随着集成电路的发展和物联网的兴起,生物识别技术在个人认证中的应用变得越来越重要、越来越广泛了。其中指纹识别是众多生物识别技术中发展最为成熟的技术,应用也是最广泛的现在。超声波式指纹识别还处在研发阶段,而射频式只有少数厂家掌握,所以市场上的半导体指纹传感器主要还是电容式的。电容式指纹传感器兼具体积小、灵敏度高、仿假手指等优点。反馈电容式指纹识别相对于普通的电容式具有更高的灵敏度的优点。本文主要是对反馈电容式指纹识别的模拟电路部分进行了设计。该传感器的数字输出为8位,将手指与芯片的距离量化为256个灰度值。文章首先对指纹识别的种类和发展历史作了简要的介绍。紧接着,详细地介绍了反馈电容式指纹识别的工作原理。在对电路模块进行设计前,我们必须有一个问题需要解决。由于在电路模型中,手指和芯片形成的电容中存在边缘电场电容,而该电容很难通过手工计算获得。所以文章先利用ANSYS Maxwell软件对手指芯片距离和电容的关系进行了模拟。传感器模拟部分主要分为采集单元、可变增益放大器、8位Pipeline ADC、环形振荡器和其他一些辅助电路。考虑到面积原因,采集单元没有采用运算放大器,而是运用共源共栅放大器结构,增益在70dB以上。可变增益放大器采用反馈电阻式,通过改变接入电路的电阻大小,从而改变电路增益,可变增益的范围为1到2.4,步长为0.2。8位ADC采用Pipeline结构,一共分为两级,第一级4位,第二级5位,多的一位做数字校正用,采样频率为1MHz。环形振荡器主要为系统提供时钟,有三种频率提供选择,分别为12MHz、16MHz、22MHz。其他的一些辅助电路包括跟随器、寄存器和选择电路等等。本文采用0.5?m工艺,利用Spectre对电路进行了仿真。通过整体仿真获得手指与芯片距离的关系和灰度值的关系图。最后经过流片测试验证,各个电路模块能正常工作,指纹图像清晰。