一種指紋信息檢測電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及芯片設計，特別涉及一種指紋信息檢測電路。
【背景技術】
[0002] 對個人信息進行鑒別和識別的生物特征通常是通過生理特征（比如，頭發、指紋、 血液等)來實現的。在選擇使用何種生理特征時，會從不同方面進行折中考慮，如生產成本、 加工難易程度、可靠性、舒適性等。而在該其中，指紋是最可靠的特征。雖然它的特性獨具 一格，但是在個人消費市場，對指紋的應用還不是很成熟，一方面受生產設計的影響，另一 方面也受高成本因素的限制。
[0003] 目前，指紋感應器件使用的原理主要涉及光學、集成壓力、電容等。其中，光學成像 的指紋識別單元制約其應用的因素是制造出來的體積比較大，并要求表面保持干凈；集成 壓力感應單元的主要限制因素是非主流技術帶來的超高成本；而基于電容感應單元方式的 指紋檢測電路可W很好的規避前兩種方式的缺點，其一般的電路結構如圖1所示，包含信 號輸入單元、復位單元、放大單元、反饋單元與源跟隨單元。
[0004] 在圖1中，101為信號輸入單元，102為復位單元，103為放大單元，104為反饋單 元，105為源跟隨單元。
[0005] 但是，上述電路所占用的芯片面積較大，增加了芯片的成本。
[0006] 另外，復位單元產生的時鐘饋通效應與電荷注入效應影響電路輸出的電壓信號， 即影響指紋檢測的結果。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于提供一種指紋信息檢測電路，提高復位管的利用率，使得電路 占用芯片的面積得到減小，節約芯片的成本；同時，純化電荷來源。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供了一種指紋信息檢測電路，包含放大單元與源 跟隨單元；所述放大單元與所述源跟隨單元相連；所述放大單元將接收的信號進行放大后 輸出至所述源跟隨單元；所述源跟隨單元將接收到的信號進行電平平移后輸出第一電壓信 號，其中，所述第一電壓信號攜帶檢測的指紋信息；還包含復位單元、反饋單元；
[0009] 其中，所述反饋單元在檢測到指紋信息時將產生的第二電壓信號輸出至所述源跟 隨單元；
[0010] 所述復位單元與所述反饋單元、所述放大單元均相連；所述反饋單元與所述放大 單元相連；所述復位單元的輸入端用于輸入復位信號；
[0011] 所述復位信號為高電平時，所述復位單元內置的復位管導通并存儲電荷，同時對 所述反饋單元進行復位；所述復位信號由高電平切換為低電平時，所述復位管截止，并將存 儲的電荷注入至所述反饋單元與所述放大單元；
[0012] 所述反饋單元接收所述電荷，并在檢測到指紋信息時將所述第二電壓信號輸出至 所述源跟隨單元。
[0013] 本發明實施方式相對于現有技術而言，是通過復位單元內置的復位管產生注入電 荷，不需要另外增設輸入單元來單獨產生注入電荷。具體地說，本發明中的指紋信息檢測電 路包含放大單元、源跟隨單元、復位單元與反饋單元；復位單元與反饋單元、放大單元均相 連，反饋單元與放大單元相連，放大單元與源跟隨單元相連，復位單元的輸入端用于輸入復 位信號；其中，反饋單元在檢測到指紋信息時將產生的第二電壓信號輸出至源跟隨單元，放 大單元將接收的信號進行放大后輸出至源跟隨單元，源跟隨單元將接收到的信號進行電平 平移后輸出第一電壓信號，該第一電壓信號攜帶檢測的指紋信息。關鍵在于，復位信號為高 電平時，復位單元內置的復位管導通，此時，反饋單元無存儲電荷，即復位管對反饋單元進 行復位；于此同時，復位管在導通時形成一個平板電容，儲存電荷；而當復位信號由高電平 切換為低電平時，復位管截止，并將存儲的電荷注入至反饋單元與放大單元；反饋單元接收 電荷作為反饋單元儲存的原始電荷，同時產生原始的第H電壓信號，并且在檢測到指紋信 息時將產生的第二電壓信號輸出至源跟隨單元。本發明正是利用復位管截止時將電荷注入 反饋單元，而不是另外增設輸入單元來單獨產生電荷W注入反饋單元，從而提高復位管的 利用率，使得指紋檢測電路占用芯片的面積得到減小，節約芯片的成本。另外，在芯片中， 復位單元還可置于反饋單元的下方，使得指紋信息檢測電路占用芯片的面積得到進一步減 小，進一步節約芯片成本。同時，注入反饋單元的電荷全部來自復位管儲存的電荷，純化了 注入到反饋單元的電荷來源。
