IDT ICS664 - 03数字视频时钟源：设计与应用详解

引言

在高清电视数字视频设备的设计中，时钟源的性能至关重要。它直接影响着设备的同步性、信噪比等关键指标。今天要为大家介绍的IDT ICS664 - 03数字视频时钟源，凭借其出色的性能和灵活的设计，成为了数字视频设备领域的热门选择。

文件下载：ICS664G-03.pdf

ICS664 - 03概述

主要功能

ICS664 - 03专为高清电视数字视频设备提供常用时钟速率的时钟生成和转换。它采用最新的PLL技术，能够提供出色的相位噪声和长期抖动性能，有助于实现卓越的同步性和高信噪比。

适用场景

该芯片适用于数字视频机顶盒（Digital Video STB）和数字电视（DTV）等应用。如果是发射机应用，建议使用ICS664 - 01或ICS664 - 02；若需要从27 MHz生成音频采样时钟，则可选用ICS661。要是有文档中未涵盖的输入和输出频率需求，可以联系IDT，他们能快速修改产品以满足特殊要求。

特性亮点

• 封装形式：采用16引脚TSSOP封装，并且有无铅（Pb）封装可供选择，符合环保要求。
• 输入灵活性：支持时钟或晶体输入，为设计提供了更多的灵活性。
• 低噪声与低抖动：低相位噪声有助于提高信噪比，在同类产品中抖动最低，仅为100 ps，能够确保稳定的时钟输出。
• 精确的乘法比率：具有精确（0 ppm）的乘法比率，可保证时钟信号的准确性。
• 低功耗设计：具备电源关断模式，可降低功耗。
• 性能提升：相比ICS660，其相位噪声性能有所改善。
• 高清视频时钟支持：能够为720p、1080i和1080p YUV标准提供高清视频时钟。

需要注意的是，非环保型零件将于2010年5月13日停产。

引脚分配与功能

引脚分配

ICS664 - 03的引脚分配明确，其输出时钟选择表如下：	S3	S2	S1	S0	Input Frequency (MHz)	Output Frequency (MHz)
0	0	0	0		Power down
0	0	0	1	27	27 (passthrough)
0	0	1	0	27	74.25
0	0	1	1	27	74.175824
0	1	0	0	13.5	74.25
0	1	0	1	13.5	74.175824
0	1	1	0	27	148.5000
0	1	1	1	27	148.351648
1	0	0	0	74.25	54
1	0	0	1	74.175824	54
1	0	1	0	74.25	27
1	0	1	1	74.175824	27
1	1	0	0	54	74.25
1	1	0	1	54	74.175824
1	1	1	0	54	13.5
1	1	1	1	27	13.5

通过设置S3、S2、S1、S0引脚的电平，可以根据输入频率选择不同的输出频率。

引脚描述

Pin Number	Pin Name	Pin Type	Pin Description
1	X1/REFIN	Input	连接晶体或时钟输入
2	VDD	Power	晶体振荡器电源
3	VDD	Power	PLL电源
4	S0	Input	输出频率选择，根据上表确定输出频率，内部上拉
5	GND	Power	PLL接地
6	GND	Power	晶体振荡器PLL接地
7	S3	Input	输出频率选择，根据上表确定输出频率，内部上拉
8	S2	Input	输出频率选择，根据上表确定输出频率，内部上拉
9	CLK	Output	时钟输出
10	S1	Input	输出频率选择，根据上表确定输出频率，内部上拉
11	VDDO	Power	输出级电源
12	SEL	Input	低电平为时钟输入，高电平为晶体输入，内部上拉
13	GND	Power	输出接地
14	VDD	Power	电源
15	NC	—	不连接，不要连接任何东西
16	X2	Input	连接晶体，若使用时钟输入则留空

应用设计要点

串联终端电阻

时钟输出走线应采用串联终端。对于常用的50Ω走线阻抗，应在时钟线串联一个33Ω电阻，且尽量靠近时钟输出引脚。时钟输出的标称阻抗为20Ω。

去耦电容

作为高性能混合信号IC，ICS664 - 03必须与系统电源噪声隔离，以实现最佳性能。每个VDD引脚和PCB接地平面之间必须连接0.01µF的去耦电容。为了进一步防止系统电源噪声干扰，ICS664 - 03应采用一个公共连接到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。

推荐的电源连接

除了VDDO可以连接较低电压以改变输出电平外，所有电源引脚都必须连接到相同电压。为了实现绝对最小抖动，建议使用专用的LDO稳压器为芯片供电，例如National Semiconductor LP2985。

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。为减少可能的噪声拾取，晶体和设备之间应使用非常短的PCB走线（且无过孔）。负载电容的值可以通过公式(C = 2(C{L}- 6)) 粗略确定，其中C是连接到X1和X2的负载电容，(C{L}) 是晶体指定的负载电容值。典型晶体的(C_{L}) 为18 pF，所以(C = 2(18 - 6)=24 pF) 。由于这些电容用于调整PCB的杂散电容，建议使用最终布局检查输出频率，看是否需要更改C的值。

