一種指紋識別電路及裝置的製作方法
2023-06-16 16:16:31
本發明屬於集成電路領域，尤其涉及一種指紋識別電路及裝置。
背景技術：
自從蘋果手機引入指紋識別技術之後，手機的開鎖設置從最初的數字密碼、圖形解鎖演變為指紋識別。當前，電容式指紋檢測裝置作為一種生物識別裝置已經廣泛應用於各種電子設備中，幫助人們進行身份認證，讓我們手機的使用變得越來越安全。
然而指紋識別模組應用環境複雜，需要在指紋識別晶片表面增加保護材料，目前比較成熟的方案有藍寶石、塗覆式(coating)、陶瓷蓋板及玻璃蓋板。由於前置指紋識別的流行，越來越多的玻璃蓋板方案推出，但玻璃蓋板的厚度越厚，手指和指紋檢測電極之間的電容就越小，指紋識別的敏感度會越弱。這成為限制玻璃蓋板方案的一大瓶頸。
目前電容式指紋識別技術至少分為兩大類，一類被稱為主動式，一類被稱為被動式。主動式指紋識別需要外加調製信號，使每個檢測電極根據用戶指紋的紋路而產生不同的電荷變化，通過電荷放大器放大電荷差異，並經過ADC等模塊處理成指紋圖案，用於識別指紋特徵，例如，圖1示出了當前一種常見的主動式指紋識別-主動電容式浮地調製指紋檢測系統的結構，包括外部電路和指紋檢測系統，指紋檢測系統中進一步包括：指紋檢測模塊101、電源管理模塊102、調製信號發生器103、電平轉換器104和指紋處理模塊105，其中，指紋檢測模塊101包括檢測電極的陣列、電荷放大器、ADC等功能模塊。
在上述結構中，指紋檢測模塊101的電源SVDD、地SGND不同於整個指紋檢測系統的電源和地DGND，調製信號發生器103對指紋檢測模塊101的地SGND進行調製，產生激勵信號，引起檢測電極上的電荷變化。指紋檢測模塊101由專門的電源管理模塊102提供供電，在對地SGND調製的過程中，電源SVDD和地SGND之間的相對電壓幾乎保持不變。而調製信號發生器103的系統地DGND，是整個指紋檢測系統的參考地，在指紋檢測系統工作過程中，電勢保持不變。指紋檢測模塊101的檢測結果，通過電平轉換器104和指紋處理模塊105進行通信，給到指紋處理模塊105對指紋信息做進一步的處理，例如提取指紋特徵和加密，鑑別目標用戶等，處理後再將指紋信息輸出給外部電路，外部電路對整個指紋檢測系統進行控制、處理以及儲存指紋特徵信息。
指紋檢測模塊101的檢測原理結合圖2，其中，地SGND接收到調製信號，相對系統地DGND會發生變化，波形可以是方波、正弦波等各種波形，假設調製信號幅度為Vin，檢測電極和手指之間的電容為Cfinger，電荷放大器的反饋電容為Cref，則經過電荷放大器後，輸出電壓Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。當然也可以採用浮電源調製指紋檢測結構，其輸出電壓同樣為Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。
很明顯，無論採用何種調製方式，檢測單元的輸出電壓Vout＝(Cfinger/Cref)*Vin。當前蓋板的厚度增加，則會Cfinger越來越小，而為了增加Vout，維持足夠的信噪比，最直接的方法就是增加調製信號幅度Vin。當前很多方案，為了把Vin從常見的標準CMOS工藝工作電壓1.8V或者3.3V提高至5V、10V甚至20V，採用了高壓工藝。一般來說，會在傳感器晶片外部增加一顆高壓驅動晶片，這一方面增加了模組晶片數量，不利於集成，另一方面高壓工藝也增加了模組成本。
技術實現要素：
本發明實施例的目的在於提供一種指紋識別電路，旨在解決現有指紋識別裝置通過高壓驅動晶片增加調製信號幅度來保持檢測靈敏度導致成本高、不利於集成的問題。
