CMOS 센서 PCB 레이아웃을 수행하는 방법을 알고 있습니까?

스마트폰으로 어떻게 이렇게 멋진 사진을 찍을 수 있는지 생각해 본 적이 있습니까? 핸드헬드 카메라에는 고품질 이미지를 만드는 데 필수적인 CMOS 센서가 포함되어 있습니다. 이러한 센서와 PCB 레이아웃에 대해 자세히 알아보시겠습니까? 이 경우 올바른 위치에 왔습니다! CMOS 센서에 대해 알아야 할 모든 것을 배우고 일관된 성능을 제공하기 위해 따라야 할 지침을 알아보려면 계속 읽으십시오.

CMOS 센서란 무엇입니까?

CMOS 센서는 보완적인 메타 산화물 반도체 소자입니다. 카메라가 이미지를 생성하는 데 필요한 정보를 식별하고 전송하는 이미지 센서입니다. 센서는 물체를 통과하거나 충돌하는 빛을 감지하여 캡처합니다. 태양은 나중에 비전을 전달할 신호로 변환됩니다.

이미지 센서의 두 가지 주요 유형은 CMOS와 CCD입니다. 소비자 전자 제품, 의료 장비, 사냥 및 군사 산업에 사용되는 열화상 장치, 소나 및 레이더 제품 등 수많은 산업 분야에서 이러한 센서를 활용하고 있습니다. 

CCD와 CMOS 센서의 차이점은 무엇입니까?

스마트폰, 디지털 카메라 및 개인용으로 설계된 기타 제품에 대해 이야기하는 경우 센서가 CMOS 기술을 사용할 가능성이 있습니다. 제조업체가 선택하는 이유는 저렴한 가격과 적당한 전력 소비입니다. 이들은 모두 예산 친화적인 가격으로 가능한 최고의 배터리 지속 시간을 원하는 스마트폰 소유자에게 중요합니다. CMOS 센서는 여전히 사진이 필요한 모든 곳에서 기본 선택입니다.

CMOS와 CCD 기술의 유사점은 빛을 포착한 다음 이를 전기 신호로 전송하는 것을 목표로 한다는 것입니다. CCD 장치의 특징은 각 셀이 아날로그라는 것입니다. 태양을 감지하면 각 센서의 작은 전하가 태양을 칩에 고정시킵니다. 가장 가까운 증폭기는 전하를 픽셀 단위로 증폭하는 작업을 수행합니다. 모든 픽셀 라인이 비용과 출력을 확장할 때까지 프로세스가 계속됩니다.

이와 달리 CMOS 센서에는 모든 개별 픽셀에 대한 증폭기가 있습니다. 즉, 빛을 포착할 수 있는 공간이 더 작습니다. 각 포토다이오드 앞에 마이크로 렌즈가 있기 때문에 문제가 되지 않습니다. 이 렌즈는 빛을 다이오드에 집중시키는 역할을 합니다. 이는 뷰의 감지를 보장합니다. 그렇지 않으면 놓칠 수 있습니다.

CMOS 센서의 장점이 궁금하십니까?

우선 CCD 기술만큼 많은 구성 요소를 사용할 필요가 없습니다. 따라서 소비자 제품에 보다 저렴하고 접근하기 쉽게 사용할 수 있습니다. 이 센서는 또한 CCD보다 빠를 수 있고 전력 소비가 낮아 애플리케이션의 배터리를 증가시킬 수 있습니다. 마지막으로 정전기 방전에 대한 저항력이 향상되는 이점도 얻을 수 있습니다.

CMOS 센서의 통합 특성의 중요성

CMOS 센서의 본질적인 특성은 통합된 특성을 가지고 있다는 것입니다. 덕분에 평소보다 PCB에 더 적은 수의 부품을 포함할 수 있어 공간과 비용을 모두 절약할 수 있습니다.

이러한 센서는 소음에 민감하다는 점에 유의해야 합니다. 저노이즈 사진을 제공할 수 있는 기능이 있기 때문에 이를 아는 것이 중요합니다. 그러나 다른 구성 요소가 EMI를 방출하거나 공급 전압이 변동하고 리플이 발생하는 경우 잡음이 있거나 거친 사진을 처리할 수도 있습니다. 이 모든 것이 노이즈를 유발할 수 있으며 일시적인 오버 및 언더슛에도 주의해야 합니다.

CMOS 센서는 픽셀 수준에서 아날로그 신호를 감지하는 작업을 수행합니다. 다음으로 그들이 하는 일은 그 신호를 디지털 숫자로 변환하는 것이고, 그 정보는 외부 신호 처리를 담당하는 IC로 간다. 이는 혼합 메시지의 적절한 라우팅을 보장하는 것이 기본 고려 사항임을 의미합니다.

LVDS 및 기타 신호 표준을 활용하는 센서를 보게 될 것입니다. 라우팅이 주어진 규칙을 따르는지 확인하십시오. 고려해야 할 또 다른 사항은 전원 공급 장치 전압입니다. 칩의 아날로그 및 디지털 회로에 대해 다른 소스가 필요할 것입니다. 다양한 전압 범위를 활용하기 때문입니다. 디지털 회로의 전압은 다양할 수 있지만 아날로그의 표준 전압은 -3V이지만 일부 제조업체는 다른 종류를 선택합니다.

