各位看官大家好
在Camera 模組設計中,power 的規劃是很重要的一環,如果設計不好,很容易在低照度時產生power noise今天,我們就來探討一下OmniVision CMOS Sensor power 設計指重點
首先我們先瞭解Sensor power相關pin 的4大分類
1.Analog power(對應的ground屬analog ground) -
如AVDD,SVDD,PIXVDD,AVDD18,SVDD/PIX,PLLAVDD,DEVDD(OV1063x),AVDD_LO(OV1064x), AGND ,SGND
2.Reference power(對應的ground屬analog ground) -
如VH,VN,VH1,VH2,VN1,VN2,VN3,NVDD,AVDD_LO,(HVDD2,HVDD2_CAP),(SVDD_PIX,SVDD_PIX_CAP)(OV2718/OV2770/OV2775),
VF,VF4,VREF2,VREF3,(OV1063x)
3.Digital power(對應的ground屬digital ground) -
如DOVDD,DVDD,EVDD,PVDD,PLLDVDD,XAVDD,MTXDVDD, DOGND,DGND,EGND,PGND
4.AF power(對應的ground屬AF ground)
如AFVCC,AFVDD,AFGND,VCMGND
瞭解了Power pin的分類後
直接進入主題 Sensor power/ground 設計重點
CAMERA 模組 sensor power ripple要求: IO power ±40mV , Core power ±25mV , Analog power ±10mV
1. Sensor analog power是要求比較低漣波(ripple)的power .因此會建議使用高而平坦PSRR regulato在選擇LDO 時建議選用 PSRR > 40dB@0Hz~1000KHz(強烈建議使用)同時,強烈建議使用獨立的AVDD power source,避免對AVDD電源的干擾造成image noise .在濾波電容上建議10uF(or 22uF)並聯0.1uF(or 1uF),這些濾波電容的ground屬於analog ground,以0 ohm resister(or單點)接digital ground.
2.選擇regulator(LDO)的供給電流,要以sensor最大耗電做考量,建議以大於(sensor最大耗電 x 3)當參考.也可考慮使用有 in-rush 抑制功能的 LDO.
3.Regulator(LDO)也盡可能選擇負載瞬態響應小的(Load Transient Response).
4.sensor power盡量不要使用DC/DC converter(尤其sensor analog power), DC/DC converter的ripple noise比較不好濾除.電路上有其他地方使用DC/DC converter,也要做好隔離,避免干擾,頻率建議大於2MHz.基本上 sensor 畫素越高, 建議的 DC/DC 頻率會越高. 2M pixel sensor 建議至少 2MHz 以上,再更高畫素 sensor , 建議至少 4MHz 以上。
5.如果是有AF(auto focus)功能,sensor AF power/ground不要與sensor analog power/AGND共用,避免干擾.AF ground應該透過單點連接到系統main ground.
6.sensor 有AGND/DGND 的ground 分別,建議配合power 的濾波電路分開AGND 與DGND.
AVDD power 的濾波電路ground 為AGND,
DOVDD/DVDD 的濾波電路ground 為DGND,
AF_VDD 的濾波電路ground 為AF_GND,
配合sensor AGND/DGND pin 與bypass capacitor 的ground 連接,再以0 ohm 的單點做連接.(AGND 單點接DGND,DGND 單點接main ground , AF_GND 單點接main ground.)
7.sensor power 的濾波電容(通常習慣一大一小),大電容那顆容值越大越好(ex 10uF/22uF/47uF),尤其是 AVDD 那組,其次是 DVDD那組,最後才是 DOVDD 那組.而 regulator(LDO)/濾波電容越靠近 sensor 越能確保 power 乾淨(避免中途干擾).濾波電容一大一小也同時能拉寬濾波的頻率波段.
8.sensor AVDD/AGND 最怕干擾,因此要確保乾淨/濾波足夠/避開干擾
9.Sensor power 要先經過濾波電容,再到 sensor 的 power pin,如此才能有濾波效果.
10.電容器的選擇,同時也要考量到 Capacitance –DC Voltage Characteristics 曲線,在相同尺寸上,比較建議選擇較高耐壓的電容器.在使用的電壓下,電容值會比較接近規格值. 
11.在 module 內的 bypass capacitor(AVDD/VH/VN 等的 capacitor),也可以考慮使用較大容值的 capacitor(如 2.2uF/4.7uF),來加強這些pin 的 power 更穩定.
12.在 main board/module,power 走線上與 connect 使用的 pin 上,建議多注意走線寬度,避免造成準位衰減,耗電最多的 power pin 也要考慮多使用 1~2pin, 避免 connector/module 上的準位衰減.
13.在可以使用 DC/DC converter 的元件來說(如有些 ISP chip power),在 DC/DC converter 輸出 pin 上幾乎都會有一顆 inductor,就要選擇高電流(常態建議大於輸出電流 2~3 倍以上)/低電阻(建議使用小於 0.05 ohm)的 inductor,同時要加強輸出端的濾波電路,避免高頻干擾其他零件.
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