Weet u hoe u de PCB-layout van de CMOS-sensor moet maken?

Heb je er ooit over nagedacht hoe je zulke geweldige foto's kunt maken met je smartphone? Handheld camera's bevatten CMOS-sensoren, die een integraal onderdeel zijn van het maken van hoogwaardige beelden. Meer weten over deze sensoren en hun PCB-layout? Dan ben je hier aan het juiste adres! Blijf lezen om alles te weten te komen over CMOS-sensoren en ontdek de richtlijnen die u moet volgen om consistente prestaties te leveren.

Wat zijn CMOS-sensoren?

CMOS-sensor is een complementair meta-oxide-halfgeleiderapparaat. Het is een beeldsensor die informatie identificeert en overdraagt ​​die een camera nodig heeft om een ​​beeld te maken. De sensor detecteert het licht dat door objecten gaat of raakt en vangt het op. De zon wordt omgezet in signalen die later het zicht zullen leveren.

De twee belangrijkste soorten beeldsensoren zijn CMOS en CCD. Talloze industrieën maken gebruik van deze sensoren, waaronder consumentenelektronica, medische apparatuur, warmtebeeldapparatuur die wordt gebruikt in de jacht- en militaire industrie, sonar- en radarproducten, enz. 

Wat is het verschil tussen CCD- en CMOS-sensoren?

Als we het hebben over smartphones, digitale camera's en andere producten die zijn ontworpen voor individueel gebruik, is de kans groot dat de sensoren gebruikmaken van CMOS-technologie. De reden waarom fabrikanten ervoor kiezen, is hun betaalbare prijs en matige stroomverbruik. Die zijn beide belangrijk voor smartphonebezitters die op zoek zijn naar de best mogelijke batterijduur tegen een budgetvriendelijke prijs. CMOS-sensoren zijn ook de eerste keuze overal waar je nog fotografie nodig hebt.

De overeenkomst tussen CMOS- en CCD-technologie is dat ze erop gericht zijn licht op te vangen en dit vervolgens over te brengen naar elektrische signalen. Het specifieke van een CCD-apparaat is dat elke cel analoog is. Bij het detecteren van de zon houdt een kleine lading in elke sensor deze in de chip. De dichtstbijzijnde versterker heeft als taak de ladingen in pixels te versterken. Het proces gaat door totdat alle pixellijnen kosten en output hebben uitgebreid.

In tegenstelling daarmee hebben CMOS-sensoren versterkers voor elke afzonderlijke pixel. Dat betekent dat ze een kleinere ruimte hebben om het licht op te vangen. Het is geen probleem, want elke fotodiode heeft microlenzen ervoor. Die lenzen hebben als taak het licht in de diode te richten. Dat verzekert de detectie van views; anders mis je het misschien.

Benieuwd naar de voordelen van CMOS-sensoren?

Om te beginnen hoeven ze niet zoveel componenten te gebruiken als CCD-technologie. Dat maakt ze betaalbaarder en toegankelijker voor gebruik in consumentenproducten. Deze sensoren kunnen ook sneller zijn dan CCD en hebben een lager stroomverbruik, waardoor de batterij van uw toepassing toeneemt. Ten slotte profiteert u ook van een verbeterde weerstand tegen ontlading van statische elektriciteit.

Het belang van de geïntegreerde aard van CMOS-sensoren

Een essentieel kenmerk van CMOS-sensoren is dat ze een geïntegreerd karakter hebben. Hierdoor kunt u minder componenten op uw printplaat plaatsen dan normaal, wat u kan helpen om zowel ruimte als geld te besparen.

Het is van vitaal belang op te merken dat deze sensoren geluidsgevoelig zijn. Dat is cruciaal om te weten, want ze kunnen foto's met weinig ruis leveren. U kunt echter ook last krijgen van ruis of korrelige beelden als andere componenten EMI afgeven of als de voedingsspanning fluctueert en rimpelt. Dat alles kan ruis veroorzaken en je moet ook oppassen voor over- en onderschrijdingen van voorbijgaande aard.

CMOS-sensoren hebben de taak om een ​​analoog signaal op pixelniveau te detecteren. Het volgende dat ze doen, is dat signaal omzetten in een digitaal nummer, en die informatie gaat dan naar een IC dat verantwoordelijk is voor het verwerken van externe signalen. Het betekent dat je eerste overweging moet zijn om te zorgen voor een adequate routering van gemengde berichten.

U zult sensoren tegenkomen die LVDS en andere signaleringsstandaarden gebruiken. Zorg ervoor dat de routering de gegeven regel volgt. Een ander ding om te overwegen is de voedingsspanning. Je hebt waarschijnlijk verschillende bronnen nodig voor de analoge en digitale circuits van de chip. Dat komt omdat ze een divers spanningsbereik gebruiken. Hoewel de spanning voor digitale schakelingen kan variëren, heeft analoog een standaardspanning van -3V, hoewel sommige fabrikanten een andere variant kiezen.

CMOS-sensor – Andere overwegingen bij CMOS-sensorlay-outs

Als het gaat om het monteren van CMOS-sensoren, gebruikt u meestal een doorlopende of oppervlaktemontage. In sommige gevallen hebben deze sensoren de vorm van een matrijs die u op een BGA-pakket kunt monteren. U kunt echter ook andere sensoren integreren met het signaalverwerkingsblok. De enkele SoC-benadering (system-on-chip) vereist vier of meer lagen om in gedachten te houden tijdens stapelbeheer.