CMOS 센서 – CMOS 센서 레이아웃의 기타 고려 사항

CMOS 센서를 장착할 때 일반적으로 관통 구멍 또는 표면 장착을 사용합니다. 경우에 따라 이러한 센서는 BGA 패키지에 장착할 수 있는 다이 형태일 수 있습니다. 그러나 다른 센서를 신호 처리 블록과 통합할 수도 있습니다. 단일 SoC(System-on-Chip) 접근 방식에서는 스택업 관리 시 염두에 두어야 할 4개 이상의 레이어가 필요합니다.

그 레이어 번호를 사용하여 CMOS 센서가 있는 표면 아래에 접지 레이어를 설정해야 합니다. 접지면에는 디지털 및 아날로그 섹션에 대해 서로 다른 영역이 있어야 합니다. 노이즈 감도 문제가 발생할 수 있으므로 접지면 분할을 사용하는 것은 현명하지 않을 수 있습니다. 또한 센서 근처에 고주파 또는 고속의 회로를 원하지 않으므로 센서에서 멀리 배치하는 것이 좋습니다.

플렉스 리본을 사용하여 출력 및 입력 연결을 라우팅하는 것을 고려할 수 있습니다.

그러나 보드에 CMOS 센서를 적절하게 배치해야만 이를 용이하게 할 수 있습니다. 또한 신뢰할 수 있는 반환 경로를 설정하는 것도 고려해야 합니다. 덕분에 회로의 EMI 취약성을 줄일 수 있으며 이는 센서와 보드의 신뢰성을 향상시키는 데 필수적일 수 있습니다. 대부분의 제조업체는 CMOS 센서가 있는 연성 인쇄 회로 기판을 사용하지 않습니다.

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CMOS 센서 – 수학적 레이아웃과 기계적 인클로저 간의 균형

인쇄 회로 기판의 레이아웃에 특정 특성이 있는 것은 당연합니다. 예를 들어, 애플리케이션의 기계적 인클로저와 전기 레이아웃 간에 최적의 균형을 보장하는 것이 중요합니다. 필터, 렌즈 및 기타 광학 장치를 기계적으로 수용하고 이미징 센서가 포함된 보드를 통합해야 합니다.

일부 카메라는 광학 장치를 움직여 원하는 초점을 설정할 수도 있습니다. 그러나 센서가 있는 인쇄 회로 기판은 가능하더라도 동일한 위치에 유지해야 합니다. 이동하는 방법도 있지만 고급 기하학이 필요합니다.

다행히 스마트폰에는 요즘 자동 초점을 허용하는 알고리즘이 있습니다. 그렇기 때문에 렌즈 이동에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 그러나 모든 것이 완벽하게 맞는지 확인하려면 전기 및 기계 팀 모두와 협력해야 합니다.

고속 레이아웃의 CMOS 센서 부품 배치 가이드

당신은 여전히 ​​PCB 레이아웃을 설계하기 위한 일반적인 규칙을 따를 것입니다. 즉, DFM(제조용 설계) 접근 방식을 활용하고 실제 기계가 조립 기능을 갖춘 보드를 만들어야 합니다. 그러나 고속 레이아웃에는 구성 요소 배치와 관련하여 몇 가지 특정 고려 사항이 필요합니다.

신호가 교차해야 하는 거리를 최소화하려면 회로 경로의 우선 순위를 지정해야 합니다. 핀은 중요한 네트에서 가능한 가장 직접적인 연결을 가져야 하며, 회로도를 따라가면서 이를 고려해야 합니다.

또한 신호의 흔적이 분할 평면을 통과하는 것을 원하지 않습니다. 이를 통해 고속 레이아웃에 필수적인 안정적인 리턴 경로를 확보할 수 있습니다. 또한 특정 부품이 너무 뜨거워지면 고온 문제를 원하지 않기 때문에 추가 냉각 옵션을 고려하십시오.

CMOS 센서 – 고속 PCB 회로를 올바르게 라우팅하는 방법

추적 라우팅 측면에서 많은 놀라움을 기대해서는 안됩니다. 그러나 추적 길이 요구 사항은 다를 수 있으며 권장 지침을 따라야 합니다. 올바른 소프트웨어를 사용하거나 전문가를 고용하면 이상적인 트레이스 너비를 결정하는 데 문제가 없을 것입니다.

가장 직접적인 경로가 애플리케이션에 가장 적합한 라우팅 솔루션이 아닐 수도 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 주요 고려 사항은 고속 트레이스 라우팅을 보호하는 것이며 이를 수행하는 가장 좋은 방법은 완전한 신호 경로를 고려하는 것입니다.

결론

CMOS 센서는 최고 품질의 이미지를 보장하는 유익한 부품이며 스마트폰 및 기타 소비자 제품에 탁월한 선택입니다.

이러한 센서를 고려한 인쇄회로기판은 특정한 특성을 가지고 있으며, 이는 설계 및 제조 과정에서 염두에 두어야 할 사항입니다. 고성능 이미징 센서가 있는 안정적인 PCB를 원한다면 업계 전문가와 협력해야 합니다. 보드에 충분한 안정성과 내구성을 제공하고 모든 것이 제대로 작동하는지 확인할 수 있기 때문입니다.