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，吃專業飯的太難了。

雖然專業飯難吃，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，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）監控系統，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，基本上到現在也離不開 SONY，他們實在是太強了。我記得家鄉有句土話叫“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 技術比 SONY 更強，那就基本上屬于“提勁打把宣飛機”了，直到現在也是，可惜的是 SONY 已于 2017 年宣布停產 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，光照在光電二極管上使其產生電流（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 轉換器就可以形成數字化的視頻信息。

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生器。集成這種電路的 IC 都比較復雜，規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 的規格書）：

在這個電路中，由于電源品質會直接影響影像品質，CCD 需要的 +13V 電壓是先用 Boost 生成 13.3V 電壓以后再用線性穩壓器做了二次穩壓的。-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 內部有功率開關連接到電池正極），然后通過續流二極管 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 這個節點的電壓就降到低于 0V 了。

在圖像采集市場上戰勝 CCD 的是 CMOS 技術，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，信號的品質卻下降了，但在需要高速處理的高像素應用中具有優勢，而且工藝簡單，成本低廉，所以應用得越來越多，而且也實現了不斷的進化，品質越來越好，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品。由于采用 CMOS 技術，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、攝像設備的大規模普及深深地影響著我們的生活，現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，這已經是在將正經的事情庸俗化了，但可以從中看出新技術所帶來的影響到底有多大，人們的腦洞也因之而大開。

這種技術也將影響我們將來開車的過程，ADAS（先進輔助駕駛系統）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看清車輛周圍的情況并最終幫助計算機系統做出正確的路況判斷，給駕駛員或是自動駕駛系統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。

攝像系統要進入車輛，必然會涉及到與車輛電源系統的匹配問題。大部分車輛的電池系統均為 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 的電壓轉換為它們所需要的低電壓，而且要按照系統所需要的時序為各部分電路供電，RT2070 的設計思想就據此而生，下圖是它的規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，轉換為低壓以后再任由次級電路處理，分別滿足系統內各部分的需要。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 接口發送調整指令，因而可以適應各種不同方案。實際上，這種電路結構是具有普適性的，很多系統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℃ 的環境溫度下工作，遠遠超過普通工業應用的溫度范圍，將其用于工業應用是絕對沒有問題的。點擊文末的閱讀原文，可以查閱 RT2070 的詳細信息。