号驱动电路312驱动第一激励信号U1为第一导电板311充电之前，对第一导电板311进行预充电，从而保证在每一次为第一导电板311充电之前，第一导电板311上的携带的原始电荷量都具有一个统一的标准值，避免第一导电板311上携带的原始电荷量与为第一导电板311充电所获的充电电荷叠加，以进一步提高指纹图像的准确度。

请结合图12和图13，本申请实施例中，预充电单元315可以包括第三开关器件M3。第三开关器件M3的第一端与预充电信号供给端Vn连接，第三开关器件M3的第二端与第一导电板311连接。当第三开关器件M3闭合时，第一导电板311与预充电信号供给端Vn连通，预充电信号供给端Vn提供的预充电信号作用到第一导电板311上，对第一导电板311进行预充电。

其中，第三开关器件M3可以是晶体管，例如，N沟道晶体管或P沟道晶体管，具体可以根据预充电信号的电位设定，本申请实施例对此不作具体限制，当然，第三开关器件M3也可以是三极管。

请结合图13和图14，以预充电信号为公共接地端Vss提供的0V电位信号为例，第三开关器件M3为第二P沟道晶体管M31，第二P沟道晶体管M31的漏极(D极)作为第三开关器件M3的第一端与公共接地端Vss连接，第二P沟道晶体管M31的源极(S极)作为第三开关器件M3的第二端与第一导电板311的第二端连接，第二P沟道晶体管M31的栅极(G极)作为第三开关器件M3的控制端，接入第四开关控制信号Cs4，用于控制第二P沟道晶体管M31源极(S极)和漏极(D极)的通断，也即，用于控制第三开关器件M3的通断。

预充电信号可以是小于第一激励信号U1的任意电位信号。以充电电源模块Vdd为2.5V电源模块，也即，充电电源模块Vdd提供2.5V电位信号，作为第一激励信号U1为例，预充电信号可以是任意小于2.5V的电位信号，例如，公共接地端Vss提供的0V电位信号。

本申请实施例中，由于可以仅通过第三开关器件M3实现预充电单元315的基本设计，因此，能够进一步降低指纹信号采集电路300的设计复杂程度，从而进一步降低指纹信号采集电路300的设计成本。

此外，需要说明的是，本申请实施例中，由于预充电单元315可以与图6和图7所示第一信号驱动电路312包括的第二开关器件M2具有相同的组成结构，因此，为进一步降低指纹信号采集电路300的设计成本，本申请实施例中，在第一信号驱动电路312包括第二开关器件M2的情况下，可以直接将第二开关器件M2直接作为预充电单元315。

请参阅图15，本申请实施例中，电荷测量模块320可以包括第一积分器321。在此情况下，采集控制开关M0的输入端与第一导电板311的第二端连接，采集控制开关M0的输出端与第一积分器321的输入端连接。采集控制开关M0用于控制第一导电板311上存储的充电电荷转移到第一积分器321，第一积分器321用于对接收到的充电电荷进行累积，获得目标电压信号。

本申请实施例中，可以仅通过第一积分器321实现电荷测量模块320的基本设计，因此，能够进一步降低指纹信号采集电路300的设计复杂程度，从而进一步降低指纹信号采集电路300的设计成本。

请参阅图16，本申请实施例中，第一积分器321可以包括第一运算放大器A1、第一电容C1和第四开关器件M4。第一运算放大器A1的反向输入端与采集控制开关M0的输出端连接，第一运算放大器A1的正向输入端接入第一基准电压信号Vref1。第一电容C1的第一端与第一运算放大器A1的反向输入端连接，第一电容C1的第二端与第一运算放大器A1的输出端连接。第四开关器件M4的第一端与第一运算放大器A1的反向输入端连接，第四开关器件M4的第二端与第一运算放大器A1的输出端连接。在第一信号驱动电路312驱动第一激励信号U1为第一导电板311充电之前，第四开关器件M4闭合，对第一电容C1进行电压重置，以避免第一电容C1上携带的原始电荷量对目标电压信号产生影响，从而进一步提高指纹图像的准确度。在对第一电容C1进行电压重置完成之后，断开第四开关器件M4，等待第一信号发生器312发出第二激励信号U2。

