CMOS传感器的PCB布局
这个成像传感器需要一些特殊的布局规则
当我年轻的时候，我有了我的第一个带相机的手机，我无法停止拍照。直到后来，我才了解到可以用来捕捉图像和视频的不同技术。如果你正在设计一个包含相机的产品，那么你需要为你的产品选择CCD传感器和CMOS传感器。较新的相机几乎只在手持相机上使用CMOS传感器，一些主要的制造商甚至停止了他们的CCD传感器产品线。CMOS传感器很可能成为各种新产品的传感器的选择。
CCD vs. CMOS传感器
对于您特定的应用程序，在单色传感器和彩色传感器之间的选择可能是显而易见的，但选择CCD和CMOS传感器可能就不一样了。这两种类型的成像传感器非常不同，每一种都适合不同的应用。
CCD成像传感器通常提供低噪声和高灵敏度的光检测。当用于成像时，它们通常提供较高的分辨率。与基于cmos的设备相比，ccd使用特定的制造流程，规模更小，因此它们往往成本更高。这些特性使CCD传感器成为小体积、高精度成像设备的理想选择。
相比之下，CMOS传感器可以使用与基于CMOS的ic相同的工艺生产。这些设备成本更低，耗电也更少，但它们产生的图像分辨率更低，噪音更大。然而，CMOS传感器将光信号转换为电信号的方式比CCD传感器要快得多，因此CMOS传感器倾向于提供高帧率。这使得cmos传感器成为消费电子应用的理想选择。注意，与ccd相比，CMOS传感器产生的图像速度和质量存在一些争论;这两种产品不能完全替代。
另一种类型的CMOS传感器是背面照明(BSI) CMOS传感器。通过在像素堆栈中切换光电二极管和铜导体的顺序，可以实现光电二极管每一个像素都能接收到更多的光，使得它能在低光条件下工作。这些传感器目前被用在最新一代的智能手机上。
CCD和CMOS传感器之间的区别来自于成像传感器读取每个像素中的激发态载流子的方式。ccd一次从整个传感器读取(称为全局曝光)，每个像素使用移位寄存器单独读取。每个像素的输出被转换为数字，并作为串行数据传输到处理器。CMOS传感器使用寻址来单独暴露每个像素。每个像素内集成了一个放大器，每一行连接到一个小型ADC。这些小元件切换非常快，因此CMOS传感器往往比具有相同像素数的ccd运行得更快。
用于dsr相机的CMOS传感器
CMOS传感器的PCB布局
CMOS传感器和模块的集成特性减少了电路板上需要包含的组件数量。虽然这些传感器可以提供低噪声图像，但传感器本身对噪声有很高的灵敏度。电源电压的纹波和波动，来自其他组件的EMI，以及来自基板的噪声耦合，都可以在CMOS传感器的输出中诱导噪声，导致颗粒状或噪声图像。显著的波纹和瞬时过冲或过冲也会降低图像质量。
这些设备天生就是混合信号设备；它们需要将每个像素产生的模拟信号转换为数字，然后将其作为串行数据传输到外部信号处理IC。对于正确的混合信号路由，需要考虑地面返回流的方式和位置，用跳线器或零欧姆电阻连接分割平面，并避免通过功率平面的分割进行路由跟踪。
一些CMOS传感器将使用像LVDS这样的差分信号标准，当将转换后的信号从传感器路由离开时，需要遵循特定信号标准的阻抗匹配基本路由规则。CMOS传感器通常需要至少两个电压源来为芯片中的数字和模拟电路供电。模拟电路通常供电到~ 3v，取决于制造商。数字电路可能需要一系列不同的电压，这取决于用于数字输出的信号标准。
降噪的主要挑战是屏蔽。这些传感器通常是表面安装或通孔安装。一些CMOS传感器作为安装在BGA包上的模，但与FPGA等BGA包相比，这些包通常包含少量的球。其他图像传感器与它们的信号处理块集成为单个片上系统(SoC)。一个分层盘旋飞行通常建议这些传感器或soc至少包含四层。
这允许您在包含CMOS传感器的表面层下面扩展一个接地层，尽管您需要将模拟和数字部分分离到地平面的不同部分。注意，由于对噪声敏感，您不应该分割接地面，以确保足够的屏蔽。确保将其他高速/高频电路放置在远离成像传感器的地方。
根据CMOS传感器放置在PCB上的方式，您可以考虑将输入和输出连接路由到一个柔性带上。如果您这样做，那么您需要在弹性带上包括接地痕迹，以提供可靠的返回路径。这降低了与电路相关的环路电感，从而降低了整个电路的电磁干扰敏感度。但是请注意，有些制造商会明确建议不要使用带有他们CMOS传感器的柔性PCB。
CMOS传感器连接到伸缩带
最后，任何用于旁路/去耦设计的电容器都应该具有较低的有效串联电阻(ESR)和有效串联电感(ESL)，以适应所需的帧速率和开关速度。信号处理IC一般以高速运行，电容器需要在高速运行时达到设计的功能。较低的ESR和ESL值确保电容器实际提供更广泛的频率范围的电容阻抗。
电气vs机械CMOS传感器布局
显然，CMOS传感器的PCB布局是将这些组件集成到新产品中的重要组成部分，但您需要平衡产品的电气布局和机械外壳。机械布局需要在支持CMOS传感器和相关组件的PCB旁边容纳额外的光学器件(透镜、滤波器和/或光纤耦合器)。
根据产品的功能，可能需要移动光学设备以调整焦点。CMOS传感器和PCB通常需要保持静止，除非外壳折叠或有一些其他复杂的几何形状。对于更紧凑的设备，如智能手机或智能家居产品，由于使用了相位检测或对比度检测自动对焦算法，你不需要担心移动镜头或传感器本身。在产品设计方面，这就需要双方密切合作机械和电气设计团队．
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