芯耀
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一個攝像頭能小到什么程度呢？看看咱們手里的手機就知道了。有的手機不滿足于前后雙攝，三攝就成了它們的標準配置，而最新的華為 P20 Pro 則為四攝，僅后攝就有三個，分別對應彩色、黑白和長焦，AI 功能也置身其中，真的是讓人目瞪口呆，難怪傳統(tǒng)的相機廠商無法招架了，不是他們做不好，實在是對手太強大，而且兼具十八般武藝，吃專業(yè)飯的太難了。
雖然專業(yè)飯難吃，但我們還是一心一意搞芯片，因為只有芯片搞好了，智能手機這樣高度集成的東西才會出現(xiàn)，而且變得越來越強。
我最早接觸的攝像頭都是大塊頭，用于閉路電視（CCTV）監(jiān)控系統(tǒng)，制造商一般都是日本的，那時還是上個世紀的九十年代。攝像頭采用 CCD 傳感器，SONY 是這個領域的專家。其實只要是用到 CCD，基本上到現(xiàn)在也離不開 SONY，他們實在是太強了。我記得家鄉(xiāng)有句土話叫“提勁打把宣飛機”，音是這個音，但本身的字可能不是這幾個，像“宣飛機”可能就是“掀飛機”的意思，能把沉重的飛機推著走，總的意思就是做這件事很難，但提出來的口號很高、很硬氣。如果誰家公司說自己的 CCD 技術(shù)比 SONY 更強，那就基本上屬于“提勁打把宣飛機”了，直到現(xiàn)在也是，可惜的是 SONY 已于 2017 年宣布停產(chǎn) CCD 傳感器了。CCD 是電荷耦合器件的意思，是攝像頭里的圖像采集器件所用的技術(shù)，光照在光電二極管上使其產(chǎn)生電流（生成電荷），用電容對此電流積分以后累積起了電荷，再用一系列的電壓時序使這些電荷按順序移動（移動電荷，方法如下圖所示，是動圖，慢慢看）并在一個地方輸出放大（相當于測量電荷）就成了視頻信號（可以插入一定的同步信息），如果接入 A/D 轉(zhuǎn)換器就可以形成數(shù)字化的視頻信息。
給 CCD 器件供電需要有正、負兩種電壓，我在進入立锜初期遇到這種應用時都是以 Boost 轉(zhuǎn)換器外加電荷泵電路或以變壓器予以解決，后來在專用的相機用 PMIC（集成化的電源管理器件）中就變成了 Boost + Inverter 的解決方案，其中的 Inverter 實際上就是一個專用的負壓發(fā)生器。集成這種電路的 IC 都比較復雜，規(guī)格書里的簡化原理圖可能就是下圖這個樣子，目的是為了看起來比較簡單。
涉及到具體的電路時，正負壓生成電路部分可能是這樣的（詳見 RT5014 的規(guī)格書）：
在這個電路中，由于電源品質(zhì)會直接影響影像品質(zhì)，CCD 需要的 +13V 電壓是先用 Boost 生成 13.3V 電壓以后再用線性穩(wěn)壓器做了二次穩(wěn)壓的。-7V 則使用 Inverter 生成，其電路原理和 Boost 類似，但電路拓撲不一樣，它在工作的時候是先用電源給電感充電（上圖中 LX6 內(nèi)部有功率開關連接到電池正極），然后通過續(xù)流二極管 D1 將輸出電容 C20 里的電荷抽走（等于給電容反向充電，充電的能量是前期充入電感的），CCD-7V 這個節(jié)點的電壓就降到低于 0V 了。
在圖像采集市場上戰(zhàn)勝 CCD 的是 CMOS 技術(shù)，它的每一個像素都含有光電檢測器和信號放大器（如上圖），沒有類似 CCD 的電荷儲存和移動過程，速度快了，信號的品質(zhì)卻下降了，但在需要高速處理的高像素應用中具有優(yōu)勢，而且工藝簡單，成本低廉，所以應用得越來越多，而且也實現(xiàn)了不斷的進化，品質(zhì)越來越好，并且最終將 CCD 趕出了市場。CMOS 圖像傳感器需要的工作電壓很低，而且都是正電壓，電壓值還很低，給它供電就簡單多了。在諾基亞獨占鰲頭的功能機時代開始，立锜的雙輸出 LDO RT9011 就獨占鰲頭，大量出貨給手機廠商，用途就是給攝像頭模組供電。
CMOS 圖像傳感器在影像市場上的成功有一個很重要的因素是競爭，有很多廠商可以提供好用的產(chǎn)品。由于采用 CMOS 技術(shù)，它的集成化程度也很高，所有的傳感元件、處理電路都可以被集成在單一的芯片上，所以對縮小體積也有極大的好處，這大概就是我們今天隨時隨地都能照相、攝像的原因，這在過去幾乎是難以想象的事。
照相、攝像設備的大規(guī)模普及深深地影響著我們的生活，現(xiàn)在連付錢的時候也離不開它了，甚至還有段子說將來掃墓也是掃二維碼，這已經(jīng)是在將正經(jīng)的事情庸俗化了，但可以從中看出新技術(shù)所帶來的影響到底有多大，人們的腦洞也因之而大開。
這種技術(shù)也將影響我們將來開車的過程，ADAS（先進輔助駕駛系統(tǒng)）正在快速進入我們的車輛，使用 CMOS 傳感器的攝像頭將幫助計算機系統(tǒng)看清車輛周圍的情況并最終幫助計算機系統(tǒng)做出正確的路況判斷，給駕駛員或是自動駕駛系統(tǒng)提供更加準確的提示或指令，使車輛的行駛過程更安全，讓人民生活更幸福。
攝像系統(tǒng)要進入車輛，必然會涉及到與車輛電源系統(tǒng)的匹配問題。大部分車輛的電池系統(tǒng)均為 12V 蓄電池，要給圖像傳感器和信號處理單元供電就需要將十幾 V 的電壓轉(zhuǎn)換為它們所需要的低電壓，而且要按照系統(tǒng)所需要的時序為各部分電路供電，RT2070 的設計思想就據(jù)此而生，下圖是它的規(guī)格書給出來的一個典型應用電路圖：
不熟悉的人要看明白它還是不容易的，下面用簡圖來表達一下：
這個電路的特點是用一個高壓 Buck 承載全部的外來高壓，轉(zhuǎn)換為低壓以后再任由次級電路處理，分別滿足系統(tǒng)內(nèi)各部分的需要。由于 SEQ 端外接不同的電阻就可以確定不同的上電、下電時序，啟動以后還可以通過 I2C 接口發(fā)送調(diào)整指令，因而可以適應各種不同方案。實際上，這種電路結(jié)構(gòu)是具有普適性的，很多系統(tǒng)基本的電源需求都是這樣，所以 RT2070 不僅僅可用于車載攝像頭，其他場合的應用也可以借用。
RT2070 是針對車載應用推出的器件，因而是通過了 AEC-Q100 認證的，認證級別為 Grade 1，這意味著它可以在 -40℃ ~ +125℃ 的環(huán)境溫度下工作，遠遠超過普通工業(yè)應用的溫度范圍，將其用于工業(yè)應用是絕對沒有問題的。
轉(zhuǎn)載自RichtekTechnology。