U moet dat laagnummer gebruiken om een ​​grondlaag onder het oppervlak in te stellen met de CMOS-sensor. Het grondvlak moet verschillende gebieden hebben voor digitale en analoge secties. Het is misschien niet verstandig om voor een grondvlaksplitsing te gaan, omdat u problemen kunt ondervinden met de ruisgevoeligheid. Je wilt ook geen circuits met een hoge frequentie of hoge snelheid in de buurt van de sensor, dus overweeg om ze ver van de sensor te plaatsen.

U kunt overwegen een flex-lint te gebruiken om uitvoer- en invoerverbindingen eroverheen te leiden.

Dat kun je echter alleen faciliteren met een adequate plaatsing van de CMOS-sensor op je bord. U zult ook moeten overwegen om betrouwbare retourpaden op te zetten. Hierdoor vermindert u de EMI-kwetsbaarheid van het circuit, wat van vitaal belang kan zijn voor het verbeteren van de betrouwbaarheid van de sensor en het bord. De meeste fabrikanten zullen het gebruik van een flexibele printplaat met een CMOS-sensor vermijden.

Bent u op zoek naar een bedrijf dat het ontwerp en de montage van PCB's met een beeldsensor kan verzorgen, neem dan gerust contact op met WellPCB. De complexiteit van het project is niet relevant omdat het jarenlange ervaring en honderden succesvolle projecten in zijn portfolio heeft.

WellPCB kan u gedurende het hele proces helpen. De deskundige medewerkers helpen u bij het maken van de juiste beslissingen voor het ontwerp van uw bord en zorgen voor de montage. In de kortst mogelijke tijd heb je een best presterende printplaat voor de deur.

CMOS-sensor – balanceren tussen een wiskundige lay-out en mechanische behuizing

Het is niet meer dan normaal dat de lay-out van een printplaat bepaalde bijzonderheden heeft. Zo is het essentieel om te zorgen voor een optimale balans tussen de mechanische omkasting van uw toepassing en de elektrische lay-out. U moet filters, lenzen en andere optieken mechanisch plaatsen en een bord met de beeldsensor integreren.

Sommige camera's hebben mogelijk ook de mogelijkheid om de optiek te verplaatsen om de gewenste focus in te stellen. Printplaten met sensoren moeten echter, indien mogelijk, in dezelfde positie worden gehouden. Er zijn ook manieren om ze te verplaatsen, maar ze vereisen geavanceerde geometrie.

Gelukkig hebben smartphones tegenwoordig algoritmen die autofocus mogelijk maken. Daarom hoef je je geen zorgen te maken over bewegende lenzen. Maar u zult met zowel elektrische als mechanische teams moeten werken om ervoor te zorgen dat alles perfect past.

Handleiding voor plaatsing van CMOS-sensor–componenten in snelle lay-outs

U volgt nog steeds de gebruikelijke regels voor het ontwerpen van een PCB-lay-out. Dat betekent dat u de DFM-benadering (design for manufacturing) moet gebruiken en een bord moet maken dat een echte machine in elkaar kan zetten. Een lay-out met hoge snelheid vereist echter een aantal specifieke overwegingen met betrekking tot de plaatsing van componenten.

Circuitpaden moeten prioriteit krijgen omdat u wilt dat de afstand die de seinen moeten oversteken minimaal is. De pinnen moeten een zo direct mogelijke verbinding hebben in kritieke netten, waarmee u rekening moet houden terwijl u het schema van het circuit volgt.

Je wilt ook niet dat de sporen van signalen door gesplitste vlakken gaan. Dat zorgt voor een betrouwbaar retourpad, wat essentieel is voor een snelle lay-out. Overweeg daarnaast extra koelingsopties, want je wilt geen problemen met hoge temperaturen als bepaalde onderdelen te heet worden.

CMOS-sensor– Hoe u high-speed PCB-circuits op de juiste manier kunt routeren

Je moet niet veel verrassingen verwachten op het gebied van traceringsroutering. De vereisten voor de traceerlengte kunnen echter variëren en het is essentieel om de aanbevolen richtlijnen te volgen. Als u de juiste software gebruikt of een expert inhuurt, zou het bepalen van de ideale spoorbreedte geen probleem moeten zijn.

Het is van vitaal belang op te merken dat het meest directe pad misschien niet de beste routeringsoplossing voor uw toepassing is. Uw eerste overweging moet zijn om snelle traceringsroutering te beveiligen, en de beste manier om dat te doen is om het volledige signaalpad te overwegen.

Conclusie

CMOS-sensoren zijn nuttige componenten die beelden van topkwaliteit beveiligen en zijn een uitstekende keuze voor smartphones en andere consumentenproducten.

De printplaten die rekening houden met deze sensoren hebben specifieke eigenschappen en dat is iets om rekening mee te houden tijdens het ontwerp en het fabricageproces. Als u een betrouwbare PCB met een krachtige beeldsensor wilt, moet u samenwerken met experts uit de industrie. Omdat ze een board met voldoende betrouwbaarheid en duurzaamheid kunnen bieden en ervoor kunnen zorgen dat alles werkt.