本發明實施例是這樣實現的，一種指紋識別電路，包括指紋檢測模塊，所述電路還包括：
級聯的多級調製信號發生器，最後一級調製信號發生器的輸出端與所述指紋檢測模塊的調製信號接收端連接，多級調製信號發生器根據所述指紋檢測模塊生成的控制信號和/或外部電路生成的控制信號生成調製信號並逐級放大調製信號的幅度，向所述指紋檢測模塊提供調製信號，所述指紋檢測模塊的調製信號接收端為指紋檢測模塊的電源端或接地端。
本發明實施例的另一目的在於，提供一種包括上述指紋識別電路的指紋識別裝置。
本發明實施例採用級聯的方式進行調製，產生的調製信號，每經過一個調製信號發生器，就會增加一定的幅度，最終使指紋檢測模塊收到的調製信號大大增強，從而滿足指紋識別的靈敏度要求，避免了通過高壓方式提高指紋識別靈敏度導致成本高、增設驅動晶片的問題。
附圖說明
圖1為現有主動電容式浮地調製指紋檢測系統的結構圖；
圖2為現有主動電容式浮地調製指紋檢測系統中指紋檢測模塊的檢測原理圖；
圖3為本發明實施例提供的指紋識別電路的結構圖；
圖4為本發明實施例提供的指紋識別電路的優選結構圖；
圖5為本發明實施例提供的浮地式指紋識別電路中調製信號發生器的一級聯結構圖；
圖6為本發明實施例提供的浮地式指紋識別電路中調製信號發生器的另一級聯結構圖；
圖7為本發明實施例提供的浮電源式指紋識別電路中調製信號發生器的一級聯結構圖；
圖8為本發明實施例提供的浮電源式指紋識別電路中調製信號發生器的另一級聯結構圖；
圖9為本發明實施例提供的基於CMOS工藝實現的單晶片式浮電源式指紋識別電路中隔離器件的剖面結構圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互組合。
本發明實施例在單個指紋識別晶片中設置了兩個電源域，集成了指紋傳感、電壓調製和接口轉換功能，從而提高了封裝良率，減小了基板尺寸。
圖3示出了本發明實施例提供的指紋識別電路的結構，為了便於說明，僅示出了與本發明相關的部分。
作為本發明一實施例，該指紋識別電路包括指紋檢測模塊10和級聯的多級調製信號發生器11；
最後一級調製信號發生器11的輸出端與指紋檢測模塊10的調製信號接收端連接，多級調製信號發生器11根據指紋檢測模塊10生成的控制信號和/或外部電路20生成的控制信號生成調製信號並逐級放大調製信號的幅度，向指紋檢測模塊10提供調製信號，指紋檢測模塊10的調製信號接收端為指紋檢測模塊10的電源端SVDD或接地端SGND。
在本發明實施例中，級聯的多級調製信號發生器11中，可以令每個調製信號發生器11均通過指紋檢測模塊10生成的控制信號控制調製；也可以令每個調製信號發生器11均通過外部電路20生成的控制信號控制調製；還可以令每個調製信號發生器11同時通過指紋檢測模塊10和外部電路20生成的控制信號控制調製。
另外，該調製信號可以為方波、正弦波或鋸齒波等波形，此處並不限定。
本發明實施例採用級聯的方式進行調製，產生的調製信號，每經過一個調製信號發生器11，就會增加一定的幅度，最終使指紋檢測模塊10收到的調製信號大大增強，從而滿足指紋識別的靈敏度要求，避免了通過高壓方式提高指紋識別靈敏度導致成本高、增設驅動晶片的問題。
作為本發明一優選實施例，結合圖4，該指紋識別電路還可以包括：
單級或級聯的多級電平轉換器12，第一級電平轉換器12的輸入端與指紋檢測模塊10的輸出端連接，用於在不同的電源域之間傳遞信號；
在上述各發明實施例中，調製信號發生器11和電平轉換器12級聯的連接關係是指第一級的輸出端與第二級的輸入端連接，第二級的輸出端與第三級的輸入端連接，…第N-1級的輸出端與第N級的輸入端連接。