其中，第一电容C1的容值可以是0.01Pf～1Pf。

第四开关器件M4可以是晶体管，例如，N沟道晶体管，当然，第四开关器件M4也可以是三极管。请结合图16和图17，以第四开关器件M4为第三N沟道晶体管M41为例，第三N沟道晶体管M41的漏极(D极)作为第四开关器件M4的第一端与第一运算放大器A1的反向输入端连接，第三N沟道晶体管M41的源极(S极)作为第四开关器件M4的第二端与第一运算放大器A1的输出端连接，第三N沟道晶体管M41的栅极(G极)作为第四开关器件M4的控制端，接入第五开关控制信号Cs5，用于控制第三N沟道晶体管M41漏极(D极)和源极(S极)的通断，也即，用于控制第四开关器件M4的通断。

第一基准电压信号Vref1可以是1.6V电位信号。

此外，需要说明的是，本申请实施例中，由于指纹携带体上的脊和谷相对于第一导电板311的距离差值相对较小，因此，单次为脊和第一导电板311等效形成的充电电容Cf充电时，第一导电板311所获的充电电荷量相对于单次为谷和第一导电板311等效形成的充电电容Cf充电时，第一导电板311所获的充电电荷量而言电荷差异值同样相对较小，可能会对高指纹图像的准确度产生不利影响。

为解决上述问题，本申请实施例中，指纹信号采集电路300还可以包括电荷存储模块340，具体请结合图18。在指纹信号采集电路300包括电荷存储模块340的情况下，采集控制开关M0通过电荷存储模块340与电荷测量模块320连接。当检测到指纹携带体位于第一导电板311上方时，第一激励信号U1作用到第一导电板311上，为第一导电板311充电，通过采集控制开关M0控制第一导电板311上存储的充电电荷转移到电荷存储模块340上进行存储，直至电荷存储模块340上存储有为第一导电板311进行目标数量次充电所获的充电电荷时，电荷存储模块340将存储的充电电荷转移到电荷测量模块320。其中，目标数量的具体数值可以根据应用于指纹采集装置300的时序控制逻辑设定，本申请实施例对此不作具体限制。

通过上述设置，电荷测量模块320实际测量的是为第一导电板311进行目标数量次充电所获的充电电荷，也即，在指纹信号采集电路300包括电荷存储模块340的情况下，基于电荷存储模块340的基本设计，将会放大上述电荷差异值，那么，最终获得的目标电压信号便能够更加准确的表征指纹像素，从而进一步提高指纹图像的准确度。

请参阅图19，本申请实施例中，电荷存储模块340可以包括第二电容C2和第五开关器件M5。第二电容C2的第一端分别与采集控制开关M0的输出端和第五开关器件M5的第一端连接，第二电容C2的第二端接地。第五开关器件M5的第二端与电荷测量模块320的输入端连接，第五开关器件M5断开时，第二电容C2存储充电电荷；第五开关器件M5闭合时，第二电容上存储的充电电荷转移到电荷测量模块320。

当检测到指纹携带体位于第一导电板311上方时，第一激励信号U1作用到第一导电板311上，为第一导电板311充电，通过采集控制开关M0控制第一导电板311上存储的充电电荷转移到第二电容C2上进行存储，直至第二电容C2上存储有为第一导电板311进行目标数量次充电所获的充电电荷时，第五开关器件M5闭合，控制第二电容C2上存储的充电电荷转移到电荷测量模块320。

其中，第二电容C2的容值可以是1Pf～100Pf。

第五开关器件M5可以是晶体管，例如，N沟道晶体管，当然，第五开关器件M5也可以是三极管。请结合图19和图20，以第五开关器件M5为第四N沟道晶体管M51为例，第四N沟道晶体管M51的漏极(D极)作为第五开关器件M5的第一端与第二电容C2的第一端连接，第四N沟道晶体管M51的源极(S极)作为第五开关器件M5的第二端与电荷测量模块320的输入端连接，第四N沟道晶体管M51的栅极(G极)作为第五开关器件M5的控制端，接入第六开关控制信号Cs6，用于控制第四N沟道晶体管M51漏极(D极)和源极(S极)的通断，也即，用于控制第五开关器件M5的通断。

本申请实施例中，由于可以仅通过第二电容C2和第五开关器件M5实现电荷存储模块340的基本设计，因此，能够进一步降低指纹信号采集电路300的设计复杂程度，从而进一步降低指纹信号采集电路300的设计成本。

