Renesas ICS660数字视频时钟源：设计与应用详解

一、引言

在数字视频设备的设计中，时钟源的性能对系统的整体表现起着至关重要的作用。Renesas的ICS660数字视频时钟源，凭借其出色的性能和丰富的功能，成为众多数字视频设备设计的理想选择。本文将详细介绍ICS660的特点、功能、应用以及相关的设计要点。

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二、ICS660概述

2.1 功能描述

ICS660主要用于为数字视频设备提供常用时钟速率的生成和转换，这些速率涵盖了MPEG、NTSC、PAL和HDTV等标准。它采用了最新的PLL技术，能够提供出色的相位噪声和长期抖动性能，从而实现卓越的同步性和信噪比。如果需要从27 MHz生成音频采样时钟，则可以使用ICS661。若有未包含在此处的输入和输出频率需求，可联系IDT，他们能快速修改产品以满足特殊要求。

2.2 产品特点

• 封装形式：采用16引脚TSSOP封装。
• 环保特性：无铅封装，符合RoHS标准。
• 输入方式：支持时钟或晶体输入。
• 低噪声抖动：具有低相位噪声和低抖动特性。
• 精确倍率：具备精确（0 ppm）的乘法比率。
• 电源控制：支持电源关闭控制。
• 参考输出：提供参考时钟输出。

三、引脚分配与功能

3.1 引脚分配

ICS660的引脚分配清晰明确，各引脚功能如下：	引脚编号	引脚名称	引脚类型	引脚描述
1	X1/REFIN	输入	连接晶体或时钟输入
2	VDD	电源	晶体振荡器的电源
3	VDD	电源	PLL的电源
4	S0	输入	输出频率选择，根据输出时钟选择表确定输出频率，芯片上拉
5	GND	电源	输出级的接地
6	GND	电源	PLL的接地
7	S3	输入	输出频率选择，根据输出时钟选择表确定输出频率，芯片上拉
8	S2	输入	输出频率选择，根据输出时钟选择表确定输出频率，芯片上拉
9	CLK	输出	时钟输出
10	S1	输入	输出频率选择，根据输出时钟选择表确定输出频率，芯片上拉
11	VDDO	电源	输出级的电源
12	SEL	输入	低电平为时钟输入，高电平为晶体输入，芯片上拉
13	GND	电源	接地
14	VDDR	电源	参考输出的电源，接地可关闭REF
15	REF	输出	参考时钟输出
16	X2	输入	连接晶体，若使用时钟输入则留空

3.2 输出时钟选择

通过设置S3、S2、S1、S0引脚的电平组合，可以选择不同的输入频率和输出频率。具体的选择表如下：	S3	S2	S1	S0	输入频率 (MHz)	输出频率 (MHz)
0	0	0	0	13.5	74.25
0	0	0	1	13.5	74.175824
……	……	……	……	……	……
1	1	1	1	27	17.73447205

四、应用设计要点

4.1 串联终端电阻

时钟输出走线应采用串联终端。对于50Ω的走线（常用的走线阻抗），应在时钟线串联一个33Ω的电阻，并尽可能靠近时钟输出引脚。时钟输出的标称阻抗为20Ω。

4.2 去耦电容

为了使ICS660达到最佳性能，必须将其与系统电源噪声隔离。每个VDD与PCB接地平面之间必须连接0.01µF的去耦电容。此外，ICS660应使用一个公共连接到PCB电源平面，铁氧体磁珠和大容量电容有助于降低电源中的低频噪声，避免输出时钟相位调制。

4.3 晶体负载电容

如果使用晶体，设备的晶体连接应包括从X1到地和从X2到地的电容焊盘。这些电容用于调整电路板的杂散电容，以匹配晶体标称所需的负载电容。负载电容的值可以通过公式 (C = 2(C{L}-6)) 大致确定，其中 (C{L}) 是晶体指定的负载电容值。例如，典型的晶体 (C_{L}) 为18 pF，则 (C = 2(18 - 6) = 24 pF)。最终布局时，需检查输出频率以确定是否需要更改电容值。

4.4 PCB布局建议

为了实现最佳的设备性能和最低的输出相位噪声，应遵循以下PCB布局准则：

• 每个0.01µF的去耦电容应安装在电路板的元件侧，尽可能靠近VDD引脚，去耦电容与VDD引脚之间不应使用过孔，连接VDD引脚和接地过孔的PCB走线应尽可能短。
• 外部晶体应靠近设备安装，X1和X2走线应分开，避免相互靠近，并远离其他走线。
• 为了最小化EMI并获得最佳的信号完整性，33Ω的串联终端电阻应靠近时钟输出放置。
• 最佳布局是将所有元件安装在电路板的同一侧，尽量减少穿过其他信号层的过孔（铁氧体磁珠和大容量去耦电容可以安装在背面），其他信号走线应远离ICS660。

五、电气特性

5.1 绝对最大额定值

项目	额定值
电源电压，VDD	5.5 V
所有输入和输出	-0.5 V 至 VDD + 0.5 V
环境工作温度	-40 至 +85 °C
存储温度	-65 至 +150 °C
结温	125 °C
焊接温度	260 °C

5.2 推荐工作条件

参数	最小值	典型值	最大值	单位
环境工作温度	-40		+85	°C
电源电压（相对于GND测量）	+3.0		+3.6	V

5.3 DC电气特性

在 (VDD = 3.3 V pm 10%) ，环境温度 -40 至 +85°C的条件下，ICS660的DC电气特性如下：	参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
工作电压	VDD		3.0		3.6	V
	VDDO		2.5		VDD	V
	VDDR		2.5		VDD	V
电源电流	IDD	无负载		25		mA
待机电源电流	IDDPD			75		µA
……	……	……	……	……	……	……

5.4 AC电气特性

同样在 (VDD = 3.3 V pm 10%) ，环境温度 -40 至 +85°C的条件下，其AC电气特性如下：	参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
晶体频率					28	MHz
输出时钟上升时间	tOR	20% 至 80%，15 pF负载			1.5	ns
输出时钟下降时间	tOF	80% 至 20%，15 pF负载			1.5	ns
……	……	……	……	……	……	……

5.5 热特性

参数	符号	条件	最小值	典型值	最大值	单位
热阻结到环境	θJA	静止空气		78		°C/W
	θJA	1 m/s气流		70		°C/W
	θJA	3 m/s气流		68		°C/W
热阻结到外壳	θJC			37		°C/W

六、订购信息

部件/订单编号	标记	运输包装	封装	温度范围
660GILF	660GILF	管装	16引脚TSSOP	-40 至 +85 °C
660GILFT	660GILF	卷带包装	16引脚TSSOP	-40 至 +85 °C

其中，“LF”表示无铅封装，符合RoHS标准。

七、总结

Renesas的ICS660数字视频时钟源为数字视频设备的设计提供了高性能、可靠的时钟解决方案。通过合理的引脚配置、精心的应用设计和遵循相关的布局准则，可以充分发挥ICS660的优势，实现数字视频设备的稳定运行。在实际设计过程中，电子工程师们还需要根据具体的应用需求，灵活调整设计参数，以达到最佳的性能表现。你在使用ICS660的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。