值得說明的是，第一級電平轉換器12的輸入端、輸出端均可以採用I/O接口實現，可以進行數據的雙向傳輸，例如第一級電平轉換器12可以向指紋檢測模塊10發出控制信號，指紋檢測模塊10也可以向第一級電平轉換器12發送檢測到的指紋信息。
作為本發明一優選實施例，該指紋識別電路還可以包括：
指紋處理模塊13，指紋處理模塊13的處理端與最後一級電平轉換器12的輸出端連接，指紋處理模塊13的外部連接端與外部電路20連接，用於對檢測到的指紋信息做進一步的處理。
作為本發明一優選實施例，該指紋識別電路還可以包括：
驅動環14，與指紋檢測模塊10的外部驅動埠連接，用於在指紋檢測模塊10的調製信號接收端為指紋檢測模塊10的電源端時，改變指紋檢測模塊10的電源端相對系統地VSS的電位，以增強激勵信號；或
驅動環14，與系統地連接，用於改善ESD性能。
圖5示出了本發明實施例提供的浮地式指紋識別電路中調製信號發生器的一級聯結構，為了便於說明，僅示出了與本發明相關的部分。
作為本發明一實施例，每一調製信號發生器11均包括輸入端、輸出端、第一控制端、第二控制端；
第一控制端接收調製源(Vsignal)信號，第二控制端接收使能(Vctrl)信號，Vsignal信號和Vctrl信號均可以為指紋檢測模塊10提供的控制信號或外部電路20提供的控制信號。
第一級調製信號發生器的輸出端與第二級調製信號發生器的輸入端連接，第二級調製信號發生器的輸出端與下一級調製信號發生器的輸入端連接，最後一級(第N級)調製信號發生器的輸出端與指紋檢測模塊10的調製信號接收端連接。
在本發明實施例中，各級調製信號發生器11的第一控制端同時連接，接收共同的Vsignal信號，每級調製信號發生器11的第二控制端分別接收對應的Vctrl信號(第一級調製信號發生器對應接收Vctrl1，第N級調製信號發生器對應接收Vctrln)。
第一級調製信號發生器11包括：
緩衝器B1、與門AND1、與非門NAND1、第一開關SW1A、第二開關SW1B、第三開關SW1C和電容C1A；
緩衝器B1的輸入端為調製信號發生器11的第一控制端，緩衝器B1的輸出端同時與與門AND1、與非門NAND1的一輸入端連接，與門AND1、與非門NAND1的另一輸入端同時為調製信號發生器11的第二控制端，與門AND1、與非門NAND1的輸出端分別與第二開關SW1B、第三開關SW1C的控制端連接，與門AND1的輸出端還與第一開關SW1A的控制端連接，第一開關SW1A、第三開關SW1C的一端同時連接系統電源DVDD1，第二開關SW1B的一端為調製信號發生器11的輸入端連接系統地DVSS，第三開關SW1C的另一端與第二開關SW1B的另一端連接，第一開關SW1A的另一端與電容C1A的一端連接，電容C1A的另一端為調製信號發生器11的輸出端與第二開關SW1B的另一端連接。
以第N級調製信號發生器為例，第二級至第N級調製信號發生器11包括：
緩衝器Bn、與門ANDn、與非門NANDn、第一開關SWNA、第二開關SWNB、第三開關SWNC、電容CNA和第四開關SWND、電容CNB；