在本申请实施例提供的指纹信号采集电路300包括电荷存储模块340的情况下，电荷测量模块320同样可以包括积分器，但该情况下积分器接入指纹信号采集电路300的方式与指纹信号采集电路300不包括电荷存储模块340的情况下积分器接入指纹采集装置300的方式是不同的，因此，为方便区分，本申请实施例中，将指纹信号采集电路300包括电荷存储模块340的情况下，电荷测量模块320中包括的积分器定义为第二积分器322。

请参阅图21，本申请实施例中，第二积分器322的输入端与电荷存储模块340的输出端连接，在电荷存储模块340可以包括图19所示第二电容C2和第五开关器件M5的情况下，第二积分器322的输入端实际与第五开关器件M5的第二端连接。电荷存储模块340存储的充电电荷转移到第二积分器322时，积分器用于对接收到的充电电荷进行累积，获得目标电压信号。

同样，本申请实施例中，由于仅通过第二积分器322实现电荷测量模块320的基本设计，因此，能够进一步降低指纹信号采集电路300的设计复杂程度，从而进一步降低指纹信号采集电路300的设计成本。

请参阅图22，本申请实施例中，第二积分器322可以包括第二运算放大器A2、第三电容C3和第六开关器件M6。第二运算放大器A2的反向输入端与电荷存储模块340的输出端连接，第二运算放大器A2的正向输入端接入第二基准电压信号Vref2。第三电容C3的第一端与第二运算放大器A2的反向输入端连接，第三电容C3的第二端与第二运算放大器A2的输出端连接。第六开关器件M6的第一端与第二运算放大器A2的反向输入端连接，第六开关器件M6的第二端与第二运算放大器A2的输出端连接。在第一驱动电路312驱动第一激励信号U1为第一导电板311充电之前，第六开关器件M6闭合，对第三电容C3进行电压重置，以避免第三电容C3上携带的原始电荷量对目标电压信号产生影响，从而进一步提高指纹图像的准确度。在对第三电容C3进行电压重置之后，断开第六开关器件M6，等待第一信号发生器312发出第二激励信号U2。

其中，第三电容C3的容值可以是1Pf～100Pf。

第六开关器件M6可以是晶体管，例如，N沟道晶体管，当然，第六开关器件M6也可以是三极管。请结合图22和图23，以第六开关器件M6为第五N沟道晶体管M61为例，第五N沟道晶体管M61的漏极(D极)作为第六开关器件M6的第一端与第二运算放大器A2的反向输入端连接，第五N沟道晶体管M61的源极(S极)作为第六开关器件M6的第二端与第二运算放大器A2的输出端连接，第五N沟道晶体管M61的栅极(G极)作为第六开关器件M6的控制端，接入第七开关控制信号Cs7，用于控制第五N沟道晶体管M61漏极(D极)和源极(S极)的通断，也即，用于控制第六开关器件M6的通断。

第二基准电压信号Vref2可以是1.6V电位信号。

此外，需要说明的是，本申请实施例中，在电荷存储模块340包括图19所示第二电容C2和第五开关器件M5的情况下，在第一驱动电路312驱动第一激励信号U1为第一导电板311充电之前，在第六开关器件M6闭合，对第三电容C3进行电压重置的同时，也可以控制第五开关器件M5闭合，对第二电容C2进行电压重置。在对第二电容C2和第三电容C3进行电压重置之后，断开第五开关器件M5和第六开关器件M6，并等待第一信号驱动电路312发出第一激励信号U1，以避免第二电容C2上携带的原始电荷量对目标电压信号产生影响，从而进一步提高指纹图像的识别准确度。

进一步地，本申请实施例中，指纹信号采集电路300还可以包括比较器A3。请参阅图24(指纹信号采集电路300包括电荷存储模块340)和图25(指纹信号采集电路300不包括电荷存储模块340)，本申请实施例中，比较器A3的正向输入端与电荷测量模块320连接，用于接收电荷测量模块320发送的目标电压信号，比较器A3的反向输入端接入第三基准电压信号Vref3。比较器A3用于对目标电压信号和第三基准电压信号Vref3进行比较，当目标电压信号大于第三基准电压信号Vref3时，比较器A3的输出端发生电平翻转，而电平翻转所需时长则可以用于表征指纹像素。其中，第三基准电压信号Vref3可以是1.6V电位信号。

