Tahukah Anda Bagaimana Melakukan Tata Letak PCB Sensor CMOS?

Pernahkah Anda berpikir tentang bagaimana Anda dapat mengambil gambar yang begitu menakjubkan dengan smartphone Anda? Kamera genggam mengandung sensor CMOS, yang merupakan bagian integral dari pembuatan gambar berkualitas tinggi. Apakah Anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang sensor ini dan tata letak PCB-nya? Dalam hal ini, Anda telah datang ke tempat yang tepat! Silakan terus membaca untuk mempelajari semua yang perlu Anda ketahui tentang sensor CMOS dan temukan panduan yang harus diikuti untuk memberikan kinerja yang konsisten.

Apa Itu Sensor CMOS?

Sensor CMOS adalah perangkat meta-oksida-semikonduktor komplementer. Ini adalah sensor gambar yang mengidentifikasi dan mentransfer informasi yang dibutuhkan kamera untuk membuat gambar. Sensor mendeteksi cahaya yang melewati atau mengenai objek dan menangkapnya. Matahari akan diubah menjadi sinyal yang nantinya akan memberikan penglihatan.

Dua jenis utama sensor gambar adalah CMOS dan CCD. Banyak industri memanfaatkan sensor ini, termasuk elektronik konsumen, peralatan medis, perangkat pencitraan termal yang digunakan dalam industri berburu dan militer, produk sonar dan radar, dll. 

Apa Perbedaan Antara Sensor CCD dan CMOS?

Jika kita berbicara tentang smartphone, kamera digital, dan produk lain yang dirancang untuk penggunaan individu, kemungkinan besar sensor menggunakan teknologi CMOS. Alasan mengapa produsen memilihnya adalah harganya yang terjangkau dan konsumsi daya yang moderat. Keduanya penting bagi pemilik smartphone yang ingin mendapatkan durasi baterai sebaik mungkin dengan harga yang terjangkau. Sensor CMOS juga merupakan pilihan utama di mana pun Anda masih membutuhkan fotografi.

Kesamaan antara teknologi CMOS dan CCD adalah bahwa mereka bertujuan untuk menangkap cahaya dan kemudian mentransfernya ke sinyal listrik. Kekhususan perangkat CCD adalah bahwa setiap sel adalah analog. Setelah mendeteksi matahari, muatan kecil di setiap sensor menahannya di dalam chip. Penguat terdekat memiliki tugas untuk memperkuat muatan dalam piksel. Proses berlanjut sampai semua garis piksel telah memperluas biaya dan keluaran.

Tidak seperti itu, sensor CMOS memiliki amplifier untuk setiap piksel individu. Itu berarti mereka memiliki ruang yang lebih kecil untuk menangkap cahaya. Ini bukan masalah karena setiap fotodioda memiliki lensa mikro di depannya. Lensa tersebut memiliki tugas memfokuskan cahaya ke dioda. Itu mengamankan deteksi pandangan; jika tidak, Anda mungkin melewatkannya.

Apakah Anda bertanya-tanya tentang keunggulan sensor CMOS?

Sebagai permulaan, mereka tidak harus menggunakan komponen sebanyak teknologi CCD. Itu membuat mereka lebih terjangkau dan mudah diakses untuk digunakan dalam produk konsumen. Sensor ini juga bisa lebih cepat daripada CCD dan memiliki konsumsi daya yang lebih rendah, sehingga meningkatkan baterai aplikasi Anda. Terakhir, Anda juga akan mendapat manfaat dari peningkatan ketahanan terhadap pelepasan listrik statis.

Pentingnya Sifat Terintegrasi Sensor CMOS

Karakteristik penting dari sensor CMOS adalah bahwa mereka memiliki sifat yang terintegrasi. Berkat itu, Anda dapat memasukkan lebih sedikit komponen pada PCB daripada biasanya, yang dapat membantu Anda menghemat ruang dan uang.

Sangat penting untuk dicatat bahwa sensor ini peka terhadap kebisingan. Itu penting untuk diketahui karena mereka memiliki kemampuan menghasilkan foto dengan noise rendah. Namun, Anda juga dapat menangani gambar yang bising atau kasar jika komponen lain memancarkan EMI atau jika tegangan suplai berfluktuasi dan beriak. Semua itu dapat menyebabkan noise, dan Anda juga harus berhati-hati terhadap overshoot dan undershoot sementara.

Sensor CMOS memiliki tugas mendeteksi sinyal analog pada tingkat piksel. Hal berikutnya yang mereka lakukan adalah mengubah sinyal itu menjadi angka digital, dan informasi itu kemudian dikirim ke IC yang bertugas memproses sinyal eksternal. Artinya, pertimbangan utama Anda harus memastikan perutean pesan campuran yang memadai.

Anda akan menemukan sensor yang menggunakan LVDS dan standar pensinyalan lainnya. Pastikan bahwa perutean mengikuti aturan yang diberikan. Hal lain yang perlu diperhatikan adalah tegangan catu daya. Anda mungkin memerlukan sumber yang berbeda untuk sirkuit analog dan digital chip. Itu karena mereka menggunakan rentang tegangan yang beragam. Sementara tegangan untuk sirkuit digital dapat bervariasi, analog memiliki tegangan standar -3V, meskipun beberapa produsen memilih variasi yang berbeda.

Sensor CMOS– Pertimbangan Lain tentang Tata Letak Sensor CMOS

Saat memasang sensor CMOS, Anda biasanya akan menggunakan lubang tembus atau dudukan permukaan. Dalam beberapa kasus, sensor ini mungkin dalam bentuk cetakan yang dapat Anda pasang ke paket BGA. Namun, Anda juga dapat mengintegrasikan sensor lain dengan blok pemrosesan sinyal. Pendekatan SoC (system-on-chip) tunggal memerlukan empat lapisan atau lebih untuk diingat selama manajemen stack-up.

