TWM647051U - 指紋採集電路、指紋晶片及電子設備 - Google Patents

Abstract

本申請涉及一種指紋採集電路、指紋晶片及具有指紋晶片的電子設備。本申請中的指紋採集電路的第一金屬層與襯底層之間設置第二金屬層以將第一金屬層與襯底層進行隔離，第二金屬層在襯底層的投影覆蓋第一金屬層在襯底層的投影，從而消除第一金屬層與襯底層之間形成的寄生電容，並提高指紋信號的檢測準確度。此外，本申請中的圖元電路的輸出電壓與第一金屬層與襯底層之間形成的寄生電容無關，因此可以解決現有指紋採集電路中各圖元電路的寄生電容不一致的問題，以及避免了圖元電路的輸出電壓存在的溫漂現象。

Description

指紋採集電路、指紋晶片及電子設備

本申請涉及指紋識別技術領域，尤其涉及一種指紋採集電路、指紋晶片及具有指紋晶片的電子設備。

現有電容式指紋識別方案受外界干擾小，主動解鎖的體驗尤佳。然而，現有電容式指紋識別方案的指紋採集電路架構複雜，採集指紋信號時易受外界信號干擾，影響感測的準確性。例如，指紋採集電路中的圖元電路的金屬層與襯底層之間存在寄生電容，且寄生電容的溫度特性較差，此外，指紋採集電路中各圖元電路之間的寄生電容與四周環境相關，因此使得由圖元電路組成的圖元陣列感應電路的邊緣列的圖元電路檢測的資料存在差異、溫漂大、均勻性差、穿透性差等問題，使得實際輸出的有效指紋信號量變小，進而導致指紋採集電路感測指紋信號的準確性的下降。

有鑑於此，提供一種指紋採集電路、指紋晶片及具有指紋晶片的電子設備以解決指紋採集電路感測指紋信號的準確性下降的問題。

本申請一實施方式中提供一種指紋採集電路，包括圖元陣列感應電路，圖元陣列感應電路包括多個圖元電路，每一所述圖元電路包括第一金屬層、第二金屬層、襯底層，所述第一金屬層用於對手指指紋進行檢測，所述第二金屬層設置於所述第一金屬層及所述襯底層之間，所述第一金屬層與所述第二金屬層之間形成第一電容，所述第二金屬層在所述襯底層的投影覆蓋所述第一金屬層在所述襯底層的投影，從而將所述第一金屬層與所述襯底層進行隔離，所述第一金屬層被手指觸碰後生成指紋信號。

在本申請一實施方式中，所述指紋採集電路包括放大電路，所述放大電路與所述圖元電路連接，所述放大電路用於對所述指紋信號進行放大。

在本申請一實施方式中，所述圖元電路包括第一開關、第二開關、電阻，所述第一金屬層與所述電阻的一端連接，所述電阻的另一端藉由所述第一開關與第一參考電壓連接，及藉由所述第二開關與所述放大電路連接，所述 第二金屬層與浮動接地端連接。

在本申請一實施方式中，所述圖元電路包括開關切換電路，所述浮動接地端與所述開關切換電路連接，所述開關切換電路的輸出電壓為所述浮動接地端的電壓。

在本申請一實施方式中，所述開關切換電路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一輸出端、第二輸出端、第二電容，電源電壓VDD藉由所述第一MOS管、所述第二MOS管與接地端(GND)連接，所述電源電壓藉由所述第一MOS管與所述第一輸出端連接，所述電源電壓藉由所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管與所述第二輸出端連接，所述第一輸出端與所述第二輸出端藉由所述第二電容連接。

在本申請一實施方式中，所述放大電路包括運算放大器及回饋環路，所述運算放大器包括同相輸入端、反相輸入端及輸出端，所述同相輸入端與所述第一參考電壓相連接，藉由調整所述第一參考電壓來調整所述輸出端的輸出電壓，所述第一金屬層藉由所述第二開關與所述反相輸入端連接，所述輸出端藉由所述回饋環路與所述反相輸入端連接。

在本申請一實施方式中，所述回饋環路包括回饋電容、第一開關組及第二開關組，所述回饋電容的上極板藉由所述第一開關組的第一子開關與所述第二參考電壓連接，所述回饋電容的下極板藉由所述第一開關組的第二子開關與所述電源電壓連接，所述回饋電容的上極板藉由所述第二開關組的第一子開關與所述反相輸入端連接，所述回饋電容的下極板藉由所述第二開關組的第二子開關與所述輸出端連接，所述反相輸入端藉由所述第一開關組的第三子開關與所述輸出端連接。

在本申請一實施方式中，所述指紋採集電路還包括數模轉換電路，所述數模轉換電路提供所述第一參考電壓及所述第二參考電壓。

在本申請一實施方式中，所述指紋採集電路提供第一時序控制信號、第二時序控制信號、第三時序控制信號及第四時序控制信號，所述第一時序控制信號與所述第二時序控制信號為相位相差180°的時鐘信號，所述第三時序控制信號與所述第四時序控制信號是相位相差180°的非交疊時鐘信號，所述第一時序控制信號用於控制所述第一開關組的第一子開關、第二子開關、第三子開關的開合與關閉，所述第二時序控制信號用於控制所述第二開關組的第一子開關、第二子開關的開合與關閉，所述第三時序控制信號用於控制所述第一開關的開合與關閉，所述第四時序控制信號用於控制所述第二開關的開合與關閉。

在本申請一實施方式中，所述圖元陣列感應電路包括保護環，所述保護環位於所述圖元陣列感應電路的兩側，所述保護環連接浮動接地端的電壓。

在本申請一實施方式中，所述圖元陣列感應電路包括掃描電路，所述掃描電路與所述圖元陣列感應電路的每一行的所述圖元電路連接且位於所述圖元陣列感應電路的邊緣列的圖元電路的下方，所述掃描電路控制圖元陣列感應電路逐行或逐列掃描所述圖元電路，所述圖元電路連接浮動接地端的電 壓。

在本申請一實施方式中，所述圖元陣列感應電路包括多個圖元電路，每一圖元電路包括第一金屬層、第二金屬層、襯底層、及至少一第三金屬層，所述第一金屬層用於對手指指紋進行檢測，所述第二金屬層設置於所述第一金屬層及所述襯底層之間，所述第一金屬層與所述第二金屬層之間形成第一電容，所述第二金屬層在所述襯底層的投影覆蓋所述第一金屬層在所述襯底層的投影，從而將所述第一金屬層與所述襯底層進行隔離，所述至少一第三金屬層設置在所述第一金屬層與所述第二金屬層之間，所述至少一第三金屬層中至少有一層在所述襯底層的投影覆蓋所述第一金屬層在所述襯底層的投影，所述第一金屬層被手指觸碰後生成指紋信號。本申請的實施例還提供一種指紋晶片，所述指紋晶片集成上述的指紋採集電路。

