采用LDO實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔的電源以提高圖像傳感器質(zhì)量

高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)(ADAS)要求具有更高功能的傳感器滿足不斷發(fā)展的汽車安全標(biāo)準(zhǔn)。圖像傳感器提供觀察和感應(yīng)功能，并基于通用像素架構(gòu)，可減少汽車成像應(yīng)用中的客戶開發(fā)時(shí)間和工作量。

為當(dāng)今的高性能圖像傳感器提供電源比以往更具挑戰(zhàn)性。增加的像素大小和更新率給負(fù)責(zé)攝像機(jī)模塊的工程師帶來了供電方案的新挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)圖像傳感器電源方案時(shí)要考慮三個(gè)關(guān)鍵因素。

PCB布板和電容選擇

圖像傳感器是高動(dòng)態(tài)的器件，需要穩(wěn)壓器、輸出電容器和PCB布線/布局的優(yōu)化的系統(tǒng)方案。采用相同器件的類似設(shè)計(jì)可提供截然不同的結(jié)果。(見圖1)MARS參考設(shè)計(jì)展示了適當(dāng)?shù)腜CB布板和器件的布局，以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)潔的供電系統(tǒng)。

圖1 – 不良的PCB布板和電容布局引起的Vdd上的電壓紋波

輸出電容的選擇必須考慮到低壓降穩(wěn)壓器(LDO)的穩(wěn)定性，在瞬態(tài)響應(yīng)和啟動(dòng)間隔/過沖時(shí)保持充電。

電源抑制比(PSRR)影響

PSRR描述了穩(wěn)壓系統(tǒng)的直流輸入電壓信號(hào)如何傳送到穩(wěn)壓輸出。這在圖像傳感器應(yīng)用中特別重要，因?yàn)樽⑷氲较到y(tǒng)中的任何噪聲使圖像質(zhì)量下降。我們可以看到在下面的圖2中，低于100kHz的系統(tǒng)的PSRR通過選擇適當(dāng)?shù)腖DO控制。在100kHz以上，PSRR通過由選擇適當(dāng)?shù)谋粍?dòng)元件和PCB布板/布局控制。在這個(gè)例子中您可看到如NCP163 (NCV8163) 的 LDO的PSRR有多高，對(duì)達(dá)10kHz的提供高于 85 dB的響應(yīng)，達(dá)1MHz的高于 45 dB。

圖2 – PSRR系統(tǒng)響應(yīng)和NCP163 LDO(高PSRR)的PSRR響應(yīng)

下面的圖3對(duì)傳統(tǒng)的DC-DC轉(zhuǎn)換器和高PSRR的 LDO進(jìn)行了對(duì)比。由于采用了增加能效的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，DC-DC在輸出端具有固有的開關(guān)紋波。此紋波被轉(zhuǎn)移到圖像傳感器，使得圖像質(zhì)量下降。為了獲得高能效和維持一個(gè)高PSRR 的LDO的性能，產(chǎn)品也可用一種新的偏置軌架構(gòu)，如NCP134(NCV8134)。這種偏置軌的配置能保持高PSRR性能，且提供了一個(gè)更高能效的方案。

圖3 – LDO和DC-DC轉(zhuǎn)換器的圖像質(zhì)量和紋波對(duì)比

系統(tǒng)噪聲

在LDO的輸出端有兩個(gè)主要的噪聲源。一個(gè)是耦合到LDO輸入的外部器件，這LDO是采用高PSRR的方案解決以上問題。第二個(gè)是由內(nèi)部LDO電路產(chǎn)生的噪聲。為了滿足這一需求，新一代的LDO產(chǎn)品提供超低噪聲性能和以外部電容器優(yōu)化頻譜密度的能力。NCP705(NCV8705)用于MARS參考設(shè)計(jì)以產(chǎn)生2.8 V電源供給圖像傳感器與協(xié)處理器的噪聲敏感的軌道。

圖4 -具有不同前饋電容值的輸出電壓噪聲譜密度

通過遵循幾個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則并利用MARS參考設(shè)計(jì)作為參考，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)潔的電源方案應(yīng)該相當(dāng)簡(jiǎn)單。稍稍投入了解設(shè)計(jì)方法將使您的最終產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的圖像質(zhì)量。