緩衝器Bn的輸入端為調製信號發生器11的第一控制端，緩衝器Bn的輸出端同時與與門ANDn、與非門NANDn的一輸入端連接，與門ANDn、與非門NANDn的另一輸入端同時為調製信號發生器11的第二控制端，與門ANDn、與非門NANDn的輸出端分別與第二開關SWNB、第三開關SWNC的控制端連接，與門ANDn的輸出端還與第一開關SWNA的控制端連接，緩衝器Bn的輸入端還與第四開關SWND的控制端連接，第四開關SWND的一端連接系統電源DVDDN，第四開關SWND的另一端同時與第一開關SWNA、第三開關SWNC的一端連接，第四開關SWND的另一端還與電容CNB的一端連接，電容CNB的另一端為調製信號發生器11的輸入端與第二開關SWNB的一端連接，第二開關SWNB的另一端與第三開關SWNC的另一端連接，第一開關SWNA的另一端為調製信號發生器11的電源輸出端與電容CNA的一端連接，電容CNA的另一端為調製信號發生器11的輸出端與第二開關SWNB的另一端連接。
在本發明實施例中，上述器件中的n和N對應調製信號發生器的級數，可將調製信號發生器的級數帶入n或N得到對應序號的器件及其連接關係。
具體地，開關SWnA-SWnD均可以由二極體、三極體、或MOS管等半導體器件構成。
在本發明實施例中，後一級調製信號發生器11的輸入端均與前一級調製信號發生器11的輸出端連接，第一級調製信號發生器11的輸入端連接系統地DVSS，最後一級調製信號發生器11的輸出端連接指紋檢測模塊10的調製信號接收端，每一級調製信號發生器11分別連接對應的系統(直流)電源DVDD1～DVDDN，並且最後一級調製信號發生器11在開關導通時將電源輸出給指紋檢測模塊10供電，並同時對電容CAN充電，在開關斷開時電容CAN作為短時電源為指紋檢測模塊10供電。在本發明實施例中，調製信號發生器11的工作分成兩個時相：
第一個時相時，Vsignal＝0，SW1A～SWNA、SW1B～SWNB、SW2D～SWND都閉合，SW1C～SWNC都斷開，V(DVDD1)＝V(SVDD1)，V(DVDD2)＝V(SVDD2A)＝V(SVDD2B)……指紋檢測模塊10的電源電壓即為V(SVDDNB)＝V(DVDDN)，地V(SVSSN)＝V(SVSS1)＝V(SVSS2)＝……＝V(DVSS)＝0，此時調製信號為0，所有的電容都充滿電；
第二個時相時，Vsignal＝1，SW2D～SWND斷開，SW1A～SWNA、SW1B～SWNB、SW1C～SWNC的狀態由Vctrl1～Vctrln決定，當第X級(X＝1，2，……，n)調製信號發生器11Vctrlx＝0時，此級不參與調製指紋檢測模塊10的地信號；相反，如果Vctrlx＝1，則此級參與調製指紋檢測模塊10的地信號。這樣，有選擇性地多級級聯調製信號發生器11，可以任意控制參與指紋調製的級數。
由於第2級～第N級調製信號發生器11的工作原理和狀態類似，故以第1級和第2級調製信號發生器11為例來描述整個工作過程：
對於第1級調製信號發生器11，當Vsignal＝1時，假設Vctrl1＝0，則SW1A和SW1B閉合、SW1C斷開，V(SVDD1)＝V(DVDD1)，V(SVSS1)＝V(DVSS)＝0，SVSS1上的電位沒有變化，第1級調製信號發生器11不參與信號調製。而如果Vctrl1＝1，則SW1A和SW1B斷開、SW1C閉合，V(SVSS1)＝V(DVDD1)，SVSS1的電位抬升了DVDD1的電壓幅度，第1級調製信號發生器11參與了信號調製。此時C1上存儲的電荷臨時為第1級調製信號發生器11的其他電路供電，保持SVDD1和SVSS1之間的相對電壓不變。