本申請的實施例還提供一種電子設備，所述電子設備採用上述提供的指紋晶片。

本申請本在第一金屬層與襯底層之間設置第二金屬層以將第一金屬層與襯底層進行隔離，第二金屬層在襯底層的投影覆蓋第一金屬層在襯底層的投影，以消除第一金屬層與襯底層之間形成的寄生電容，提高指紋信號的檢測準確度。此外，本申請中的圖元電路的輸出電壓與第一金屬層與襯底層之間形成的寄生電容無關，因此可以解決現有指紋採集電路中各圖元電路的寄生電容不一致的問題，以及克服了圖元電路的輸出電壓存在的溫漂現象。

1231:第一金屬層

1232:第二金屬層

GND:接地端

Cfinger:第一寄生電容

Cpex:第二寄生電容

C2:第一電容

NVSS:浮動接地端

1:指紋採集電路

11:數模轉換電路

12:圖元陣列感應電路

13:放大電路

14:緩衝器

15:模數轉換電路

121:圖元電路

1211:第一金屬層

1212:第二金屬層

1213:第三金屬層

1214:走線層

1215:襯底層

1218:電阻

21:第一電容

22:第二電容

1234:襯底層

VDC_OS:第二參考電壓

VREF:第一參考電壓

rst_a1:第一子開關

rst_a2:第二子開關

rst_a3:第三子開關

rst_b1:第一子開關

rst_b2:第二子開關

1311:同相輸入端

1312:反相輸入端

131:運算放大器

1313:輸出端

VOUT:輸出電壓

CFB:回饋電容

VDD:電源電壓

132:回饋環路

φ11:第一子開關

φ12:第二子開關

φ13:第三子開關

φ21:第一子開關

φ22:第二子開關

φ23:第三子開關

Reset_a:第一時序控制信號

Reset_b:第二時序控制信號

φ1:第三時序控制信號

φ2:第四時序控制信號

126:保護環

127:掃描電路

P1、P6、P2、P3、P4、P5:圖元電路

Cp1:寄生電容

Cp2:寄生電容

124:電阻

125:開關切換電路

23:圖元電路1

1251:第一MOS管

1252:第二MOS管

1253:第三MOS管

1254:第一輸出端

1255:第二輸出端

1256:電容

12511:第一極

12512:第二極

12513:第三極

Tx:外設狀態控制信號

TX_P:第一狀態控制信號

TX_N1:第二狀態控制信號

12521:第一極

12522:第二極

12523:第三極

12531:第一極

12532:第二極

12533:第三極

TX_N2:第三狀態控制信號

NVD:輸出電壓

NVS:輸出電壓

圖1為本申請一實施方式中指紋採集電路的系統框圖。

圖2為本申請一實施方式中圖元陣列感應電路與放大電路連接的示意圖。

圖3為本申請一實施方式中圖元電路的電路結構圖。

圖4為本申請一實施方式中圖元電路各層佈局的結構示意圖。

圖5為本申請一實施方式中圖元電路各層佈局的俯視圖。

圖6為圖5中沿I-I線的剖視圖。

圖7為本申請一實施方式中放大電路的結構示意圖。

圖8為本申請一實施方式中圖元電路與放大電路連接的結構示意圖。

圖9為本申請一實施方式中指紋採集電路進行指紋採集的開關時序圖。

圖10為本申請一實施方式中指紋採集電路在起始階段的電路示意圖。

圖11為本申請一實施方式中指紋採集電路在掃描階段的電路示意圖。

圖12為本申請一實施方式中圖元陣列感應電路的電路結構及對應電路驅動電壓圖。

圖13為本申請另一實施方式中圖元陣列感應電路的電路結構圖。

圖14為本申請另一實施方式中手指按壓前、後圖元電路的變化示意圖。

圖15為本申請一實施例中圖元電路的結構示意圖。

圖16為本申請一實施方式中開關切換電路的結構示意圖。

圖17為本申請一實施方式中外設狀態控制信號、第一至第三狀態控制信號的控制時序圖。

圖18為本申請一實施方式中開關切換電路在不同狀態控制信號下的示意圖。

圖19為本申請一實施方式中圖元電路進行積分的時序圖。

圖20為本申請一實施方式中圖元陣列感應電路與放大電路的連接示意圖。

圖21為本申請另一實施方式中圖元陣列感應電路的電路結構圖。

圖22為本申請另一實施方式中圖元電路各層佈局的俯視圖。

圖23為圖22中沿II-II線的剖視圖。

為了能夠更清楚地理解本申請實施例的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本申請進行詳細描述。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施方式中的特徵可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本申請實施例，所描述的實施方式是本申請一部分實施方式，而不是全部的實施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本申請實施例的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。在本申請的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本申請實施例。

請參考圖1，所示為本申請一實施方式中指紋採集電路1的系統框圖。本實施方式中，指紋採集電路1包括數模轉換電路11、圖元陣列感應電路12、放大電路13、緩衝器14及模數轉換電路15。數模轉換電路11與圖元陣列感應電路12相連接，用於為圖元陣列感應電路12提供參考電壓。本實施方式中，數模轉換電路11能夠為圖元陣列感應電路12提供第一參考電壓V_REF及第二參考電壓V_{DC_OS}。圖元陣列感應電路12按照一定的時序控制進行掃描以檢測使用者的指紋信號。放大電路13與圖元陣列感應電路12相連接，用於對檢測出的指紋信號進行放大處理。緩衝器14與放大電路13相連接，用於提高放大後的指紋信號的驅動能力。模數轉換電路15與暫存器14連接，用於將放大後的指紋信號進行數模轉換並輸出。本實施方式中，由於數模轉換電路11、緩衝器14及模數轉換電路15為本領域現有的電路結構，且本申請並未對數模轉換電路11、緩衝器14及模數轉換電路15的電路結構進行改進。本申請對數模轉換電路11、緩衝器14及模數轉換電路15不作詳細介紹，如下僅對本申請的圖元陣列感應電路12及放大電路13的改進方案作具體描述。

請參考圖2所示，為本申請一實施方式中圖元陣列感應電路12與放大電路13連接的示意圖。本實施方式中，圖元陣列感應電路12包括m行n列的圖元電路121(Pixel)組成的感測器矩陣陣列(Sensor Array)，其中，m，n為正整數。本實施方式中，放大電路13為積分電路。本實施方式中，放大電路13的數量與 感測器陣列的列數相同。例如，感測器陣列包括n列的圖元電路121，則放大電路13的數量為n。本實施方式中，所述感測器陣列中每列的圖元電路121連接同一個放大電路13，且不同列的圖元電路121連接不同的放大電路13。