[0014] 另外，所述復位單元包含第一反相器、第二反相器、第H反相器與第一N溝道金 屬-氧化物-半導體場效應晶體管；
[0015] 所述第一反相器的輸入端為所述復位單元的輸入端，輸出端與所述第二反相器的 輸入端相連；
[0016] 所述第二反相器的輸出端與所述第H反相器的輸入端相連；
[0017] 所述第H反相器的輸出端與所述第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管 的柵極相連；
[0018] 所述第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管的源極與漏極相連，其中，所 述漏極為所述復位單元的第一輸出端口；
[0019] 所述復位管的第一端口與所述復位單元的第一輸出端口相連，第二端口為所述復 位單元的第二輸出端口，第H端口與所述第二反相器的輸出端相連。
[0020] 其中，所述復位管為所述第二N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管；
[0021] 所述第二N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管的源極為所述復位管的第一 端口；所述第二N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管的漏極為所述復位管的第二端 口；所述第二N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管的柵極為所述復位管的第H端口。
[0022] 所述復位管的溝道寬度為所述第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管的 溝道寬度的兩倍。
[0023] 按照上述連接，在輸入復位信號時，復位管產生時鐘饋通效應且因時鐘饋通產生 的電荷量為
[0024] Qciki=VcikiWiCov，
[00巧]其中，Vdki為復位管的時鐘電壓，Wi為復位管的溝道寬度，Cw為單位寬度的交疊電 容。
[0026] 同時，第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管吸收復位管因時鐘饋通產 生的電荷。第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管因時鐘饋通吸收的電荷量為
[0027] Qcik2 =Vcik22W2C〇v，
[002引其中，Vdk2為第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管的時鐘電壓，Vtik2是Vdki經過第H反相器得到的，二者相位相反，W2為第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應 晶體管的溝道寬度，Cw為單位寬度的交疊電容。
[0029]復位管的溝道寬度為第一N溝道金屬-氧化物-半導體場效應晶體管的溝道寬度 的兩倍，即Wi= 2W,，所W，復位管因時鐘饋通產生的電荷被第一N溝道金屬-氧化物-半 導體場效應晶體管因時鐘饋通全部吸收，使得消除了因時鐘饋通產生的電荷，使得注入反 饋單元的電荷全部來自復位管儲存的電荷，純化了注入到反饋單元的電荷來源。
[0030]另外，所述反饋單元接地。該樣，在手指觸摸時手指所攜帶的靜電被導至大地，使 得可W避免因手指所攜帶的靜電導致與反饋單元相連的復位單元、放大單元、源跟隨單元 被靜電擊穿。
[0031] 另外，所述反饋單元包含第一電容、第二電容與第H電容；
[0032] 所述第一電容的正極與所述反饋單元的第一端口相連，負極與所述反饋單元的第 二端口相連；
[0033] 其中，所述反饋單元的第一端口與所述復位單元的第一輸出端口相連，所述反饋 單元的第二端口與所述復位單元的第二輸出端口相連；
[0034] 所述第二電容的正極與所述反饋單元的第一端口相連，負極接地；
[00巧]所述第H電容的正極與所述反饋單元的第二端口相連，負極接地。
[0036] 該是無手指觸摸時反饋單元的組成，當手指觸摸時反饋單元還包含第四電容、第 五電容、第六電容與電