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所在位置:余姚市视迈电子技术有限公司 -- 企业论坛 -- 技术论坛1 -- 图像传感器CMOS与CCD技术性能对比

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发表人:yimo2012 发表时间:2011/12/28 14:47:00  

 

 本栏论题: 图像传感器CMOS与CCD技术性能对比  [3598] 
    目前,市场上应用的固体图像传感器主要有CCD与CMOS两种。本文从技术性能的角度将两者作比较。
      
      固体图像传感器(也称固体光电成像器件)有CCD与CMOS两种。CCD是“电荷耦合器件”(ChargeCoupledDevice)的简称,而CMOS是“互补金属氧化物半导体”(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)的简称。CCD是1970年美国贝尔实验室的W·B·Boyle和G·E·Smith等人发明的,从而揭开了电荷传输器件的序幕。此后,人们利用这一技术制造了摄像机与数码相机,将图像处理行业推进到一个全新领域。CCD是一种用于捕捉图像的感光半导体芯片,广泛运用于扫描仪、复印机、摄像机及无胶片相机等设备。作为相机,与胶卷的原理相似,光学图像(即实际场景)穿过镜头投射到CCD上。但与胶卷不同的是CCD没有“曝光”能力,也没有能力记录和存贮图像数据,而是将图像数据不停留地送入一个A/D转换器、信号处理器与存贮设备,但可重复拍摄和即时调整,其影像可无限次复制而不降低质量,也方便永久保存。
      
      CMOS本来是计算机系统内的一种重要芯片,它可保存系统引导所需的大量资料。在20世纪70年代初,有人发现,将CMOS引入半导体光敏二极管后也可作为一种感光传感器,但在分辨率、噪声、功耗和成像质量等方面都比当时的CCD差,因而未获得发展。随着CMOS工艺技术的发展,采用标准的CMOS工艺能生产高质量、低成本的CMOS成像器件。这种器件便于大规模生产、其功耗低与成本低廉的特性都是商家们梦寐以求的。如今,CCD与CMOS两者共存,CCD暂时还是“主流”,但CMOS将取代CCD而成为图像传感器的主流。
      
      信息读取方式的对比
      
      CCD光电成像器件存贮的电荷信息,需要在二相或三相或四相时钟驱动脉冲的控制下,一位一位地实施转移后逐行顺序读取。
      
      而CMOS光电成像器件的光学图像信息经光电转换后产生电流或电压信号,这个电信号不需要像CCD那样逐行读取,而是从CMOS晶体管开关阵列中直接读取的,可增加取像的灵活性。而CCD绝无此功能。
      
      速度的对比
      
      由上知,CCD成像器件需在二、三、四相时钟驱动脉冲的控制下,以行为单位一位一位地输出信息,所以速度较慢。
      
      而CMOS成像器件在采集光电图像信号的同时就可取出电信号,它并能同时处理各单元的图像信息,所以速度比CCD成像器件快得多。由于CMOS成像器件的行、列电极可以被高速地驱动,再加上在同一芯片上做A/D转换,图像信号能快速地取出,因此它可在相当高的帧速下动作。如有些设计用来做机器视觉的CMOS,声称可以高达每秒1000个画面的帧速。
      
      电源及耗电量的对比
      
      由于CCD的像素由MOS电容构成,读取电荷信号时需使用电压相当大(至少12V)的二相或三相或四相时序脉冲信号,才能有效地传输电荷。因此CCD的取像系统除了要有多个电源外,其外设电路也会消耗相当大的功率。有的CCD取像系统需消耗2~5W的功率。
      