在一實施方式中，指紋採集電路1工作時按照一定的時序控制對圖元陣列感應電路12進行掃描動作和資料讀出，通常圖元陣列感應電路12中每列的圖元電路121連接同一個放大電路13。在指紋採集電路1進行掃描時，對每一行的圖元電路121同時進行積分並按照行順序依次進行掃描，直至掃完所有行。經過放大電路13的指紋信號輸入緩衝器14，並最終送入模數轉換電路15進行量化處理。

本實施方式中，由於圖元陣列感應電路12中每個圖元電路121的結構及工作原理相同，本申請只介紹單一圖元電路121的電路結構。

請參考圖3，所示為本申請一實施方式中圖元電路121的電路結構圖。圖元電路121包括第一金屬層1211、第二金屬層1212、第三金屬層1213、走線層1214、襯底層1215。本實施方式中，第一金屬層1211用於對使用者的指紋進行檢測。當使用者的手指觸摸到第一金屬層1211時，由於人體本身是良導體，可以看作是接地端GND，使用者的手指與第一金屬層1211的有效接觸面積內形成第一寄生電容C_finger並將第一寄生電容C_finger信號作為檢測手指指紋的指紋信號。本實施方式中，手指指紋的紋穀和紋脊到第一金屬層1211的距離有差異，第一寄生電容C_finger的大小隨之產生差異，因此將第一寄生電容C_finger作為檢測手指指紋的指紋信號。本實施方式中，信號差異是紋穀和紋脊在第一寄生電容C_finger上產生的的電荷變化量。

手指觸摸第一金屬層1211後，第一金屬層1211與接地端GND產生C_finger，並且第一金屬層1211與襯底層1215之間還會形成第二寄生電容C_pex，從而第一金屬層1211到襯底層1215的總寄生電容C_top=C₁₁+C₂₂，其中C₁₁為第一寄生電容C_finger，C₂₂為第二寄生電容C_pex。這樣從第一金屬層1211l感測到的電容不僅僅有第一寄生電容C_finger，還會有第二寄生電容C_pex。而要提高指紋檢測精度會希望第一寄生電容C_finger無限接近於寄生總電容C_top，第二寄生電容C_pex越接近於零越好。為了降低第二寄生電容C_pex對指紋的檢測精度的影響，本申請在第一金屬層1211與襯底層1215之間設置第二金屬層1212及第三金屬層1213以將第一金屬層1211與襯底層1215進行隔離，第二金屬層1212和第三金屬層1213在襯底層1215的投影覆蓋第一金屬層1211在襯底層1215的投影，以消除第一金屬層1211與襯底層1215之間形成的第二寄生電容C_pex，提高指紋信號的檢測準確度。具體地，第一金屬層1211與第二金屬層1212間隔設置，且第一金屬層1211與第二金屬層1212之間形成第一電容21。第一金屬層1211與第三金屬層1213間隔設置，且第一金屬層1211與第三金屬層1213之間形成第二電容22。參考圖4，所示為本申請一實施方式中圖元電路121各層佈局的結構示意圖。圖4中，從上到下分別是第一金屬層1211、第二金屬層1212、第三金屬層1213、襯底層1215。參考圖5，所示為本申請一實施方式中圖元電路121各層佈局的俯視圖。請一併參考圖6，所示為圖5中沿I-I線的剖視圖。第二金屬層1212位於第一金屬層1211的下方，第三 金屬層1213位於第二金屬層1212的下方。第二金屬層1212和第三金屬層1213在襯底層1215的投影覆蓋第一金屬層1211在襯底層1215的投影。所述走線層1214位於第二金屬層1212與襯底層1215之間。圖元電路121的器件和走線可設置在走線層1214及第二金屬層1212，或圖元電路121的器件和走線全部在走線層1214進行佈線。

參考圖7，所示為現有技術中放大電路13的結構示意圖。本實施方式中，放大電路13用於對指紋採集電路1檢測到的指紋信號進行放大。參考圖7，所示為本申請一實施方式中放大電路13的結構示意圖。

本實施方式中，放大電路13包括運算放大器131及回饋環路132。運算放大器131包括同相輸入端1311、反相輸入端1312及輸出端1313。同相輸入端1311與第一參考電壓V_REF相連接。輸出端1313藉由回饋環路132與反相輸入端1312連接。

本實施方式中，回饋環路132包括回饋電容C_FB、第一開關組及第二開關組。第一開關組包括第一子開關rst_a1、第二子開關rst_a2、第三子開關rst_a3。第二開關組包括第一子開關rst_b1、第二子開關rst_b2。回饋電容C_FB的上極板藉由第一開關組的第一子開關rst_a1與第二參考電壓V_{DC_OS}連接。回饋電容C_FB的下極板藉由第一開關組的第二子開關rst_a2與電源電壓VDD連接。回饋電容C_FB的上極板藉由第二開關組的第一子開關rst_b1與反相輸入端1312連接。回饋電容C_FB的下極板藉由第二開關組的第二子開關rst_b2與輸出端連接1313。反相輸入端1312還藉由第一開關組的第三子開關rst_a3與輸出端1313連接。

參考圖8，所示為本申請一實施方式中圖元電路121與放大電路13連接的結構示意圖。圖元陣列感應電路12還包括第三開關組、第四開關組及電阻1218。第三開關組包括第一子開關φ11、第二子開關φ12、第三子開關φ13。第四開關組包括第一子開關φ21、第二子開關φ22、第三子開關φ23。第一金屬層1211與第二金屬層1212連接並形成第一電容21。第二金屬層1212藉由第三開關組的第一子開關φ11與電源電壓V_DD連接，第二金屬層1212藉由第四開關組的第一子開關φ21與接地端GND連接。

第一金屬層與第三金屬層1213連接並形成第二電容22。第三金屬層1213藉由第三開關組的第二子開關φ12與電源電壓V_DD連接，藉由第四開關組的第二子開關φ22與第一參考電壓V_REF連接。

第一金屬層1211藉由第三開關組的第三子開關φ13與電源電壓VDD連接及藉由所述第四開關組的第三子開關φ23與放大電路連接13連接。具體地，第一金屬層1211與電阻1218的一端連接。電阻1218的另一端藉由第三開關組的第三子開關φ13與電源電壓VDD連接，及藉由第四開關組的第二子開關φ22與放大電路13連接。

請參考圖9，為本申請一實施方式中指紋採集電路1進行指紋採集的開關時序圖。指紋採集電路1提供第一時序控制信號Reset_a、第二時序控制信號Reset_b、第三時序控制信號φ1及第四時序控制信號φ2。第一時序控制信號 Reset_a與第二時序控制信號Reset_b是相位相差180°的時鐘信號。第三時序控制信號φ1與第四時序控制信號φ2是相位相差180°的非交疊時鐘信號。