例如，电平翻转时长小于目标时长，则确定所表征的指纹像素为指纹携带体上的脊所对应的像素，若电平翻转时长大于目标时长，则确定所表征的指纹像素为指纹携带体上的谷所对应的像素。其中，目标时长可以根据相应得实验数据设定，例如，在实验阶段，可以通过指纹采集装置采集目标手指的指纹图像，获取指纹图像中所有指纹像素对应的电平翻转时长均值，作为目标时长，而比较器A3的输出端发生电平翻转所需时长可以通过在比较器A3的输出端连接数据计数器(图中未示出)，以记录比较器A3的输出端信号的时钟周期数实现，本申请实施例对此不作赘述。

本申请实施例中，基于比较器A3的设置，可以将线性量形式的目标电压信号转换为开关(高低电平)量，从而降低目标电压信号的识别难度，以进一步提高指纹图像的准确度。

结合以上描述，还需要说明的是，本申请实施例中，指纹信号采集电路300中每个电路模块的组成结构都可以合理的与指纹信号采集电路300中其他电路模块进行配合，以获得指纹信号采集电路300的不同实施方式。

例如，指纹信号采集单元310中第一信号驱动电路312包括第一开关器件M1和第二开关器件M2的方案可以与指纹信号采集单元310还包括预充电单元315，且预充电单元315包括第三开关器件M3的方案配合，获得指纹信号采集电路300的第一种可选的实施方式。

再例如，指纹信号采集单元310中第一信号驱动电路312包括第一开关器件M1和第二开关器件M2的方案，可以与电荷测量模块320包括第一积分器321，且第一积分器321包括第一运算放大器A1、第一电容C1和第四开关器件M4的方案配合，获得指纹信号采集电路300的第二种可选的实施方式。

又例如，指纹信号采集单元310中第一信号驱动电路312包括第一开关器件M1和第二开关器件M2的方案可以与指纹信号采集单元310还包括电荷存储模块340，且电荷存储模块340包括第二电容C2和第五开关器件M5的方案配合，获得指纹信号采集电路300的第三种可选的实施方式。

以下将结合图26、图27和图28，对本申请实施例中指纹信号采集电路300的一种可能的时序控制逻辑进行说明。

图26所示指纹信号采集电路300中，指纹信号采集单元310中包括的第一信号驱动电路312具有图7所示的组成结构，且第一信号驱动电路312中包括的第二开关器件M2直接作为预充电单元315，第三激励信号U3为Gnd信号，第二激励信号U2与第一激励信号U1相同，指纹信号采集单元310中的采集控制开关M0具有图11所示的组成结构，电荷存储模块340具有图20所示的组成结构，电荷测量模块320中包括的第二积分器322具有图23所示的组成结构，同时，指纹信号采集电路300还包括图24所示的比较器A3。

当检测到指纹携带体位于所述第一导电板上方(通常为由于人体接地，而本就携带于指纹携带体的地信号)时：

第1步：将第六开关控制信号Cs6置为高电位，以控制第四N沟道晶体管M51闭合，对第二电容C2进行电压重置，同时，将第七开关控制信号Cs7置为高电位，以控制第五N沟道晶体管M61闭合，对第三电容C3进行电压重置，此后，再将第六开关控制信号Cs6置为低电位，以控制第四N沟道晶体管M51断开，同时，将第七开关控制信号Cs7置为低电位，以控制第五N沟道晶体管M61断开；

第2步：将第二开关控制信号Cs2置为低电位，以控制第一P沟道晶体管M21闭合，对第一导电板311进行预充电，此后，再将第二开关控制信号Cs2置为高电位，以控制第一P沟道晶体管M21断开；

第3步：第一开关控制信号Cs1置为高电位，以控制第一N沟道晶体管M11闭合，为第一导电板311充电，此后，第一开关控制信号Cs1再置为低电位，以控制第一N沟道晶体管M11断开；

第4步：将第三开关控制信号Cs3置为高电位，以控制第二N沟道晶体管M01闭合，使第一导电板311上存储的充电电荷转移到第二电容C2上进行存储，此后，再将第三开关控制信号Cs3置为低电位，以控制第二N沟道晶体管M01断开；

第5步：将第二开关控制信号Cs2置为低电位，控制第一P沟道晶体管M21闭合，以清除第一导电板311上未转移到电荷测量模块320的剩余电荷，此后，再将第二开关控制信号Cs2置为高电位，以控制第一P沟道晶体管M21断开；