對於第2級調製信號發生器11，當Vsignal＝1時，SW2D必定斷開。假設Vctrl2＝0，SW2A和SW2B閉合、SW2C斷開，V(SVSS1)＝V(SVSS2)，V(SVDD2A)＝V(SVDD2B)。C2A和C2B上存儲的電荷臨時為第2級調製信號發生器11的其他電路供電，保持SVDD2A和SVSS1、SVDD2B和SVSS2之間的相對電壓不變。這樣，第2級調製信號發生器11並沒有參與把指紋檢測模塊10的地電位抬升，不參與了信號調製。而假設Vctrl2＝1，SW2A、SW2B斷開，SW2C閉合，V(SVSS2)＝V(SVDD2A)，由於C2A保持SVDD2A和SVSS1的相對電壓不變，因此SVSS2相對SVSS1電壓抬升了DVDD2的電壓幅度。第2級調製信號發生器11參與了信號調製。此時C2A和C2B上存儲的電荷臨時為第2級調製信號發生器11的其他電路供電，保持各自兩端的相對電壓不變。其他第X級(X>2)調製信號發生器11的工作原理以此類推。
最終，調製信號的幅度，最低為DVDD1～DVDDN的最小電壓，最高為DVDD1～DVDDN的電壓之和。
由於每一級調製信號發生器11的電源域都不相同，所以圖中的緩衝器、與門和與非門除了對應的邏輯功能外，還充當電平轉換器12的功能，把接收到的控制信號轉換為各自電源域的信號。
能夠想到地，圖5的實施例以指紋檢測模塊10的調製信號接收端為接地端為例，當然指紋檢測模塊10的調製信號接收端也可以為電源端，參見圖7，可以實現指紋檢測模塊10的電源SVDDNB的負電壓調製，調製幅度的絕對值最小為DVDD1～DVDDN的最小電壓，最高為DVDD1～DVDDN的電壓之和，調製的方向為負電壓。
在圖5中調製信號發生器11的一級聯結構，每一級的調製信號發生器11，都需要一個直流電源DVDDX供電，這樣就需要多組電源，本發明提供了另一種調製信號發生器11的一級聯結構，參見圖6，圖6的級聯結構可以省去第二組電源，當然，也可以參照此方法，省去其他組電源。
圖6中多級調製信號發生器11級聯的結構具體為：
第一級調製信號發生器11包括：
緩衝器B1、與門AND1、與非門NAND1、第一開關SW1A、第二開關SW1B、第三開關SW1C和電容C1A；
緩衝器B1的輸入端為調製信號發生器11的第一控制端，緩衝器B1的輸出端同時與與門AND1、與非門NAND1的一輸入端連接，與門AND1、與非門NAND1的另一輸入端同時為調製信號發生器11的第二控制端，與門AND1、與非門NAND1的輸出端分別與第二開關SW1B、第三開關SW1C的控制端連接，與門AND1的輸出端還與第一開關SW1A的控制端連接，第一開關SW1A、第三開關SW1C的一端同時為為調製信號發生器11的電源端連接系統電源DVDD1，第二開關SW1B的一端為調製信號發生器11的輸入端連接系統地DVSS，第三開關SW1C的另一端與第二開關SW1B的另一端連接，第一開關SW1A的另一端SVDD1為調製信號發生器11的電源輸出端與電容C1A的一端連接，電容C1A的另一端為調製信號發生器11的輸出端與第二開關SW1B的另一端連接。
以第N級調製信號發生器為例，第二級至第N級調製信號發生器11包括：
緩衝器Bn、與門ANDn、與非門NANDn、第一開關SWNA、第二開關SWNB、第三開關SWNC、電容CNA和第四開關SWND、電容CNB；
緩衝器Bn的輸入端為調製信號發生器11的第一控制端，緩衝器Bn的輸出端同時與與門ANDn、與非門NANDn的一輸入端連接，與門ANDn、與非門NANDn的另一輸入端同時為調製信號發生器11的第二控制端，與門ANDn、與非門NANDn的輸出端分別與第二開關SWNB、第三開關SWNC的控制端連接，與門ANDn的輸出端還與第一開關SWNA的控制端連接，緩衝器Bn的輸入端還與第四開關SWND的控制端連接，第四開關SWND的一端為調製信號發生器11的電源端，第四開關SWND的另一端同時與第一開關SWNA、第三開關SWNC的一端連接，第四開關SWND的另一端還與電容CNB的一端連接，電容CNB的另一端為調製信號發生器11的輸入端與第二開關SWNB的一端連接，第二開關SWNB的另一端與第三開關SWNC的另一端連接，第一開關SWNA的另一端SVDDNB為調製信號發生器11的電源輸出端與電容CNA的一端連接，電容CNA的另一端為調製信號發生器11的輸出端與第二開關SWNB的另一端連接。