第一時序控制信號Reset_a用於控制第一開關組的第一子開關rst_a1、第二子開關rst_a2、第三子開關rst_a3的開合與關閉。第一開關組的第一子開關rst_a1、第二子開關rst_a2、第三子開關rst_a3的開合與關閉的時序完全相同。第二時序控制信號Reset_b用於控制第二開關組的第一子開關rst_b1、第二子開關rst_b2的開合與關閉。第二開關組的第一子開關rst_b1、第二子開關rst_b2的開合與關閉的時序完全相同。第三時序控制信號φ1用於控制第三開關組的第一子開關φ11、第二子開關φ12、第三子開關φ13的開合與關閉。第三開關組的第一子開關φ11、第二子開關φ12、第三子開關φ13的開合與關閉的時序相同。第四時序控制信號φ2用於控制第四開關組的第一子開關φ21、第二子開關φ22、第三子開關φ23的開合與關閉。第四開關組的第一子開關φ21、第二子開關φ22、第三子開關φ23的開合與關閉的時序相同。

下面結合圖8及圖9具體描述本申請的指紋採集電路1的工作過程。該工作過程包括以下幾個階段。

(a)起始階段，第一時序控制信號Reset_a為高電平，第二時序控制信號Reset_b為低電平(參考圖9)，參考圖10，此時第一開關組的第一子開關rst_a1、第二子開關rst_a2、第三子開關rst_a3同時導通，第二開關組的第一子開關rst_b1、第二子開關rst_b2同時斷開。運算放大器的輸出端1313連接反相輸入端1312，運算放大器131為緩衝器(buffer)結構，運算放大器131的反相輸入端1312的電壓等於第一參考電壓V_REF。回饋電容C_FB的上極板連接第二參考電壓V_{DC_OS}，下極板接電源電壓VDD，回饋電容C_FB電壓根據公式V _CFB1=V _DD -V _{DC_OS} 計算得到，其中，V_CFB1表示回饋電容C_FB兩端電壓。回饋電容C_FB的電荷根據公式Q _CFB1=C _FB *(V _DD -V _{DC_OS} )計算得到，其中，C_FB為回饋電容C_FB的電容量，Q_CFB1為回饋電容C_FB的電荷量，V_{DC_OS}為第二參考電壓。

(b)掃描階段，第一時序控制信號Reset_a為低電平，第二時序控制信號Reset_b為高電平(參考圖9)，參考圖11，此時第一開關組的第一子開關rst_a1、第二子開關rst_a2、第三子開關rst_a3同時斷開，第二開關組的第一子開關rst_b1、第二子開關rst_b2同時導通。回饋電容C_FB的上極板連接運算放大器131的反相輸入端1312，下極板連接運算放大器131的輸出端1313。回饋電容C_FB的電壓根據公式V _CFB2=V _OUT -V _REF 計算得到，其中，V_OUT為表示運算放大器131的輸出端1313的輸出電壓，V_REF為第一參考電壓。回饋電容C_FB的電荷根據公式Q _CFB2=C _FB *(V _OUT -V _REF )計算得到。

由於回饋電容C_FB的電荷在起始階段及掃描階段沒有變化，所以運算放大器131的輸出端1313的輸出電壓根據公式V _OUT =V _REF +V _DD -V _{DC_OS} 計算得到。根據電荷守恆定律，回饋電容C_FB的電荷根據公式Q _CFB =Q _CFB1+Q _CFB2=C _FB *(V _DD -V _{DC_OS} )+C _FB *(V _OUT -V _REF )計算得到。

(c)預充電階段，第三時序控制信號φ1為高電平(參考圖9)， 第三開關組的第一子開關φ11、第二子開關φ12、第三子開關φ13同時導通。第四時序控制信號φ2為低電平，第四開關組的第一子開關φ21、第二子開關φ22、第三子開關φ23同時斷開，第一電容21、第二電容22、第一寄生電容C_finger連接電源電壓VDD，第一金屬層1211與運算放大器131斷開，第一金屬層1211的電荷藉由公式Q ₁=(C _finger+C _pex )×V _DD 計算得到，其中，C_finger為第一寄生電容C_finger的 電容，Q1為第一金屬層1211的電荷，C_pex為第二寄生電容。

(d)電荷轉移階段，第三時序控制信號φ1由高電平轉變為低電平(參考圖9)，第三開關組的第一子開關φ11、第二子開關φ12、第三子開關φ13同時斷開。第四時序控制信號φ2由低電平轉變為高電平，第四開關組的第一子開關φ21、第二子開關φ22、第三子開關φ23同時導通。第三子開關φ23導通時，運算放大器131的反相輸入端1312藉由第三子開關φ23連接至第一金屬層1211，運算放大器131的輸出端1313和反相輸入端1312藉由回饋電容C_FB連接，構成回饋結構。運算放大器131的反相輸入端1312的電壓等於同相輸入端1311的電壓，即第一金屬層1211的電壓為第一參考電壓V_REF。第二子開關φ22由斷開轉為導通狀態，第三金屬層1213的電壓為第一參考電壓V_REF，因為第一金屬層1211和第三金屬層1213的電壓均為V_REF，第一金屬層1211和第三金屬層1213構成的第二電容22沒有電荷轉移。第四開關組的第一子開關φ21由斷開轉為導通狀態，第二金屬層1212連接接地端GND，第一金屬層1211到接地端GND的總寄生電容為C ₂+C _finger +C _pex ，其中C₂為第一電容21的電容。總寄生電容的電荷量根據公式Q ₂=V _REF *(C ₂+C _finger +C _pex )計算得到。第三子開關φ23導通之前，運算放大器131的反相輸入端1312的電荷量根據公式Q _CFB =C _FB *(V _DD -V _{DC_OS} )+C _FB *(V _OUT -V _REF )計算得到。第三子開關φ23導通後，總寄生電容的電荷量Q ₂=V _REF *(C ₂+C _finger +C _pex )+(V _DD -V _{DC_OS} )* C _FB +(V _REF -V _OUT )* C _FB 。根據電荷守恆定律，Q ₁=Q ₂，則計算得到運算放大器131的輸出端1313的輸出電壓

