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標(biāo)題: 快速和低速工作-使用新的KAF-09001圖像傳感器 [打印本頁]

作者: eba 時間: 2017-6-29 17:58
標(biāo)題: 快速和低速工作-使用新的KAF-09001圖像傳感器

作者：Michael DeLuca，安森美半導(dǎo)體

當(dāng)用一個新的圖像傳感器進(jìn)行初始設(shè)計時，關(guān)鍵一步是了解該新器件的預(yù)期用途– 描述客戶希望產(chǎn)品如何工作的“用例”。客戶主要想器件以高幀率工作，還是在低光照條件下工作？或者它們將被優(yōu)化以實現(xiàn)低功耗，或低讀出噪聲？有時，似乎只要列出客戶對所設(shè)計的新產(chǎn)品的興趣所在即可。但是產(chǎn)品通常不只用于一方面，當(dāng)新產(chǎn)品的目標(biāo)用例似乎將設(shè)計推向相反的方向時，事情可能變得復(fù)雜

以新的KAI-09001圖像傳感器為例。該全幀CCD像我們現(xiàn)有的KAF-09000圖像傳感器，提供捕獲數(shù)字X光系統(tǒng)中圖像所需的高性能。這兩款器件都提供900萬像素分辨率及大的12微米像素，提供高靈敏度、高動態(tài)范圍和低噪聲–這些特性支持捕獲關(guān)鍵細(xì)節(jié)，同時有助于限制使用的X射線劑量。

但對于新的KAF-09001，我們還想支持一個額外的用例–使數(shù)字X光系統(tǒng)結(jié)合一個高靈敏度的視頻模式，可以在最終的高分辨率捕獲前用于患者定位。這增加設(shè)備的靈敏度甚至進(jìn)一步適應(yīng)（相對）短的曝光時間，和提高數(shù)據(jù)的讀出速度，以實時提供這方面的信息。

乍一看，這兩個用例似乎是矛盾的。要讀出噪聲低，您需要低速操作設(shè)備–但您需要支持視頻模式的高速。為了獲得足夠的光敏感性以支持視頻模式，您需要增加像素大小–減少最終圖像捕獲可提供的分辨率，或增加成本。

解決這矛盾需要一點創(chuàng)意工程。為加快速度，我們首先將該器件的輸出數(shù)從一增加至四，從而提高了吞吐量，而不需要改變現(xiàn)有的（經(jīng)證實的）低噪聲放大器設(shè)計。我們還修改了CCD的水平寄存器的電荷容量，以支持最大的水平時鐘速度的增加。這還令器件能低速運行，但當(dāng)器件工作于視頻模式時提供額外的帶寬。

最后，我們稍稍調(diào)節(jié)了像素數(shù)，將該新器件優(yōu)化用于2 x 2和3 x 3 binning，不僅提高了成像的靈敏度（減少X射線曝光），也減少數(shù)據(jù)發(fā)送量（進(jìn)一步提高幀速率）用于視頻模式。

總之，結(jié)果是，圖像傳感器在讀出選擇方面非常靈活。對于視頻成像，像素可以binned，傳感器以最快速度運行，以每秒10幀產(chǎn)生100萬像素的圖像流。但是，當(dāng)捕獲最終圖像時，可以關(guān)閉binning，輸出速度降低，從而以低噪聲捕獲全分辨率圖像，保留應(yīng)用所需的重要細(xì)節(jié)。

也就是說，一個圖像傳感器優(yōu)化用于兩種不同的用例–就像醫(yī)生針對不同病人有不同的醫(yī)囑。

在今天的電子行業(yè)中，OEM力圖讓他們的工程團(tuán)隊花最少的時間選擇器件和創(chuàng)建分立設(shè)計。他們希望這些團(tuán)隊能夠快速實施方案，騰出內(nèi)部資源以專注于核心競爭力，形成競爭優(yōu)勢和產(chǎn)品差異化。

為了解決這一趨勢，半導(dǎo)體制造商正在許多方面改進(jìn)他們的產(chǎn)品，包括更全面和更智能的IC的開發(fā)。這樣的IC通常能以單個器件解決以前可能需要許多器件的復(fù)雜的設(shè)計挑戰(zhàn)。例如，智能功率器件（IPD）集成PFC、三相逆變器輸出、預(yù)驅(qū)動和保護(hù)功能，大大簡化了電機控制應(yīng)用的實施。

然而，這只是起點。半導(dǎo)體制造商需要做的是給他們的客戶提供-無論他們在世界的何處-生態(tài)系統(tǒng)，包括產(chǎn)品、工具、參考設(shè)計、工程支持和第三方硬件和軟件的多種組合。這樣，他們在幫助那些客戶減少從最初概念到最終產(chǎn)品的時間方面可以起到舉足輕重的作用。

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