第6步：重复第2步到第5步，直至第二电容C2上存储有为第一导电板311进行目标数量次充电所获的充电电荷，也即，若目标数量次为N次，则重复上述第二步到第五步N-1次(第5步也可以在将第二开关控制信号Cs2置为低电位，控制第一P沟道晶体管M21闭合，以清除第一导电板311上未转移到电荷测量模块320的剩余电荷之后，继续保持第一P沟道晶体管M21的闭合状态，那么，第6步将只重复第3步到第5步)；

第7步：将第七开关控制信号Cs7置为高电位，以控制第五N沟道晶体管M61闭合，再次对第三电容C3进行电压重置，此后，再将第七开关控制信号Cs7置为低电位，以控制第五N沟道晶体管M61断开；

第8步：将第六开关控制信号Cs6置为高电位，以控制第四N沟道晶体管M51闭合，将第二电容C2上存储的充电电荷转移到电荷测量模块320，此后，再将第六开关控制信号Cs6置为低电位，以控制第四N沟道晶体管M51断开。

第二实施例

本申请实施例中，为获得完整的指纹图像，本申请提供一种指纹信号采集装置500，该指纹信号采集装置500设置有多个指纹信号采集电路300以及扫描控制模块350，其中，每一指纹信号采集电路300均为第一实施例中任一可选实施方式描述的指纹信号采集电路300，扫描控制模350与每一指纹信号采集单元310的第一信号驱动电路312的控制端以及采集控制开关M0的控制端连接。当检测到指纹携带体位于第一导电板311上方时，扫描控制模块350控制第一信号驱动电路312驱动第一激励信号U1为第一导电板311充电；并在第一导电板311充电结束后，扫描控制模块350控制第一信号驱动电路312断开，并控制采集控制开关M0闭合使得第一导电板311上存储的充电电荷转移到指纹信号采集单元310对应的电荷测量模块320中，从而实现指纹图像的识别。

进一步地，本申请实施例中，扫描控制模块350可以通过行选开关器件RW和列选开关器件CW控制多个指纹信号采集单元310中的至少一个目标指纹像素采集单元310与电荷测量模块320连通，具体为控制目标指纹信号采集单元310中的第一导电板311对应的采集控制开关M0来与电荷测量模块320连通，其中，行选开关器件RW和列选开关器件CW可以同为N沟道晶体管。

请结合图7、图11和图29，本申请实施例中，在指纹信号采集装置500中，指纹信号采集单元310中包括的第一信号驱动电路312具有图7所示的组成结构，且指纹信号采集单元310中的采集控制开关M0具有图11所示的组成结构的情况下，该指纹信号采集单元310中，第一信号驱动电路312中包括的第一开关器件M1可以等价于该指纹信号采集单元310所对应的行选开关器件RW，该指纹信号采集单元310中包括的采集控制开关M0可以等价于该指纹信号采集单元310所对应的列选开关器件CW。在此情况下，激励控制信号线UL用于在扫描控制模块350的控制作用下，与充电电源模块Vdd连通，用于提供第一激励信号U1。

以下，将结合图7、图11和图29，对本申请实施例中指纹信号采集装置500的一种可能的整体工作过程进行说明。

当检测到指纹携带体位于第一导电板311上方时，扫描控制模块350将第一行选控制信号线上RL1携带的电位拉高，第一行指纹信号采集单元310对应的行选开关器件RW闭合，在扫描控制模块350的控制作用下，第一激励控制信号线UL1与充电电源模块Vdd连通，用于提供第一激励信号U1，并作用到第一行指纹信号采集单元310包括的第一导电板311上，为第一行指纹信号采集单元310包括的第一导电板311充电。

此后，扫描控制模块350将第一列选控制信号线CL1上携带的电位拉高，第一列指纹信号采集单元310对应的列选开关器件CW闭合。由于前面仅完成了第一行指纹信号采集单元310包括的第一导电板311的充电行为，因此，在第一列指纹信号采集单元310对应的列选开关器件CW闭合之后，仅将第一行第一列指纹信号采集单元310中包括的第一导电板311上存储的充电电荷转移到电荷测量模块320。电荷测量模块320对接收到的充电电荷进行测量，获得用于表征第一行第一列指纹信号采集单元310所对应指纹像素的目标电压信号。