在本發明實施例中，上述器件中的n和N對應調製信號發生器的級數，可將調製信號發生器的級數帶入n或N得到對應序號的器件及其連接關係。
具體地，開關SWnA-SWnD均可以由二極體、三極體、或MOS管等半導體器件構成。
在本發明實施例中，後一級調製信號發生器11的輸入端均與前一級調製信號發生器11的輸出端連接，第一級調製信號發生器11的輸入端連接系統地DVSS，最後一級調製信號發生器11的輸出端連接指紋檢測模塊10的調製信號接收端，第一級調製信號發生器11的電源端連接系統(直流)電源DVDD1，第二級至第N級中的任意一級或多級調製信號發生器11的電源端均可以與第一級調製信號發生器11或前一級調製信號發生器11的電源輸出端連接，例如，可以第一級、第二級調製信號發生器11公用一個系統電源，也可以第三級、第四級、第五級調製信號發生器11公用一個系統電源，從而公用系統電源，減少系統供電的數量。在此結構下，兩個時相的工作狀態為：
第一個時相時，Vsignal＝0，SW1A～SWNA，SW1B～SWNB仍然都閉合，SW1C～SWNC仍然都斷開，這樣，V(SVDD2A)＝V(SVDD2B)＝V(SVDD1)＝V(DVDD1)，也就是說，原本需要DVDD2供電的地方，變成DVDD1供電。C2A和C2B此時充滿電。
第二個時相時，Vsignal＝1，SW2D斷開。無論Vctrl2為0還是1，與圖5的工作原理相同。
通過上述方法，省去了DVDD2這個直流電源，而間接由DVDD1來代替供電。通過此種方法，可以省去除了DVDD1之外的所有直流電源，最終實現只有DVDD1，但是調製電壓的最高幅度為DVDD1的電壓的N倍。
圖7示出了本發明實施例提供的浮電源式指紋識別電路中調製信號發生器的一級聯結構，為了便於說明，僅示出了與本發明相關的部分。
作為本發明一實施例，每一調製信號發生器11均包括輸入端、輸出端、第一控制端、第二控制端；
第一控制端接收調製源(Vsignal)信號，第二控制端接收使能(Vctrl)信號，Vsignal信號和Vctrl信號均可以為指紋檢測模塊10提供的控制信號或外部電路20提供的控制信號。
第一級調製信號發生器的輸出端與第二級調製信號發生器的輸入端連接，第二級調製信號發生器的輸出端與下一級調製信號發生器的輸入端連接，最後一級(第N級)調製信號發生器的輸出端與指紋檢測模塊10的調製信號接收端連接。
在本發明實施例中，各級調製信號發生器11的第一控制端同時連接，接收共同的Vsignal信號，每級調製信號發生器11的第二控制端分別接收對應的Vctrl信號(第一級調製信號發生器對應接收Vctrl1，第N級調製信號發生器對應接收Vctrln)。
第一級調製信號發生器11包括：
緩衝器B1、與門AND1、與非門NAND1、第一開關SW1A、第二開關SW1B、第三開關SW1C和電容C1A；
