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有效提升高像素、高感光的DSC影像
随着相机像素以及感光度不断提高,在成像上也更容易引入更多的噪声,尤其是在光线不充足和夜间拍摄的场合,容易在影像的左半平面有噪声或竖纹出现。
此原因主要是因为在高像素、高感光的设定下,拍摄时因负载变动的瞬时响应不够迅速,以及瞬时输出电压降过大,导致TG (Timing Generator)讯号和DSP讯号同步的时候,TG电压讯号不稳定而造成。
本文将针对相机在高像素、高感光拍摄条件设定下,使用快速负载动态响应LDO于影像质量的提升效果。
电源系统架构与应用
图一是数字相机电源系统架构图,系统设计者会在TG端前加入一级LDO做以降低噪声及滤波功能,进而提供干净且稳定的电源给TG。
因为TG在拍照取样瞬间需与DSP讯号同步,此时TG LDO输出端的负载会呈现数kHz、变化斜率1A/us以上的动态变化,所以对于LDO输出瞬时响应特性
如稳定度、电压降VOPK-PK是一大挑战。
图二是LDO传统补偿模式对于负载动态变化所反应之输出电压波形。图二中分别以蓝、绿、红色线段分别表示传统补偿响应由快到慢特性的三种情形示意。
然而,传统控制方式一定会存在回稳时间(settling time),不论响应多快,而这段时间内,输出电压VOPK-PK以及回复的速度是否造成扼铃(ringing),即决定了影像质量。IOUT 的上升上缘代表取样瞬间,之后CCD会进行讯号处理。
传统方式会使CCD讯号处理处在回稳时间内,此区间内电压正处于变动上升中,对讯号处理电路,例如取样和维持电路有不好的影响。故此,LD6919采自有专利技术,下垂补偿(Droop compensation),藉以改善高像素、高感光下之影像质量。其内部电路结构如图三所示:
图四是负载动态变化时,LDO采用传统补偿模式和下垂补偿(Droop compensation)对于输出电压波形的示意简图,图五为LDO采下垂补偿的实测波形图。
由实际测试以及比较传统补偿类型之LDO结果看出,LD6919因具备快速的瞬时响应以及优异的下垂补偿效果,因而在负载动态变化时,输出电压所形成之电压降(VO PK-PK)仅 为一般市售标准LDO的1/5以下;换言之,负载瞬时响应为传统补偿形式的5倍快以上。如表一和图六所示。
HDH1TG LoadTG (ΔV)Read DataΔV
图七表示TG讯号与CCD取样示意图,由图八LD6919以及市售标准型LDO分别置于TG前端,以1400万像素、感光度ISO 3200于暗拍环境下实拍影像实测比较结果可看出,TG LDO 采用LD6919方案对于影像质量确有大幅提升。
LD6919辅以较低的输出电容值 ,有效改善左半平面之影像质量。
LD6919 (COUT=4.7uF) Other Vendor (COUT=100uF)
由以上结果可得知,LD6919方案能有效改善影像质量,满足数字相机日益提升的高像素、高感光要求标准,以及节省TG LDO的输出电容成本。