CCD和CMOS的差异

产品简介：

  CCD与CMOS传感器是当时被遍及选用的两种图画传感器，两者都是使用感光二极管(photodiode)进行光电转化，将图画转化为数字数据，而其首要差异是数字数据传送的办法不同。

  如下图所示，CCD传感器中每一行中每一个象素的电荷数据都会顺次传送到下一个象素中，由最底端部分输出，再经由传感器边际的扩大器进行扩大输出；而在CMOS传感器中，每个象素都会邻接一个扩大器及A/D转化电路，用相似内存电路的办法将数据输出。

  形成这种差异的原因首要在于：CCD的特别工艺可确保数据在传送时不会失真，因而各个象素的数据可会聚至边际再进行扩大处理；而CMOS工艺的数据在传送间隔较长时会发生噪声，因而，必须先扩大，再整合各个象素的数据。

  因为数据传送办法不一样，因而CCD与CMOS传感器在效能与应用上也有许多差异，这些差异包含：

  1. 灵敏度差异：因为CMOS传感器的每个象素由四个晶体管与一个感光二极管构成(含扩大器与A/D转化电路)，使得每个象素的感光区域远小于象素自身的表面积，因而在象素尺度相同的情况下，CMOS传感器的灵敏度要低于CCD传感器。

  2. 本钱差异：因为CMOS传感器选用一般半导体电路最常用的CMOS工艺，能够轻易地将周边电路(如AGC、CDS、Timing generator、或DSP等)集成到传感器芯片中，因而能节约外围芯片的本钱；除此之外，因为CCD选用电荷传递的办法传送数据，只需其中有一个象素不能运转，就会导致一整排的数据不能传送，因而操控CCD传感器的成品率比CMOS传感器困难许多，即便有经历的厂商也很难在产品面世的半年内打破 50%的水平，因而，CCD传感器的本钱会高于CMOS传感器。

  3. 分辨率差异：如上所述，CMOS传感器的每个象素都比CCD传感器杂乱，其象素尺度很难到达CCD传感器的水平，因而，当咱们比较相同尺度的CCD与CMOS传感器时，CCD传感器的分辨率通常会优于CMOS传感器的水平。例如，现在市面上CMOS传感器最高可到达210万象素的水平(OmniVision的 OV2610，2002年6月推出)，其尺度为1/2英寸，象素尺度为4.25m，但Sony在2002年12月推出了ICX452，其尺度与 OV2610相差不多(1/1.8英寸)，但分辨率却能高达513万象素，象素尺度也只要2.78mm的水平。

  4. 噪声差异：因为CMOS传感器的每个感光二极管都需调配一个扩大器，而扩大器归于模仿电路，很难让每个扩大器所得到的成果保持一致，因而与只要一个扩大器放在芯片边际的CCD传感器比较，CMOS传感器的噪声就会添加许多，影响图画质量。

  5. 功耗差异：CMOS传感器的图画收集办法为自动式，感光二极管所发生的电荷会直接由晶体管扩大输出，但CCD传感器为被动式收集，需外加电压让每个象素中的电荷移动，而此外加电压常常要到达12~18V；因而，CCD传感器除了在电源办理电路设计上的难度更高之外(需外加 power IC)，高驱动电压更使其功耗远高于CMOS传感器的水平。举例来说，OmniVision近期推出的OV7640(1/4英寸、VGA)，在 30 fps的速度下运转，功耗仅为40mW；而致力于低功耗CCD传感器的Sanyo公司上一年推出了1/7英寸、CIF等级的产品，其功耗却仍保持在90mW 以上，尽管该公司近期将推出35mW的新产品，但仍与CMOS传感器存在距离，且仍处于样品阶段。

  综上所述，CCD传感器在灵敏度、分辨率、噪声操控等方面都优于CMOS传感器，而CMOS传感器则具有低本钱、低功耗、以及高整合度的特色。不过，跟着CCD与CMOS传感器技能的前进，两者的差异有逐步缩小的态势，例如，CCD传感器一直在功耗上作改进，以应用于移动通讯商场(这方面的代表业者为Sanyo)；CMOS传感器则在改进分辨率与灵敏度方面的缺乏，以应用于更高端的图画产品，咱们我们能够从以下各首要厂商的产品规划来看出一些端倪。