經過N次積分，指紋信號量得到放大，有效地提高信號採集的靈敏度。運算放大器131的輸出端1313的輸出電壓為：

本實施方式中，理想情況下，圖元陣列感應電路12在無手指按壓(空掃)時，希望

，無論N的大小，V_OUT不隨積分次數N的變化而變化，輸出端1313的輸出電壓則為固定值V _OUT =(V _DD -V _{DC_OS} +V _REF )，與第一寄生電容C_finger無關。圖元陣列感應電路12在受到手指按壓(正常掃描)時，能夠檢測到C_finger的變化量，從而使得輸出端1313的輸出電壓V_OUT值隨N的增大而增大。本實施方式中，當V_DD、V_REF 確定，藉由C₂的大小來補償C_finger與C_pex，可以使式中的

項式近似為0。從而減少Cpex對指紋採集電路感測指紋信號的影像，提高指紋信號的檢測的準確性。

然而，上述方案還存在如下的技術問題。

(1)各圖元電路的輸出電壓V_OUT值存在差異。

圖元陣列感應電路12中位於不同列的圖元電路121的輸出電壓V_OUT值差異較大。參考圖12，圖元陣列感應電路12包括保護環126及掃描電路127。保護環126是由圖元陣列感應電路12中電路板的有源區、過孔、通孔和金屬層按照一定的規則疊加組成。所述掃描電路127控制圖元陣列感應電路12逐行掃描圖元電路121。所述保護環126位於圖元陣列感應電路12的兩側。所述掃描電路127與圖元陣列感應電路12中每一行的圖元電路121連接。所述圖元電路121、保護環126及掃描電路127位於同一平面內。圖元陣列感應電路12在藉由掃描電路127掃描第三行的圖元電路121時，由於第三行當前列的積分動作，圖元電路121的中第一金屬層1211、第二金屬層1212、第三金屬層1213、襯底層1215的電壓在不斷切換，圖元陣列感應電路12中其餘圖元電路121由於沒有被選中，均保持固定電位，保護環126一直維持在低電位。然而，對於中間列的圖元電路P2、P3、P4、P5，其周圍的圖元電路的電位變化是一致的，然而，對於邊緣列的圖元電路P1、P6與保護環126及DMUX電路相鄰，保護環126及DMUX電路的電位不隨積分動作變化。因此邊緣列的圖元電路P1、P6和中間列的圖元電路P2、P3、P4、P5經過N次積分過後，圖元電路輸出的VOUT值會產生一定的差異。

參考圖13，由於圖元陣列感應電路12內部的結構關係，圖元陣列感應電路12的中間列的圖元電路P2、P3、P5、P6的寄生電容C_pex與邊緣列的圖元電路P1、P6的寄生電容C_pex也存在差異，尤其是在經過N次積分，導致邊緣列的圖元電路P1、P4的輸出電壓V_OUT值與中間列的圖元電路P2、P3、P5、P6的輸出電壓V_OUT值差異更為明顯。

(2)各圖元電路的寄生電容C_pex不一致。

圖元電路的寄生電容C_pex是圖元電路的第一金屬層1211與襯底層1215形成的，在工藝上很難保證每個圖元電路的寄生電容C_pex是完全一致的。

(3)圖元電路的輸出電壓V_OUT值存在溫漂現象。

由於圖元電路的寄生電容C_pex存在溫漂現象，導致圖元電路的輸出電壓V_OUT值也存在溫漂現象。

(4)圖元電路的穿透能力差。

參考圖14的(a)，圖元電路P1、P2、P3代表相鄰的3個圖元電路。考慮電容是非理想狀態，在無手指按壓時，圖元電路P1、P2之間存在固定的寄生電容Cp1，當有手指按壓時，P1、P2、P3之間的電場線的一部分會損失掉，因此Cp2<Cp1，即按壓後圖元電路的寄生電容C_pex變小。

參考圖14的(a)，按壓前圖元電路的寄生電容為Cp1。參考圖14的(b)，按壓後圖元電路的寄生電容為C_finger+Cp2，按壓前後圖元電路的寄生電容 上的電容變化量△C=C_finger+Cp2-Cp1，且C_finger+Cp2-Cp1<C_finger，因此實際檢測到的手指電容C_finger+Cp2-Cp1小於實際手指電容C_finger。

針對上述技術問題，本申請提供一圖元電路123。參考圖15，所示為本申請一實施例中圖元電路123的結構示意圖。所述圖元電路123包括第一金屬層1231、第二金屬層1232、襯底層1234(請一併參考圖23)。本實施方式中，第一金屬層1231用於對使用者的指紋進行檢測。當使用者的手指觸摸到第一金屬層1231時，由於人體本身是良導體，可以看作是接地端GND，使用者的手指與第一金屬層1231的有效接觸面積內形成第一寄生電容C_finger並將第一寄生電容C_finger信號作為檢測手指指紋的指紋信號。本實施方式中，手指指紋的紋穀和紋脊到第一金屬層1231的距離有差異，第一寄生電容C_finger的大小隨之產生差異，因此將第一寄生電容C_finger作為檢測手指指紋的指紋信號。本實施方式中，指紋信號為第一寄生電容C_finger的電荷量。

手指觸摸第一金屬層1231後，第一金屬層1231與接地端GND產生C_finger，並且第一金屬層1231與襯底層1234(參考圖23)之間形成第二寄生電容C_pex，從而第一金屬層1231到襯底層1234的總寄生電容C_top=C_finger+C_pex。這樣從第一金屬層1231感測到的電容不僅僅有第一寄生電容C_finger，還會有第二寄生電容C_pex。而要提高指紋檢測精度會希望第一寄生電容C_finger無限接近於寄生總電容C_top，第二寄生電容C_pex越接近於零越好。為了降低第二寄生電容C_pex對指紋的檢測精度的影響，本申請在第一金屬層1231與襯底層1234之間設置第二金屬層1232以將第一金屬層1231與襯底層1234進行隔離，第二金屬層1232在襯底層1234的投影覆蓋第一金屬層1231在襯底層1234的投影，以消除第一金屬層1231與襯底層1234之間形成的第二寄生電容C_pex，提高指紋信號的檢測準確度。具體地，第一金屬層1231與第二金屬層1232間隔設置，且第一金屬層1231與第二金屬層1232之間形成第一電容C₂。

圖20提出本實施方式的一種具體指紋檢測電路，本實施方式中，第一金屬層1231與視為接地端GND的入體形成第一寄生電容C_finger。第一金屬層1231與第二金屬層1232連接(電氣連接)並形成第一電容C₂。圖元電路123還包括第一開關φ31、第二開關φ32、電阻124及開關切換電路125(參考圖16)。第一金屬層1231與電阻124的一端連接。電阻124的另一端藉由第一開關φ31與參考電壓VREF連接，及藉由第二開關φ32與放大電路13連接。本實施方式中，放大電路13用於對指紋採集電路1檢測到的指紋信號進行放大，放大電路13的具體電路結構請參考圖7或圖20中的放大電路13的電路結構。圖20中第二金屬層1232與浮動接地端NVSS連接。浮動接地端NVSS與開關切換電路125連接。開關切換電路125的輸出電壓作為所述浮動接地端NVSS的電壓。

