LDO 可以使小型相機(jī)應(yīng)用中生成質(zhì)量更好的圖像

數(shù)字成像電子產(chǎn)品變得更加便攜，并集成到高質(zhì)量的解決方案中。高凝聚力-性能和小-相機(jī)應(yīng)用中的尺寸通常受到為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體供電的低壓差 (LDO) 穩(wěn)壓器的影響 （CMOS）相機(jī)中的圖像傳感器。圖 1 是智能手機(jī)中用于攝像頭的電路示例。 

圖 1：智能手機(jī)中的攝像頭電路

CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)，中文學(xué)名為互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，它本是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)一種重要的芯片，保存了系統(tǒng)引導(dǎo)最基本的資料。CMOS的制造技術(shù)和一般計(jì)算機(jī)芯片沒什么差別，主要是利用硅和鍺這兩種元素所做成的半導(dǎo)體，使其在CMOS上共存著帶N（帶-電）和 P（帶+電）級(jí)的半導(dǎo)體，這兩個(gè)互補(bǔ)效應(yīng)所產(chǎn)生的電流即可被處理芯片記錄和解讀成影像。

我們都聽說過“像素”這個(gè)詞，但這對(duì)消費(fèi)者意味著什么？像素大小可以幫助確定 CMOS 圖像傳感器中每個(gè)離散光電探測(cè)器的大小。必須知道這些光電探測(cè)器的尺寸，因?yàn)檫@是捕捉光線以記錄完美圖像的原因。圖 2 說明了該過程。

圖 2：高質(zhì)量圖像的制作

所以你只需要一個(gè)大的圖像傳感器來捕捉高質(zhì)量的圖像，對(duì)吧？不完全的。這些 CMOS 圖像傳感器需要以特定方式供電，因?yàn)樗鼈儗?duì)噪聲很敏感。構(gòu)成 CMOS 圖像傳感器的組件極易受到電源引起的瞬變的影響。嘈雜的電源會(huì)影響像素正確捕捉光線的能力，從而導(dǎo)致圖像質(zhì)量不佳。圖 3 是為 CMOS 圖像傳感器供電的高級(jí)電源樹框圖示例。

圖 3：CMOS 圖像傳感器的高級(jí)電源樹框圖

LDO 穩(wěn)壓器可濾除電源中不需要的噪聲。要為圖像傳感器供電，我們需要查看 LDO 的噪聲規(guī)格，以確保它符合終端設(shè)備的規(guī)格。讓我們以高性能 LDO LP5907為例。

LP5907 是一款能提供高達(dá) 250mA 輸出電流的低噪聲 LDO。此器件專門針對(duì)射頻和模擬電路而設(shè)計(jì)，可滿足其低噪聲、高 PSRR、低靜態(tài)電流以及低線路或負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)系數(shù)等諸多要求。LP5907 采用創(chuàng)新的設(shè)計(jì)技術(shù)，無需噪聲旁路電容便可提供出色的噪聲性能，并且支持遠(yuǎn)距離安置輸出電容

此器件可與 1μF 輸入和 1μF 輸出陶瓷電容搭配使用（無需獨(dú)立的噪聲旁路電容）。

其固定輸出電壓介于 1.2V 至 4.5V 之間（階躍為 25mV）

特性

輸入電壓范圍：2.2V 至 5.5V

輸出電壓范圍：1.2V 至 4.5V

與 1μF 陶瓷輸入和輸出電容搭配使用，性能穩(wěn)定

無需噪聲旁路電容

支持輸出電容遠(yuǎn)端布置

熱過載保護(hù)和短路保護(hù)

運(yùn)行結(jié)溫范圍：-40°C 至 125°C

低輸出電壓噪聲：< 6.5μVRMS

電源抑制比 (PSRR)：1kHz 頻率時(shí)為 82dB

輸出電壓容差：±2%

極低 IQ（啟用）：12μA

低壓降：120mV（典型值）

圖 4 顯示了從 10Hz 到 10MHz 頻率掃描的電源抑制比 (PSRR)。PSRR 特性允許 LDO 阻止電源產(chǎn)生的噪聲。簡(jiǎn)而言之，PSRR 越高，LDO 可以阻擋的電源噪聲就越多。

圖 4：LP5907 PSRR

但這只是在 LDO 的輸入端；輸出呢？這就是頻譜噪聲密度的用武之地。圖 5 顯示了在 10Hz 至 10MHz 之間掃描的輸出電壓噪聲。輸出電壓噪聲越低，傳輸?shù)?CMOS 圖像傳感器的噪聲就越少。

圖 5：LP5907 頻譜噪聲密度

表 1 列出了 LP5907 的 PSRR 和輸出電壓噪聲規(guī)格。 

表 1：LP5907 PSRR 和輸出電壓噪聲

LP5907 具有 82 的極高 PSRR 分貝在 1 千赫茲和 6.5 μV RMS在滿負(fù)載電流下。這些參數(shù)的組合表明，在為 CMOS 圖像傳感器供電時(shí)，此 LDO 可能是我們設(shè)計(jì)的重要組成部分。由于 LP5907 也非常緊湊，我們可以使用它而不用擔(dān)心電路板空間。表 2 列出了 LP5907 的封裝信息。

表 2：LP5907 封裝信息

在相機(jī)應(yīng)用方面，使用 LDO 穩(wěn)壓器可產(chǎn)生更易于訪問和改進(jìn)的數(shù)字 成像解決方案。LDO 可以提供性能卓越的元件，同時(shí)還非常緊湊。圖6顯示了用50-mV的紋波失真的輸入信號(hào)的示例峰峰值在3-MHz的頻率被拒絕，并通過在輸出的LP5907過濾。

圖 6：輸入電壓紋波與 LP5907 穩(wěn)壓輸出之間的比較