3、Sensor供电系统设计：模拟电源、数字电源、IO电源的纹波要求与LDO选型，以及上电时序控制

Sensor 供电，说白了就是它的“命根子”。

我见过不少项目，FPGA 逻辑写得飞起，DDR 布线也漂亮，结果 Sensor 出来的图像就是有横纹、暗条纹，或者干脆不亮。查到最后，十有八九是电源没伺候好。

这一章，咱们就把 Sensor 的供电系统掰开揉碎了讲。你想想看，一个 CMOS Sensor 内部既有模拟电路（像素阵列、ADC），又有数字电路（控制逻辑、PLL），还有 IO 接口。这三路电源，脾气秉性完全不同，不能混为一谈。

3.1 三路电源的纹波要求

Sensor 的数据手册里，通常会给出三个电源域：

• 模拟电源（VDD_AVDD / VAA）：给像素阵列和模拟信号链供电。这是最娇贵的一路。
• 数字电源（VDD_DVDD / VDD）：给内部数字逻辑供电。纹波容忍度稍高，但也不能马虎。
• IO 电源（VDD_IOVDD / VDDIO）：给 MIPI、LVDS 或并行接口供电。直接影响信号完整性。

它们的纹波要求，我整理了一个表格，你直接拿去用：

3.2 LDO 选型：为什么不用 DCDC？

你可能会问：DCDC 效率高，为什么不用？

原因很简单——噪声。DCDC 的开关动作会产生几十到几百 mV 的纹波和尖峰，这对 Sensor 的模拟电路是致命的。LDO 虽然效率低一点（压差大时发热明显），但它的输出噪声可以做到几十 μV 级别。

选 LDO 时，我主要看这几个参数：

• 输出噪声（Output Noise）：通常用 μVrms 表示。模拟电源建议选 < 10 μVrms 的型号。
• 电源抑制比（PSRR）：越高越好。在 100 kHz 处，PSRR 最好 > 60 dB。
• 压差（Dropout Voltage）：如果输入是 3.3V，输出 2.8V，压差 0.5V，要确保 LDO 在满载时能稳住。
• 输出电容 ESR：有些 LDO 对 ESR 有要求，用错了会振荡。

3.3 上电时序控制

这是最容易踩坑的地方。

Sensor 内部有 ESD 保护二极管，如果某路电源先上电，而另一路还没电，电流会通过保护二极管倒灌，轻则 Sensor 不工作，重则直接烧毁。

典型的时序要求是这样的：

1. 先上数字电源（DVDD）：让内部逻辑先复位。
2. 再上模拟电源（AVDD）：等数字域稳定后，再给模拟域供电。
3. 最后上 IO 电源（IOVDD）：接口电源最后上，避免输出驱动冲突。
4. 然后释放复位（RST）：所有电源稳定后，再拉高复位引脚。
5. 最后配置 I2C/SPI 寄存器：开始初始化。

时序间隔通常要求 > 1 ms，具体看数据手册。有些 Sensor 要求更严格，比如 AVDD 必须在 DVDD 之后 5 ms 内上电。

3.4 供电系统结构图

下面这张图，是我画的一个典型 Sensor 供电系统结构。你可以看到电源的流向和时序控制关系。

3.5 避坑指南与实测建议

最后，分享几个我踩过的坑：

• 不要用 DCDC 直供 Sensor 模拟电源。我曾经为了省成本，用了一颗低纹波 DCDC 给 AVDD，结果图像在低增益下没问题，增益一调高，满屏都是开关噪声。最后还是老老实实换了 LDO。
• 上电时序别只靠 RC 延时。RC 延时受温度和电容老化影响很大，量产时可能有的板子时序不够，Sensor 启动失败。用电源监控芯片或 FPGA 控制才靠谱。
• 输出电容不要随意换。LDO 的稳定性对输出电容的 ESR 和容值有要求。我见过有人把 10 μF 陶瓷电容换成 22 μF，结果 LDO 振荡了，输出纹波直接飙到 100 mV。
• 用示波器测纹波时，要限制带宽。把示波器带宽限制在 20 MHz，否则你会看到很多高频噪声，那不是电源的问题，是测量方法的问题。