接着，再按照上述的控制原理，分别获得用于表征多个指纹信号采集单元310中，每个指纹信号采集单元310所对应指纹像素的目标电压信号，以便进一步获得完整的指纹图像。

作为一种可能的实施方式，为降低指纹采集装置300的电路设计成本，同时，为有效减少指纹信号采集装置500的结构大小，从而为实际应用提供更大的便利性，实际实施时，可以是多个指纹信号采集单元310中的至少两个指纹信号采集单元310对应一个电荷测量模块320。

作为另一种可能的实施方式，为较大程度的降低指纹信号采集装置500的电路设计成本，同时，更为有效减少指纹信号采集装置500的结构大小，本申请实施例中，指纹信号采集装置500也可以在设置有多个指纹信号采集单元310的基础上，仅设置一个扫描控制模块350，也即，指纹信号采集装置500包括的多个指纹信号采集单元310复用一个电荷测量模块320，具体如图29所示。

最后，还需要说明的是，本申请实施例中，在指纹信号采集装置500还包括电荷存储模块340的情况下，多个指纹信号采集单元310通过电荷存储模块340与电荷测量模块320连接，且扫描控制模块350用于控制多个指纹信号采集单元310中至少一个目标指纹信号采集单元310与电荷存储模块340连通，从而间接实现与电荷测量模块320连通的目的，具体参阅图30。

进一步地，本申请实施例提供的电子设备包括上述设计的指纹信号采集装置500，其中，该电子设备具体可以是智能手机、平板电脑、游戏设备等便携式移动计算设备，也可以是电子数据库、指纹锁具、汽车、银行自动柜员机(Automated Teller Machine，ATM)等其他设备，本申请实施例对此不作具体限制。

综上所述，对于本申请实施例提供的指纹信号采集装置500，由于第二导电板313的阻挡作用，第一导电板311与指纹信号采集装置500内部，或指纹信号采集装置500的应用环境中包括的其他电路元件之间不会产生寄生电容，因此，可以屏蔽指纹信号采集装置500内部，或指纹信号采集装置500的应用环境中包括的其他电路元件对第一导电板311的干扰信号。此外，在第一导电板311的充放电过程中，第二信号驱动电路314驱动第二激励信号U2作用到第二导电板313上，第一导电板311上存储的充电电荷则与指纹携带体和第一导电板311等效形成的充电电容Cf结构相关，具体到本申请实施例提供的指纹信号采集装置500，则与指纹携带体与第一导电板311之间的间隔距离相关，最终，通过采集控制开关M0控制第一导电板311上存储的充电电荷转移到电荷测量模块320之后，电荷测量模块320对接收到的充电电荷进行测量，获得的目标电压信号便能够准确的表征指纹像素，从而提高指纹图像的识别准确度。

本申请实施例提供的电子设备具有与上述指纹采集装置300相同的有益效果，此处不作赘述。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是机械上的固定连接、可拆卸连接或一体地连接，可以是电学上的电连接、通信连接，其中，通信连接又可以是有线通信连接或无线通信连接，此外，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅为本申请的部分实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (22)

1.一种指纹信号采集电路，其特征在于，包括指纹信号采集单元和电荷测量模块；

所述指纹信号采集单元包括第一导电板、第一信号驱动电路、第二导电板、第二信号驱动电路和采集控制开关，所述第一导电板的第一端与所述第一信号驱动电路连接，所述第一导电板的第二端通过所述采集控制开关与所述电荷测量模块连接，所述第二导电板位于所述第一导电板的第一侧，且与所述第一导电板存在间隔，所述第二导电板与所述第二信号驱动电路连接；

所述第一信号驱动电路用于驱动第一激励信号为所述第一导电板充电；

所述第二信号驱动电路用于驱动第二激励信号作用到所述第二导电板上；

所述采集控制开关用于控制所述第一导电板上存储的充电电荷转移到所述电荷测量模块。

2.根据权利要求1所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第一信号驱动电路包括第一开关器件；

所述第一开关器件的第一端与充电电源模块连接，所述第一开关器件的第二端与所述第一导电板的第一端连接；

所述充电电源模块提供所述第一激励信号。

3.根据权利要求2所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第一信号驱动电路和第二信号驱动电路共用所述充电电源模块。

4.根据权利要求2所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第一信号驱动电路还包括第二开关器件；