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，建议遵循以下PCB布局准则：

1. 每个0.01µF去耦电容应安装在电路板的元件面，尽可能靠近VDD引脚，去耦电容和VDD引脚之间不应使用过孔，连接VDD引脚和接地过孔的PCB走线应尽量短。铁氧体磁珠和大容量去耦电容与设备的距离要求相对较低。
2. 外部晶体应靠近设备安装，X1和X2走线不应彼此靠近，应保持一定距离并远离其他走线。
3. 为了最小化电磁干扰（EMI）并获得最佳的信号完整性，33Ω串联终端电阻应靠近时钟输出放置。
4. 最佳布局是将所有组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安装在背面）。其他信号走线应远离ICS664 - 03，包括设备正下方或与设备使用的接地平面层相邻的信号走线。

电气特性

绝对最大额定值

Item	Rating
Supply Voltage, VDD	5.5 V
All Inputs and Outputs	-0.5 V to VDD + 0.5 V
Ambient Operating Temperature	0 to +70 ° C
Storage Temperature	-65 to +150 ° C
Junction Temperature	125 ° C
Soldering Temperature	260 ° C

超过这些额定值可能会对ICS664 - 03造成永久性损坏，在设计时务必注意。

推荐操作条件

Parameter	Min.	Typ.	Max.	Units
Ambient Operating Temperature	0		+70	° C
Power Supply Voltage (measured in respect to GND)	+3.0		+3.6	V

DC电气特性

在(VDD = 3.3 V ± 10 %) 、环境温度0至+70°C的条件下，ICS664 - 03的直流电气特性如下：	Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
	VDD		3.0		3.6	V
Operating Voltage	VDDO		2.5		VDD	V
Supply Current	IDD	No Load		35		mA
Input High Voltage	V IH		2			V
Input Low Voltage	V IL				0.8	V
Output High Voltage	V OH	I OH = -4 mA	VDD - 0.4			V
Output High Voltage	V OH	I OH = -20 mA	2.4			V
Output Low Voltage	V OL	I OL = 20 mA			0.4	V
Short Circuit Current	I OS	Each output		±65		mA
Nominal Output Impedance	Z OUT			20		Ω
Input Capacitance	C IN	Input pins		7		pF
Internal Pull - up Resistor	R PU			120		k Ω

AC电气特性

同样在上述条件下，其交流电气特性如下：	Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Crystal Frequency					28	MHz
Output Clock Rise Time	t OR	20% to 80%, 15 pF load			1.5	ns
Output Clock Fall Time	t OF	80% to 20%, 15 pF load			1.5	ns
Output Duty Cycle	t OD	at VDD/2, 15 pF load	40	49 to 51	60	%
Power - up Time	t PU	Valid power on to valid output		1		ms
Power - down Time	t PD	Power off to clock disable		10		µs
Jitter, short term				100		ps p - p
Jitter, long term		10 µs delay		200		ps p - p
Single Sideband Phase Noise		10 kHz offset		-120		dBc
Actual Mean Frequency Error versus Target				0		ppm

热特性

Parameter	Symbol	Conditions	Min.	Typ.	Max.	Units
Thermal Resistance Junction to	θ JA	Still air		78		° C/W
Ambient	θ JA	1 m/s air flow		70		° C/W
	θ JA	3 m/s air flow		68		° C/W
Thermal Resistance Junction to Case	θ JC			37		° C/W

封装与订购信息

封装尺寸

ICS664 - 03采用16引脚TSSOP封装，其尺寸与JEDEC Publication No. 95, MO - 153保持一致。具体尺寸如下：	Symbol	Min	Max	Min (Inches)	Max (Inches)
A		1.20	0.047
A1	0.05	0.15	0.002	0.006
A2	0.80	1.05	0.032	0.041
b	0.19	0.30	0.007	0.012
C	0.09	0.20	0.0035	0.008
D	4.90	5.1	0.193	0.201
E	6.40	BASIC	0.252	BASIC
E1	4.30	4.50	0.169	0.177
e	0.65	Basic	0.0256	Basic
L	0.45	0.75	0.018	0.030
α	0°	8°	0°	8°
aaa		0.10		0.004

订购信息

Part / Order Number	Marking	Shipping Packaging	Package	Temperature
664G - 03*	664G - 03	Tubes	16 - pin TSSOP	0 to +70°C
664G - 03T*	664G - 03	Tape and Reel	16 - pin TSSOP	0 to +70°C
664G - 03LF	664G03LF	Tubes	16 - pin TSSOP	0 to +70°C
664G - 03LFT	664G03LF	Tape and Reel	16 - pin TSSOP	0 to +70°C

*注：非环保型零件将于2010年5月13日停产，“LF”表示无铅（Pb）封装。

总结

IDT ICS664 - 03数字视频时钟源凭借其出色的性能、灵活的设计和丰富的特性，为高清电视数字视频设备的时钟设计提供了一个优秀的解决方案。在设计过程中，我们需要充分考虑其引脚功能、应用设计要点以及各种电气特性和热特性，同时注意封装尺寸和订购信息，以确保设计出的产品稳定可靠。你在使用类似时钟源芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。