為當今的高性能圖像感測器提供電源比以往更具挑戰性。增加的像素大小和更新率給負責攝影機模組的工程師帶來了供電方案的新挑戰。設計圖像感測器電源配置時要考慮三個關鍵因素。

PCB布板和電容選擇

圖像感測器是高動態的元件,需要穩壓器、輸出電容器和PCB佈線/佈局的優化的系統方案。採用相同元件的類似設計可提供截然不同的結果。(見圖1)MARS參考設計展示了適當的PCB布板和元件的佈局,以實現簡潔的供電系統。

圖1 – 不良的PCB布板和電容佈局引起的Vdd上的電壓漣波
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輸出電容的選擇必須考慮到低壓降穩壓器(LDO)的穩定性,在瞬態回應和啟動間隔/過衝時保持充電。

電源抑制比(PSRR)影響

PSRR描述了穩壓系統的直流輸入電壓信號如何傳送到穩壓輸出。這在圖像感測器應用中特別重要,因為注入到系統中的任何雜訊使圖像品質下降。我們可以看到在下面的圖2中,低於100kHz的系統的PSRR通過選擇適當的LDO控制。在100kHz以上,PSRR通過由選擇適當的被動元件和PCB布板/佈局控制。在這個例子中您可看到如NCP163 (NCV8163) 的 LDO的PSRR有多高,對達10kHz的提供高於 85 dB的回應,達1MHz的高於 45 dB。

圖2 – PSRR系統回應和NCP163 LDO(高PSRR)的PSRR回應
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下面的圖3對傳統的DC-DC轉換器和高PSRR的 LDO進行了對比。由於採用了增加能效的拓墣結構,DC-DC在輸出端具有固有的開關漣波。此漣波被轉移到圖像感測器,使得圖像品質下降。為了獲得高能效和維持一個高PSRR 的LDO的性能,產品也可用一種新的偏置軌架構,如NCP134(NCV8134)。這種偏置軌的配置能保持高PSRR性能,且提供了一個更高能效的方案。

圖3 – LDO和DC-DC轉換器的圖像品質和漣波對比
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系統雜訊

在LDO的輸出端有兩個主要的雜訊源。一個是耦合到LDO輸入的外部元件,這LDO是採用高PSRR的方案解決以上問題。第二個是由內部LDO電路產生的雜訊。為了滿足這一需求,新一代的LDO產品提供超低雜訊性能和以外部電容器優化頻譜密度的能力。NCP705(NCV8705)用於MARS參考設計以產生2.8 V電源供給圖像感測器與輔助處理器的雜訊敏感的軌道。

圖4 -具有不同前饋電容值的輸出電壓雜訊譜密度
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通過遵循幾個簡單的規則並利用MARS參考設計作為參考,設計一個簡潔的電源配置應該相當簡單。稍稍投入瞭解設計方法將使您的最終產品能夠實現最佳的圖像品質。

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