參考圖16，所示為本申請一實施方式中開關切換電路125的結構示意圖。所述開關切換電路125的輸出電壓在第一電壓與第二電壓之間進行切換。所述第一電壓為接地端電壓，例如為0，所述第二電壓為VTX參考電壓，例如為電源電壓VDD。本實施方式中，所述開關切換電路125包括第一MOS管1251、第二MOS管1252、第三MOS管1253、第一輸出端1254、第二輸出端1255、電容1256。 所述電源電壓VDD藉由第一MOS管1251、第二MOS管1252與接地端GND連接。所述電源電壓VDD藉由第一MOS管1251與第一輸出端1254連接。所述電源電壓VDD藉由第一MOS管1251、第二MOS管1252、第三MOS管1253與第二輸出端1255連接。在本申請一實施方式中，所述第一MOS管1251為P溝道MOS管，所述第二MOS管1252、第三MOS管1253為N溝道MOS管。所述電源電壓VDD與第一MOS管1251的第一極12511連接。所述第一MOS管1251的第二極12512與第一輸出端1254連接。所述第一MOS管1251的第三極12513與第一狀態控制信號TX_P連接。

所述第一MOS管1251的第二極12512與所述第二MOS管1252的第一極12521連接。所述第二MOS管1252的第二極12522分別與接地端GND、第三MOS管1253的第一極12531連接。所述第二MOS管1252的第三極12523與第二狀態控制信號TX_N1連接。所述第三MOS管1253的第二極12532與所述第二輸出端1255。所述第三MOS管1253的第三極12533與第三狀態控制信號TX_N2連接。所述第一輸出端1254與第二輸出端1255藉由電容1256連接。

在本申請一實施方式中，所述開關切換電路125受外設狀態控制信號Tx的控制。在外設狀態控制信號Tx的一個週期中，前半個週期，電容1256利用電源電壓VDD/接地端電壓充電，後半個週期電容1256為開關切換電路125供電。參考圖17，所示為外設狀態控制信號、第一至第三狀態控制信號的控制時序圖。當外設狀態控制信號TX=0時，電源電壓VDD/接地端電壓為電容1256充電，電容1256兩端電壓為電源電壓VDD/接地端電壓；當外設狀態控制信號TX=1時，使電容1256兩端與電源電壓VDD/接地端電壓斷開，第一輸出端1254藉由第二MOS管1252連接至接地端GND，利用電容1256上電壓不能突變的特性，電容1256兩端電壓切換至0電壓/-電源電壓VDD。需要說明的是，在外設狀態控制信號TX切換過程中，為避免電源電壓VDD輸入端與接地端GND暫態導通，需設置非交疊時間，並遵循以下原則：電容1256充電過程中，先斷開第二MOS管1252，再導通第一MOS管1251，最後導通第三MOS管1253；在電容1256放電過程中：先斷開第三MOS管1253，再斷開第一MOS管1251，最後導通第二MOS管1252。

參考圖18的(a)，當外設狀態控制信號TX為0且第一狀態控制信號TX_P為0，第二狀態控制信號TX_N1為0，第三狀態控制信號TX_N2為1時，第一MOS管1251、第三MOS管1253導通，第二MOS管1252斷開，第一輸出端1254的輸出電壓NVD為電源電壓VDD，第二輸出端1255的輸出電壓NVS為0電壓。參考圖18的(b)，當外設狀態控制信號TX為1且第一狀態控制信號TX_P為1，第二狀態控制信號TX_N1為1，第三狀態控制信號TX_N2為0時，第一MOS管1251、第三MOS管1253斷開，第二MOS管1252導通，第一輸出端1254的輸出電壓NVD為0電壓，第二輸出端1255的輸出電壓NVS為電源電壓VDD的負值。

參考圖19，所示為本申請一實施方式中指紋檢測電路進行積分的時序圖。其中第三時序控制信號φ1用於控制第一開關φ31從而控制第一寄生電 容C_finger預充電。第四時序控制信號φ2用於控制第二開關φ32從而控制電荷轉移。本實施方式中，第三時序控制信號φ1和第四時序控制信號φ2是相位相差180°的非交疊時鐘信號。第一時序控制信號Reset_a及第二時序控制信號Reset_b請參照前述描述，其中Int_en為使能信號。參考圖20，所示為本申請一實施方式中圖元電路123與放大電路13的連接示意圖。本實施方式中，圖元電路123藉由第二開關φ32與放大電路13連接。圖元電路123與放大電路13的具體結構請參考前述內容。

下面結合圖19及圖20具體描述本申請的指紋採集電路1的工作過程。該工作過程包括起始階段、掃描階段、預充電階段、電荷轉移階段。其中，起始階段及掃描階段請參考前述描述的內容。下面具體描述指紋採集電路1在預充電階段、電荷轉移階段的工作過程。

(1)預充電階段，開關切換電路125的第二輸出端1255的輸出電壓NVS為接地端電壓，第三時序控制信號φ1為高電平，第四時序控制信號φ2為低電平，所述第一開關φ31導通，所述第二開關φ32關閉。圖元電路123的第一金屬層1231連接參考電壓V_REF，圖元電路123的第二金屬層1232與接地端GND，第一金屬層1231與放大電路13斷開，第一金屬層1231的總寄生電荷表示為Q ₁=(C _finger+C _pex+C ₂)×V _REF ，其中C_finger為第一寄生電容，C_finger中包含了指紋資訊，C_pex為第一金屬層1231與襯底層1234之間的寄生電容，C₂為第一金屬層1231與第二金屬層1232的寄生電容。

(2)電荷轉移階段，第三時序控制信號φ1由高電平轉變為低電平，第四時序控制信號φ2由低電平轉變為高電平。此時，所述第一開關φ31關閉，所述第二開關φ32導通，放大電路13的反相輸入端1312藉由第二開關φ32連接至第一金屬層1231，放大電路13的輸出端1313和反相輸入端1312藉由回饋電容C_FB連接連接，構成回饋結構。反相輸入端1312的電壓等於放大電路13的同相輸入端1311的電壓，即參考電壓VREF。由於第四時序控制信號φ2由斷開轉為導通狀態，第二金屬層1232連接開關切換電路125的第二輸出端1255。第一寄生電容C_finger連接地端GND，此時開關切換電路125的第二輸出端1255的輸出電壓NVS為電源電壓VDD的負值，標記為-VTX。第一金屬層1231和第二金屬層1232之間的第一電容C₂連接開關切換電路125的第二輸出端1255。第四時序控制信號φ2由斷開轉為導通狀態時，第二金屬層1232連接開關切換電路125的第二輸出端1255，第一金屬層1231的總寄生電荷表示為Q ₂=(V _REF -V _TX )* C _finger +V _REF *(C ₂+C _pex )。第四時序控制信號φ2導通之前，放大電路13的反相輸入端1312的電荷量是Q _CFB =C _FB *(V _DD -V _{DC_OS} )+C _FB *(V _OUT -V _REF )。第四時序控制信號φ2導通後，總寄生電荷量Q ₂=(V _REF -V _TX )* C _finger +V _REF *(C ₂+C _pex )+ (V _DD -V _{DC_OS} )* C _FB +(V _REF -V _OUT )* C _FB ，根據電荷守恆，Q ₁=Q ₂，則輸出端1313的輸出電壓為：