緩衝器B1的輸入端為調製信號發生器11的第一控制端，緩衝器B1的輸出端同時與與門AND1、與非門NAND1的一輸入端連接，與門AND1、與非門NAND1的另一輸入端同時為調製信號發生器11的第二控制端，與門AND1、與非門NAND1的輸出端分別與第一開關SW1A、第三開關SW1C的控制端連接，與門AND1的輸出端還與第二開關SW1B的控制端連接，第一開關SW1A的一端連接系統電源DVDD1，第一開關SW1A的另一端同時連接第三開關SW1C的一端和電容C1A的一端，第三開關SW1C的另一端和第二開關SW1B的一端同時為調製信號發生器11的輸入端連接系統地DVSS，第二開關SW1B的另一端為調製信號發生器11的輸出端與電容C1A的另一端連接。
以第2級調製信號發生器為例，第二級至第N-1級(中間級)調製信號發生器11包括：
緩衝器B2、與門AND2、與非門NAND2、第一開關SW2A、第二開關SW2B、第三開關SW2C、電容C2A和第四開關SW2D、電容C2B；
緩衝器B2的輸入端為調製信號發生器11的第一控制端，緩衝器B2的輸出端同時與與門AND2、與非門NAND2的一輸入端連接，與門AND2、與非門NAND2的另一輸入端同時為調製信號發生器11的第二控制端，與門AND2、與非門NAND2的輸出端分別與第一開關SW2A、第三開關SW2C的控制端連接，與門AND2的輸出端還與第二開關SW2B的控制端連接，緩衝器B2的輸入端還與第四開關SW2D的控制端連接，第四開關SW2D的一端連接系統電源DVDD2，第四開關SW2D的另一端同時與第一開關SW2A的一端、電容C2B的一端連接，第一開關SW2A的另一端同時與第三開關SW2C的一端、電容C2A的一端連接，電容C2B的另一端為調製信號發生器11的輸入端同時與第三開關SW2C的另一端、第二開關SW2B的一端連接，第二開關SW2B的另一端為調製信號發生器11的輸出端與電容C2A的另一端連接。
以第N級調製信號發生器為例，最後一級調製信號發生器11包括：
緩衝器Bn、與門ANDn、與非門NANDn、第一開關SWNA、第二開關SWNB、第三開關SWNC、電容CNA和第四開關SWND、電容CNB；
緩衝器Bn的輸入端為調製信號發生器11的第一控制端，緩衝器Bn的輸出端同時與與門ANDn、與非門NANDn的一輸入端連接，與門ANDn、與非門NANDn的另一輸入端同時為調製信號發生器11的第二控制端，與門ANDn、與非門NANDn的輸出端分別與第一開關SWNA、第三開關SWNC的控制端連接，與門ANDn的輸出端還與第二開關SWNB的控制端連接，緩衝器Bn的輸入端還與第四開關SWND的控制端連接，第四開關SWND的一端連接系統電源DVDDN，第四開關SWND的另一端同時與第一開關SWNA的一端、電容CNB的一端連接，第一開關SWNA的另一端為調製信號發生器11的輸出端同時與第三開關SWNC的一端、電容CNA的一端連接，電容CNB的另一端為調製信號發生器11的輸入端同時與第三開關SWNC的另一端、第二開關SWNB的一端連接，第二開關SWNB的另一端與電容CNA的另一端連接。
在本發明實施例中，上述器件中的n和N對應調製信號發生器的級數，可將調製信號發生器的級數帶入n或N得到對應序號的器件及其連接關係。
具體地，開關SWnA-SWnD均可以由二極體、三極體、或MOS管等半導體器件構成。
在本發明實施例中，後一級調製信號發生器11的輸入端均與前一級調製信號發生器11的輸出端連接，第一級調製信號發生器11的輸入端連接系統地DVSS，最後一級調製信號發生器11的輸出端連接指紋檢測模塊10的調製信號接收端，每一級調製信號發生器11分別連接對應的系統(直流)電源DVDD1～DVDDN，並且最後一級調製信號發生器11在開關導通時將電源輸出給指紋檢測模塊10，電容CNA的另一端連接指紋檢測模塊10的接地端，形成電壓差使電容CAN在開關導通時充電，並在開關斷開時向指紋檢測模塊10輸出短時電源。