所述第二开关器件的第一端与公共接地端连接，所述第二开关器件的第二端与所述第一导电板的第一端连接。

5.根据权利要求1所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述指纹信号采集电路还包括第三信号驱动电路；

所述第三信号驱动电路的输入端接收第三激励信号，所述第三信号驱动电路的输出端连接至金属电极，所述金属电极设置在所述第一导电板的外围。

6.根据权利要求1所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述指纹信号采集电路还包括第三信号驱动电路，第三信号驱动电路的输入端接收第三激励信号，所述第三信号驱动电路的输出端与公共接地端连接。

7.根据权利要求5或6所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第三激励信号与所述第一激励信号不同。

8.根据权利要求5或6所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第三信号驱动电路位于所述第二导电板的下方。

9.根据权利要求1所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述指纹信号采集单元还包括预充电单元；

所述预充电单元与所述第一导电板的第二端连接；

其中，所述预充电单元用于在所述第一信号驱动电路驱动所述第一激励信号为所述第一导电板充电之前，对所述第一导电板进行预充电。

10.根据权利要求9所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述预充电单元包括第三开关器件；

所述第三开关器件的第一端与预充电信号供给端连接，所述第三开关器件的第二端与所述第一导电板的第二端连接。

11.根据权利要求1所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述电荷测量模块包括第一积分器；

所述采集控制开关的输入端与所述第一导电板连接，所述采集控制开关的输出端与所述第一积分器的输入端连接。

12.根据权利要求11所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第一积分器包括第一运算放大器、第一电容和第四开关器件；

所述第一运算放大器的反向输入端与所述采集控制开关的输出端连接，所述第一运算放大器的正向输入端接入第一基准电压信号；

所述第一电容的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第一电容的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接；

所述第四开关器件的第一端与所述第一运算放大器的反向输入端连接，所述第四开关器件的第二端与所述第一运算放大器的输出端连接。

13.根据权利要求1所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述指纹采集装置还包括电荷存储模块；

所述采集控制开关的输出端通过所述电荷存储模块与所述电荷测量模块连接。

14.根据权利要求13所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述电荷存储模块包括第二电容和第五开关器件；

所述第二电容的第一端分别与所述采集控制开关的输出端和所述第五开关器件的第一端连接，所述第二电容的第二端接地；

所述第五开关器件的第二端与所述电荷测量模块的输入端连接。

15.根据权利要求13所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述电荷测量模块包括第二积分器；

所述第二积分器的输入端与所述电荷存储模块的输出端连接。

16.根据权利要求15所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第二积分器包括第二运算放大器、第三电容和第六开关器件；

所述第二运算放大器的反向输入端与所述电荷存储模块的输出端连接，所述第二运算放大器的正向输入端接入第二基准电压信号；

所述第三电容的第一端与所述第二运算放大器的反向输入端连接，所述第三电容的第二端与所述第二运算放大器的输出端连接；

所述第六开关器件的第一端与所述第二运算放大器的反向输入端连接，所述第六开关器件的第二端与所述第二运算放大器的输出端连接。

17.根据权利要求1所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述指纹信号采集电路还包括比较器；

所述比较器的正向输入端与所述电荷测量模块连接，用于接收所述电荷测量模块发送的目标电压信号，所述比较器的反向输入端接入第三基准电压信号；

所述比较器的输出端在所述目标电压信号大于所述第三基准电压信号时发生电平翻转，且电平翻转所需时长用于表征指纹像素。

18.根据权利要求1～6、9～17中任一项所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第一信号驱动电路、第二信号驱动电路和所述电荷测量模块位于所述第二导电板的下方。

19.根据权利要求1～6、9～17中任一项所述的指纹信号采集电路，其特征在于，所述第一激励信号和第二激励信号相同。

20.一种指纹信号采集装置，其特征在于，包括扫描控制模块和多个指纹信号采集电路，其中，所述指纹信号采集电路为前述权利要求1-19中任一项所述的指纹信号采集电路；

所述扫描控制模块与每一所述指纹信号采集单元的第一信号驱动电路的控制端以及采集控制开关的控制端连接。

21.根据权利要求20所述的指纹信号采集装置，其特征在于，所述多个指纹信号采集电路的多个指纹信号采集单元复用一个电荷测量模块。

22.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求20～21中任意一项所述的指纹信号采集装置。

Images