經過N次積分，輸出端1313的輸出電壓為：

由上式可以看到，放大電路13的輸出端1313的輸出電壓Vout僅與第一寄生電容C_finger、回饋電容C_FB、預設負電壓-VTX(即參考電壓-VDD)有關，與第二寄生電容C_pex無關。圖元電路123進行空掃時，第一寄生電容C _finger =0，因此V _OUT =V _DD -V _{DC_OS} +V _REF 。

上述技術方案，具有如下技術效果。

(1)各圖元電路123的輸出電壓V_OUT值存在差異得到解決。

圖元陣列感應電路12在進行掃描時，對第一寄生電容C_finger的採樣依靠開關切換電路125的第二輸出端1255的輸出電壓NVS的變化，而圖元陣列感應電路12中間列的圖元電路123、邊緣列的圖元電路123、保護環126與開關切換電路125的第二輸出端1255連接的電壓均是相同的NVSS，因此圖元陣列感應電路12中各圖元電路123彼此之間的變化也是相同的。對於圖元電路123周邊的圖元電路而言，不存在電位變化。從根本上解決了圖元陣列感應電路12邊緣列的圖元電路123、中間列的圖元電路123的輸出電壓V_OUT存在差異的問題。

(2)各圖元電路123的寄生電容C_pex不一致的問題得到解決。

由於圖元電路123的輸出電壓Vout與第二寄生電容C_pex無關，因此可以解決各圖元電路123的寄生電容C_pex不一致的問題。

(3)圖元電路123的輸出電壓V_OUT值存在溫漂現象得到解決。

由於圖元電路123的輸出電壓Vout與第二寄生電容C_pex無關，因而圖元電路123的輸出電壓Vout可避免受到圖元電路123的寄生電容C_pex的溫漂現象的影響，因此可以解決圖元電路123的輸出電壓V_OUT值存在的溫漂現象。

(4)圖元電路123的穿透能力差的問題得到解決。

由於圖元電路123的輸出電壓Vout與第二寄生電容C_pex無關，因而圖元電路123的穿透能力差、圖元電路123感測的資料的均勻性差的問題也可以得到解決。

參考圖21，在本申請的一實施例中，圖元電路123的掃描電路127位於所述圖元陣列感應電路12的邊緣列的圖元電路123的下方，如此有效節省了圖元陣列感應電路12在電路板上佈局的面積。對於採用側邊式指紋識別方案的設備來說，本案的指紋採集電路1的設備可以進一步減少設備的側邊的寬度。

參考圖22，所示為本申請一實施方式中圖元電路123各層佈局的俯視圖。請一併參考圖23，所示為圖22中沿II-II線的剖視圖。第二金屬層1232位於第一金屬層1231的下方，走線層位於第二金屬層1232的下方，且第二金屬層1232在襯底層1234的投影覆蓋第一金屬層1231在襯底層1234的投影，有效減小了第一金屬層1231到襯底層1234的寄生電容。圖元電路123的器件和走線在襯底層1234進行佈線，簡化了圖元電路123在電路板上的佈局。需要說明的是，圖元電路123不僅包括第一金屬層1231、第二金屬層1232，還可包括其它多個金屬層。第二金屬層1232和設置在其上方的其它多個金屬層至少有一層在襯底層1234的投影覆蓋第一金屬層1231在襯底層1234的投影，起到遮罩第一金屬層1231到襯 底層1234的寄生電容的效果。例如，在第一金屬層1231與第二金屬層1232之間可設置第三金屬層，第三金屬層用作遮擋層並在襯底層1234的投影覆蓋第一金屬層1231在襯底層1234的投影，此時第二金屬層1232的面積可以小於第三金屬層的面積。又例如，在第一金屬層1231和第二金屬層1232之間除設置有第三金屬層外，還可包括第四金屬層(圖中未示)，圖元電路123的器件和走線可在走線層進行佈線。各金屬層藉由走線連接走線層。

需要說明的是，本申請採集到的指紋信號是利用第一金屬層1231到手指之間的第一寄生電容C_finger，這裡手指可以看作是接地端GND。所以本申請期望第一金屬層1231到接地端GND只保留第一寄生電容C_finger，其他寄生電容越小越好。為了實現上述期望，本申請在圖3的圖元電路的方案中採用第二金屬層1212、第三金屬層1213作為遮擋層對第一金屬層1211進行遮擋以消除第一金屬層1211與襯底層1215之間形成的寄生電容，以及在圖15的圖元電路的方案中採用第二金屬層1232作為遮擋層對第一金屬層1231進行遮擋以消除第一金屬層1231與襯底層1234(參考圖23)之間形成的寄生電容C_pex。對圖15的圖元電路的方案，寄生電容C_pex會在圖元電路的起始階段、掃描階段、預充電階段、電荷轉移階段接不同電位進行處理，使得最終V_out的運算式中與寄生電容C_pex無關。由於遮擋層到襯底層1234之間的寄生電容C_pex與指紋信號的信號量是無關的，因此可以不用關心。例如，如上述內容所述，經過N次積分，指紋採集電路1的輸出端1313的輸出電壓為：

由上式可以看到，輸出端1313的輸出電壓Vout僅與第一寄生電容C_finger、回饋電容C_FB、預設負電壓-VTX(即參考電壓-VDD)有關，與寄生電容C_pex無關，因此可以不用關心寄生電容C_pex。

本實施例中的整個圖元陣列感應電路12和放大電路13結構簡單，所需的電源電壓V_DD和地GND都無需特別處理，且相容晶片的其他模組的V_DD和GND，無需採用特殊制程，普通CMOS制程均可實現。

本實施例中感測的指紋信號的靈敏度高，而不需要藉由提高圖元陣列感應電路的面積來提高靈敏度，對比一般的採集電路，本實施例中的圖元陣列感應電路面積可縮小，節約晶片成本。

其它實施方式中，參考電壓VTX電壓可調、回饋電容CFB可調，參考電壓VREF電壓可調，電源電壓VDD，參考電壓VDC_OS電壓可調，可根據實際應用選用固定電壓或可調電壓。