Anda harus menggunakan nomor lapisan itu untuk mengatur lapisan tanah di bawah permukaan satu dengan sensor CMOS. Bidang tanah harus memiliki area yang berbeda untuk bagian digital dan analog. Mungkin tidak bijaksana untuk menggunakan ground plane split karena Anda mungkin mengalami masalah dengan sensitivitas kebisingan. Anda juga tidak ingin ada sirkuit dengan frekuensi tinggi atau kecepatan tinggi di dekat sensor, jadi pertimbangkan untuk menempatkannya jauh darinya.

Anda dapat mempertimbangkan untuk menggunakan pita fleksibel untuk merutekan koneksi output dan input di atasnya.

Namun, Anda hanya dapat memfasilitasinya dengan penempatan sensor CMOS yang memadai di papan Anda. Anda juga perlu mempertimbangkan untuk menetapkan jalur pengembalian yang andal. Berkat itu, Anda akan mengurangi kerentanan EMI dari sirkuit, yang sangat penting untuk meningkatkan keandalan sensor dan papan. Mayoritas produsen akan menghindari penggunaan papan sirkuit cetak fleksibel dengan sensor CMOS.

Jika Anda mencari perusahaan yang dapat menangani desain dan perakitan PCB dengan sensor pencitraan, jangan ragu untuk menghubungi WellPCB. Kompleksitas proyek tidak relevan karena memiliki pengalaman bertahun-tahun dan ratusan proyek sukses dalam portofolionya.

WellPCB dapat membantu Anda selama seluruh proses. Staf yang berpengetahuan akan membantu dalam membuat keputusan yang tepat untuk desain papan Anda dan menangani perakitan. Dalam jangka waktu sesingkat mungkin, Anda akan memiliki PCB berkinerja terbaik di depan pintu Anda.

Sensor CMOS– Menyeimbangkan Antara Tata Letak Matematika dan Kandang Mekanik

Wajar jika tata letak papan sirkuit tercetak memiliki kekhususan tertentu. Misalnya, sangat penting untuk memastikan keseimbangan optimal antara penutup mekanis aplikasi Anda dan tata letak listrik. Anda perlu mengakomodasi filter, lensa, dan optik lainnya secara mekanis dan mengintegrasikan board yang berisi sensor pencitraan.

Beberapa kamera mungkin juga memiliki kemungkinan untuk memindahkan optik untuk mengatur fokus yang diinginkan. Namun, papan sirkuit tercetak dengan sensor harus disimpan pada posisi yang sama, bahkan jika memungkinkan. Ada cara untuk memindahkannya juga, tetapi membutuhkan geometri tingkat lanjut.

Untungnya, smartphone memiliki algoritme yang memungkinkan fokus otomatis akhir-akhir ini. Itu sebabnya Anda tidak perlu khawatir tentang memindahkan lensa. Tetapi Anda perlu bekerja dengan tim listrik dan mekanik untuk memastikan bahwa semuanya cocok dengan sempurna.

Panduan Penempatan Komponen–Sensor CMOS dalam Tata Letak Berkecepatan Tinggi

Anda masih akan mengikuti aturan biasa untuk merancang tata letak PCB. Itu berarti Anda harus menggunakan pendekatan DFM (desain untuk manufaktur) dan membuat papan yang memiliki kemampuan perakitan mesin nyata. Namun, tata letak berkecepatan tinggi akan memerlukan beberapa pertimbangan khusus terkait penempatan komponen.

Jalur sirkuit perlu diprioritaskan karena Anda ingin jarak yang harus dilalui sinyal menjadi minimal. Pin harus memiliki koneksi yang paling mungkin langsung di jaring kritis, yang perlu Anda pertimbangkan saat mengikuti skema sirkuit.

Anda juga tidak ingin jejak sinyal melewati bidang terpisah. Itu akan mengamankan jalur pengembalian yang andal, yang penting untuk tata letak berkecepatan tinggi. Selain itu, pertimbangkan opsi pendinginan ekstra karena Anda tidak ingin masalah suhu tinggi jika bagian tertentu menjadi terlalu panas.

Sensor CMOS– Cara Merutekan Sirkuit PCB Berkecepatan Tinggi dengan Benar

Anda seharusnya tidak mengharapkan banyak kejutan dalam hal perutean jejak. Namun, persyaratan panjang jejak dapat bervariasi, dan sangat penting untuk mengikuti panduan yang direkomendasikan. Jika Anda menggunakan perangkat lunak yang tepat atau menyewa seorang ahli, menentukan lebar jejak yang ideal seharusnya tidak menjadi masalah.

Penting untuk dicatat bahwa jalur paling langsung mungkin bukan solusi perutean terbaik untuk aplikasi Anda. Pertimbangan utama Anda adalah mengamankan perutean pelacakan berkecepatan tinggi, dan cara terbaik untuk melakukannya adalah dengan mempertimbangkan jalur sinyal yang lengkap.

Kesimpulan

Sensor CMOS adalah komponen bermanfaat yang mengamankan gambar berkualitas tinggi dan merupakan pilihan yang sangat baik untuk ponsel cerdas dan produk konsumen lainnya.

Papan sirkuit tercetak yang mempertimbangkan sensor ini memiliki karakteristik khusus, dan itu adalah sesuatu yang perlu diingat selama desain dan proses pembuatan. Jika Anda menginginkan PCB yang andal dengan sensor pencitraan kinerja tinggi, Anda harus bekerja sama dengan pakar industri. Karena mereka dapat menyediakan papan dengan keandalan dan daya tahan yang cukup dan memastikan semuanya berfungsi.