      而CMOS光电成像器件只需使用一个单电源5V或3V,耗电量非常小,仅为CCD的1/8~1/10,有的CMOS取像系统只消耗20~50mW的功率。
      
      成像质量的对比
      
      CCD成像器件制作技术起步早,技术成熟,采用PN结或二氧化硅(sio2)隔离层隔离噪声,所以噪声低,成像质量好。
      
      与CCD相比,CMOS的主要缺点是噪声高及灵敏度低,因为CMOS成像器件集成度高,各光电元件、电路之间距离很近,相互之间的光、电、磁干扰严重,噪声对图像质量影响很大,开始很长一段时间无法进入实用。后来,噪声的问题用有源像素(ActivePixel)设计及噪声补正线路加以降低。近年,随着CMOS电路消噪技术的不断进展,为生产高密度优质的CMOS成像器件提供了良好的条件。已有厂商声称,所开发出的技术,成像质量已不比CCD差。
      
      CMOS成像器件的灵敏度低,是因为像素部分面积被用来制作放大器等线路。在固定的芯片面积上,除非采用更精细的制造工艺,否则为了维持相当水准的灵敏度,成像器件的分辨率不能做得太高(反过来说,固定分辩率的传感器,芯片尺寸无法做得太小)。但目前,利用0.18μm制造技术己开发出了4096×4096超高分辨率的CMOS图像传感器。
    文章链接:中国仪表网 http://www.ybzhan.cn/Tech_news/Detail/64623.html<;IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

以下是关于《图像传感器CMOS与CCD技术性能对比》论题的回复(共9篇)

回复人:instinct

 回复时间:2012/1/2 1:01:00

 

    更多图像传感器介绍请登陆传感器之家,了解传感器从传感器之家开始.<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人:舞者

 回复时间:2012/3/16 10:14:00

 

    全国【可编程序控制系统(plc)设计师】职业资格报考网:
    http://www.zyzgjd.org/zyzgrz_03.html<;IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人:sdcjx2012

 回复时间:2012/6/5 22:02:00

 

    进来学习一下
   
   
   
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回复人:alexiamin

 回复时间:2012/6/7 16:03:00

 

    关于压力传感器说的挺详细的嘛,楼主辛苦了<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人:liu748748

 回复时间:2012/8/31 16:18:00

 

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回复人:fanchuan99

 回复时间:2013/1/24 13:27:00

 

    学习<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人:tangyq168

 回复时间:2013/6/5 12:16:00

 