在圖7中調製信號發生器11的一級聯結構，每一級的調製信號發生器11，都需要一個直流電源DVDDX供電，這樣就需要多組電源，本發明提供了另一種浮電源結構的調製信號發生器11的一級聯結構，參見圖8，圖8的級聯結構可以省去第二組電源，當然，也可以參照此方法，省去其他組電源。
圖8實施例中調製信號發生器11的結構與圖7實施例相同，不同在於，圖8實施例中，第一級調製信號發生器11的電源端連接系統(直流)電源DVDD1，第二級至第N級中的任意一級或多級調製信號發生器11的電源端均可以與第一級調製信號發生器11或前一級調製信號發生器11的電源輸出端連接，例如，可以第一級、第二級調製信號發生器11公用一個系統電源，也可以第三級、第四級、第五級調製信號發生器11公用一個系統電源，從而公用系統電源，減少系統供電的數量。
圖7、圖8實施例中調製信號發生器11的工作原理與圖5、圖6實施例相同，只是改為浮電源結構，此處不再贅述。
本發明實施例採用級聯的調製方法，能夠化簡工藝，提高集成。
優選地，該指紋檢測模塊10可以封裝於一個晶片中，級聯的多級調製信號發生器11獨立於指紋檢測模塊10所在的晶片，封裝於另一個晶片中，避免了採用高壓工藝就可以實現高電壓幅度的調製，極大地減小了成本。
圖9示出了本發明實施例提供的基於CMOS工藝實現的單晶片式浮電源式指紋識別電路中隔離器件的剖面結構，為了便於說明，僅示出了與本發明相關的部分。
作為本發明一優選實施例，多級調製信號發生器11也可以集成進指紋檢測模塊10所在的晶片中，由於每一級調製信號發生器11所在的電源域均是獨立的，因此需要在CMOS工藝中通過隔離器件將多個電源域之間進行隔離。
優選地，可以通過設置Deep-Nwell來隔離多個電源域，只要Deep-Nwell和PSUB之間寄生二極體的反向擊穿電壓夠高，級聯調製的級數就可以增加，通常可以支持兩到三級的級聯。
以兩個電源域為例，分別為DVDD1/DVSS和SVDD1/SVSS1，作為第1級，DVDD1/DVSS間反相器的NMOS建立在襯底PSUB上，PMOS建立在Nwell1上。而SVDD1/SVSS1間反相器的NMOS建立在Deep-Nwell隔離的Pwell上，PMOS建立在Deep-Nwell隔離的Nwell2上。兩邊的器件完全隔離。Deep-Nwell和Nwell2都是N型注入，因此可以認為是短接的，即Deep-Nwell和Nwell2的電勢相等，等於SVDD1的電勢。在第1級調製信號發生器11的調製過程中，SVDD1的電勢有可能會上升到2倍的DVDD1的電勢。此時，Deep-Nwell除了作為隔離之外，由於它的注入濃度相對較低，Deep-Nwell和PSUB之間的寄生二極體的反向擊穿電壓較高，可以保證在此時不會發生寄生二極體的擊穿事件。從第2級調製信號發生器11開始，採用和SVDD1/SVSS1間反相器的隔離方法搭建電路即可。
本發明實施例將多級調製信號發生器11集成進指紋檢測模塊10所在的晶片，無須更改指紋檢測模塊10所採用的CMOS工藝，就可以實現集成，增加了工藝的集成度。
本發明實施例的另一目的在於，提供一種包括上述指紋識別電路的指紋識別裝置。
本發明實施例採用級聯的方式進行調製，產生的調製信號，每經過一個調製信號發生器，就會增加一定的幅度，最終使指紋檢測模塊收到的調製信號大大增強，從而滿足指紋識別的靈敏度要求，避免了通過高壓方式提高指紋識別靈敏度導致成本高、增設驅動晶片的問題。
以上僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。