其它實施方式中，第一金屬層1231的形狀不僅限於矩形，對不同外形(例如正方形、圓形及不規則形狀)的情況同樣適用。

其它實施方式中，圖元陣列感應電路12的形狀不僅限於矩形(長條形)的外觀，對不同外形(例如正方形、圓形及不規則形狀)的情況同樣適用。

其它實施方式中，指紋採集電路1的圖元陣列感應電路12進行一次指紋採樣後，所述模數轉換電路15進行多次模數轉換；或圖元陣列感應電路 12進行多次指紋採樣後，模數轉換電路15進行一次模數轉換；亦或圖元陣列感應電路12進行多次指紋採樣後，模數轉換電路15進行多次模數轉換等不同的工作模式，以有效提升指紋的信號量。

本申請的實施例還提供了一種指紋晶片，指紋晶片包括晶粒。晶粒如上述實施方式中提供。此處不再贅述。

本申請的實施例還提供了一種電子設備，電子設備包括上述實施方式中提供的指紋晶片。

綜上所述，本新型符合新型專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本新型之較佳實施方式，舉凡熟悉本案技藝之人士，於爰依本新型精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

1231:第一金屬層

1232:第二金屬層

C_finger:第一寄生電容

GND:接地端

C_pex:第二寄生電容

C₂:第一電容

NVSS:浮動接地端

Claims (14)

1. 一種指紋採集電路，包括圖元陣列感應電路，其中，所述圖元陣列感應電路包括多個圖元電路，每一圖元電路包括第一金屬層、第二金屬層、襯底層，所述第一金屬層用於對手指指紋進行檢測，所述第二金屬層設置於所述第一金屬層及所述襯底層之間，所述第一金屬層與所述第二金屬層之間形成第一電容，所述第二金屬層在所述襯底層的投影覆蓋所述第一金屬層在所述襯底層的投影，以將所述第一金屬層與所述襯底層進行隔離，所述第一金屬層被手指觸碰後生成指紋信號。
2. 如請求項1所述之指紋採集電路，其中，所述指紋採集電路包括放大電路，所述放大電路與所述圖元電路連接，所述放大電路用於對所述指紋信號進行放大。
3. 如請求項2所述之指紋採集電路，其中，所述圖元電路包括第一開關、第二開關、電阻，所述第一金屬層與所述電阻的一端連接，所述電阻的另一端藉由所述第一開關與第一參考電壓連接，及藉由所述第二開關與所述放大電路連接，所述第二金屬層與浮動接地端連接。
4. 如請求項3所述之指紋採集電路，其中，所述圖元電路包括開關切換電路，所述浮動接地端與所述開關切換電路連接，所述開關切換電路的輸出電壓為所述浮動接地端的電壓。
5. 如請求項4所述之指紋採集電路，其中，所述開關切換電路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第一輸出端、第二輸出端、第二電容，電源電壓藉由所述第一MOS管、所述第二MOS管與接地端(GND)連接，所述電源電壓藉由所述第一MOS管與所述第一輸出端連接，所述電源電壓藉由所述第一MOS管、所述第二MOS管、所述第三MOS管與所述第二輸出端連接，所述第一輸出端與所述第二輸出端藉由所述第二電容連接。
6. 如請求項3所述之指紋採集電路，其中，所述放大電路包括運算放大器及回饋環路，所述運算放大器包括同相輸入端、反相輸入端及輸出端，所述同相輸入端與所述第一參考電壓相連接，藉由調整所述第一參考電壓來調整所述輸出端的輸出電壓，所述第一金屬層藉由所述第二開關與所述反相輸入端連接，所述輸出端藉由所述回饋環路與所述反相輸入端連接。
7. 如請求項6所述之指紋採集電路，其中，所述回饋環路包括回饋電容、第一開關組及第二開關組，所述回饋電容的上極板藉由所述第一開關組的第一子開關與第二參考電壓連接，所述回饋電容的下極板藉由所述第一開關組的第二子開關與電源電壓連接，所述回饋電容的上極板藉由所述第二開關組的第一子開關與所述反相輸入端連接，所述回饋電容的下極板藉由所述第二開關組的第二子開關與所述輸出端連接，所述反相輸入端藉由所述第一開關組的第三子開關與所述輸出端連接。
8. 如請求項7所述之指紋採集電路，其中，所述指紋採集電路還包括數模轉換電路，所述數模轉換電路提供所述第一參考電壓及所述第二參考電壓。
9. 如請求項7所述之指紋採集電路，其中，所述指紋採集電路提供第一時序控制信號、第二時序控制信號、第三時序控制信號及第四時序控制信號，所述第一時序控制信號與所述第二時序控制信號為相位相差180°的時鐘信號，所述第三時序控制信號與所述第四時序控制信號是相位相差180°的非交疊時鐘信號，所述第一時序控制信號用於控制所述第一開關組的第一子開關、第二子開關、第三子開關的開合與關閉，所述第二時序控制信號用於控制所述第二開關組的第一子開關、第二子開關的開合與關閉，所述第三時序控制信號用於控制所述第一開關的開合與關閉，所述第四時序控制信號用於控制所述第二開關的開合與關閉。
10. 如請求項1所述之指紋採集電路，其中，所述圖元陣列感應電路包括保護環，所述保護環位於所述圖元陣列感應電路的兩側，所述保護環連接浮動接地端的電壓。
11. 如請求項1所述之指紋採集電路，其中，所述圖元陣列感應電路包括掃描電路，所述掃描電路與所述圖元陣列感應電路的每一行的所述圖元電路連接且位於所述圖元陣列感應電路的邊緣列的圖元電路的下方，所述掃描電路控制圖元陣列感應電路逐行或逐列掃描所述圖元電路，所述圖元電路連接浮動接地端的電壓。
12. 一種指紋採集電路，包括圖元陣列感應電路，其中，所述圖元陣列感應電路包括多個圖元電路，每一圖元電路包括第一金屬層、第二金屬層、襯底層、及至少一第三金屬層，所述第一金屬層用於對手指指紋進行檢測，所述第二金屬層設置於所述第一金屬層及所述襯底層之間，所述至少一第三金屬層設置在所述第一金屬層與所述第二金屬層之間，所述至少一第三金屬層中至少有一層在所述襯底層的投影覆蓋所述第一金屬層在所述襯底層的投影，所述第一金屬層被手指觸碰後生成指紋信號。
13. 一種指紋晶片，其中，所述指紋晶片集成如請求項1至12中任意一項所述的指紋採集電路。
14. 一種電子設備，其中，所述電子設備包括如請求項13所述的指紋晶片。

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