    Allegro 公司简介及产品简介
    http://zh.allegromicro.com
   
    关于 Allegro
    Allegro MicroSystems 公司在先进混合信号霍尔效应传感器和模拟电源 IC 的设计及制造方面提供独具创新的系统级解决方案,以满足其在全球汽车电子、办公自动化、工业和便携电子等市场领域中日益增长的应用需求。 我们凭借先进的技术,始终为您提供品质优异、创新的解决方案。 我们的设计和制造团队随时与您一起奋斗,竭力满足您的需求。
    Allegro 的卓越之处
    Allegro 为众多的电源 IC 和感测应用开发各种解决方案。 我们提供纵向集成的混合信号 IC,不仅元件数量日益增多,功能也更加强大。 Allegro 系列产品是标准的"即插即用"型产品,在产品类别及纵深方面皆出类拔萃。
    • 唯一的具有 BiCMOS 设计能力的霍尔效应制造商
    • BCD (Bi-polar、CMOS、DMOS) 产品能提供更高的效率及更好的控制。
    Allegro 的使命
    作为全球模拟集成电路的顶级供应商,Allegro MicroSystems 公司为汽车、便携电子、办公自动化和工业等市场领域竭诚服务,始终做到:
    • 为我们的客户创造价值
    • 提供技术先进的产品
    • 成长与赢利并进
    • 推动公司不断进步,以及
    • 为我们的员工创造积极的工作环境
    Allegro 的业务
    Allegro 当前拥有两个不同技术领域的事业群。 这两个事业群共同发展,发展并促进整个市场。
    传感器事业群生产霍尔效应传感器,致力于为汽车、工业、消费及便携电子行业提供诸如测向以及齿轮齿、线性、位置和速度感测等应用领域的无接触转换。
    IC 事业群为电动机驱动、电动机控制和电源接口生产电源 IC。 Allegro 的 IC 产品广泛应用于办公自动化(特别是打印机)、工业、汽车和便携电子等市场。
    Allegro 的技术
    Allegro 在业界技术领域遥遥领先,向上集成开发包含多个电源 IC 和感测应用的一揽子解决方案。 其产品的成功仰赖其在半导体行业广博的专业素养以及兼采百家之长的技术优势。 Allegro 产品在设计上具有诸多特色,如高电流的输出、操作温度范围宽广、电源可逆、瞬时保护以及输出短路安全功能。
    混合信号处理能力允许精确模拟电路用于恶劣的操作条件之下。 Allegro 站在战略的高度将自己定位于模拟行业,强调以特定应用为目的、以市场为导向、以高技术为内涵的产品理念。 这些技术包括双极、CMOS 和 DMOS 技术以及加以整合的技术,如 BiCMOS(双极 +硅栅 CMOS)、BCD(双极 + CMOS + DMOS)和 DABIC(数字 + 模拟 + BiCMOS)。 公司能够并且已着手将其三种产品工艺中的任意两种或全部三种集成到一块单片芯片之上,以实现功能强大的系统级解决方案。 这些解决方案以 Allegro 注册商标"ABCD5"(Allegro BiCMOS、CMOS 和 DMOS)的名义进行销售。
    Allegro 的产品和解决方案
    Allegro 制造霍尔效应传感器,电动机驱动器 IC,电源转换器件,电源接口 IC 和电源管理 IC。 "标准产品开发"资源主要投放于下一代混合信号产品解决方案的推广上。 公司目前将精力集中在能够为整个系统创造价值的电源输出产品上。 公司的最终产品能够提高功能集成的水平,降低系统备用电源和输出饱和电压。
    传感器
    Allegro 传感器基于霍尔效应技术,该技术可实现对外部磁铁或亚铁物体的无接触感测(避免了机械磨损)。 尤其是,霍尔效应传感器可用于无接触转换、定位感测、速度线性感测和齿轮齿感测。 目前,汽车市场是 Allegro 传感器应用最为广泛的领域,如引擎、变速器、尾气排放系统、悬挂系统、转向系统、刹车系统、冷却系统、车门/车窗/座椅、安全气袋以及其它系统。 近来对轮船引擎以及其它小型引擎的排放规定日趋严格,使这些市场上对同类产品的需求也逐渐增多。
    对于霍尔效应传感器,有时会出现进退两难的局面,因为电子设计工程师不熟悉 IC 的必要元件,而机械设计工程师对磁铁毫无概念。 此时,Allegro 充分考虑了两方面的特点,将元件及配件向上集成,这一两难境地也随之化解。
    电源 IC
    电源 IC 在办公自动化中的应用是由各种打印机(PC、自动贩卖机和 P-O-S 等设备用喷墨打印机)、扫描仪、投影仪、传真机、复印机及其它多功能办公周边设备的电动机驱动器需求所推动。
    Allegro 生产的驱动器和控制器 IC 还用于工业和汽车市场领域中的分数马力直流电电动机、步进和无电刷直流电动机。 BCD 技术让 Allegro 在大功率应用中颇具优势,而且能够在现有市场和相关应用(如大型磁带驱动电动机、汽车鼓风电动机、动力转向电动机和工厂自动化)进一步拓展。
    电源接口 IC 用于工业和汽车应用,如继电器和螺线管以及 LED 和 VF 显示器。 显示驱动器包括用于汽车、医疗以及度量领域中的驱动器。
    制造
    Allegro 深刻理解,对生产制造的投资是获得长期成功的关键所在。 对位于美国及海外的各类 IC 装配、封装、测试及处理设施的持续投入,确保 Allegro 始终能满足所有客户的需求。 公司承诺,始终以最高标准的质量、可靠性和服务来制造集成电路。
    Allegro 的历程
    过去十年一直以 Allegr<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人:13141983

 回复时间:2018/8/30 12:43:00

 

    辛苦了,哥们!<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

回复人:zjwuwenwei

 回复时间:2019/7/29 11:01:00

 

    进来学习!<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

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