IDT ICS664 - 03數(shù)字視頻時鐘源：設(shè)計與應(yīng)用詳解
IDT ICS664 - 03數(shù)字視頻時鐘源：設(shè)計與應(yīng)用詳解
引言
在高清電視數(shù)字視頻設(shè)備的設(shè)計中，時鐘源的性能至關(guān)重要。它直接影響著設(shè)備的同步性、信噪比等關(guān)鍵指標。今天要為大家介紹的IDT ICS664 - 03數(shù)字視頻時鐘源，憑借其出色的性能和靈活的設(shè)計，成為了數(shù)字視頻設(shè)備領(lǐng)域的熱門選擇。
文件下載：ICS664G-03.pdf
ICS664 - 03概述
主要功能
ICS664 - 03專為高清電視數(shù)字視頻設(shè)備提供常用時鐘速率的時鐘生成和轉(zhuǎn)換。它采用最新的PLL技術(shù)，能夠提供出色的相位噪聲和長期抖動性能，有助于實現(xiàn)卓越的同步性和高信噪比。
適用場景
該芯片適用于數(shù)字視頻機頂盒（Digital Video STB）和數(shù)字電視（DTV）等應(yīng)用。如果是發(fā)射機應(yīng)用，建議使用ICS664 - 01或ICS664 - 02；若需要從27 MHz生成音頻采樣時鐘，則可選用ICS661。要是有文檔中未涵蓋的輸入和輸出頻率需求，可以聯(lián)系IDT，他們能快速修改產(chǎn)品以滿足特殊要求。
特性亮點
- 封裝形式：采用16引腳TSSOP封裝，并且有無鉛（Pb）封裝可供選擇，符合環(huán)保要求。
- 輸入靈活性：支持時鐘或晶體輸入，為設(shè)計提供了更多的靈活性。
- 低噪聲與低抖動：低相位噪聲有助于提高信噪比，在同類產(chǎn)品中抖動最低，僅為100 ps，能夠確保穩(wěn)定的時鐘輸出。
- 精確的乘法比率：具有精確（0 ppm）的乘法比率，可保證時鐘信號的準確性。
- 低功耗設(shè)計：具備電源關(guān)斷模式，可降低功耗。
- 性能提升：相比ICS660，其相位噪聲性能有所改善。
- 高清視頻時鐘支持：能夠為720p、1080i和1080p YUV標準提供高清視頻時鐘。
需要注意的是，非環(huán)保型零件將于2010年5月13日停產(chǎn)。
引腳分配與功能
引腳分配
| ICS664 - 03的引腳分配明確，其輸出時鐘選擇表如下： | 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 |
通過設(shè)置S3、S2、S1、S0引腳的電平，可以根據(jù)輸入頻率選擇不同的輸出頻率。
引腳描述
| Pin Number | Pin Name | Pin Type | Pin Description |
|---|---|---|---|
| 1 | X1/REFIN | Input | 連接晶體或時鐘輸入 |
| 2 | VDD | Power | 晶體振蕩器電源 |
| 3 | VDD | Power | PLL電源 |
| 4 | S0 | Input | 輸出頻率選擇，根據(jù)上表確定輸出頻率，內(nèi)部上拉 |
| 5 | GND | Power | PLL接地 |
| 6 | GND | Power | 晶體振蕩器PLL接地 |
| 7 | S3 | Input | 輸出頻率選擇，根據(jù)上表確定輸出頻率，內(nèi)部上拉 |
| 8 | S2 | Input | 輸出頻率選擇，根據(jù)上表確定輸出頻率，內(nèi)部上拉 |
| 9 | CLK | Output | 時鐘輸出 |
| 10 | S1 | Input | 輸出頻率選擇，根據(jù)上表確定輸出頻率，內(nèi)部上拉 |
| 11 | VDDO | Power | 輸出級電源 |
| 12 | SEL | Input | 低電平為時鐘輸入，高電平為晶體輸入，內(nèi)部上拉 |
| 13 | GND | Power | 輸出接地 |
| 14 | VDD | Power | 電源 |
| 15 | NC | — | 不連接，不要連接任何東西 |
| 16 | X2 | Input | 連接晶體，若使用時鐘輸入則留空 |
應(yīng)用設(shè)計要點
串聯(lián)終端電阻
時鐘輸出走線應(yīng)采用串聯(lián)終端。對于常用的50Ω走線阻抗，應(yīng)在時鐘線串聯(lián)一個33Ω電阻，且盡量靠近時鐘輸出引腳。時鐘輸出的標稱阻抗為20Ω。
去耦電容
作為高性能混合信號IC，ICS664 - 03必須與系統(tǒng)電源噪聲隔離，以實現(xiàn)最佳性能。每個VDD引腳和PCB接地平面之間必須連接0.01μF的去耦電容。為了進一步防止系統(tǒng)電源噪聲干擾，ICS664 - 03應(yīng)采用一個公共連接到PCB電源平面。鐵氧體磁珠和大容量電容有助于降低電源中的低頻噪聲，避免輸出時鐘相位調(diào)制。
推薦的電源連接
除了VDDO可以連接較低電壓以改變輸出電平外，所有電源引腳都必須連接到相同電壓。為了實現(xiàn)絕對最小抖動，建議使用專用的LDO穩(wěn)壓器為芯片供電，例如National Semiconductor LP2985。
晶體負載電容
如果使用晶體，設(shè)備的晶體連接應(yīng)包括從X1到地和從X2到地的電容焊盤。這些電容用于調(diào)整電路板的雜散電容，以匹配晶體標稱所需的負載電容。為減少可能的噪聲拾取，晶體和設(shè)備之間應(yīng)使用非常短的PCB走線（且無過孔）。負載電容的值可以通過公式(C = 2(C{L}- 6)) 粗略確定，其中C是連接到X1和X2的負載電容，(C{L}) 是晶體指定的負載電容值。典型晶體的(C_{L}) 為18 pF，所以(C = 2(18 - 6)=24 pF) 。由于這些電容用于調(diào)整PCB的雜散電容，建議使用最終布局檢查輸出頻率，看是否需要更改C的值。
PCB布局建議
為了實現(xiàn)最佳的設(shè)備性能和最低的輸出相位噪聲，建議遵循以下PCB布局準則：
- 每個0.01μF去耦電容應(yīng)安裝在電路板的元件面，盡可能靠近VDD引腳，去耦電容和VDD引腳之間不應(yīng)使用過孔，連接VDD引腳和接地過孔的PCB走線應(yīng)盡量短。鐵氧體磁珠和大容量去耦電容與設(shè)備的距離要求相對較低。
- 外部晶體應(yīng)靠近設(shè)備安裝，X1和X2走線不應(yīng)彼此靠近，應(yīng)保持一定距離并遠離其他走線。
- 為了最小化電磁干擾（EMI）并獲得最佳的信號完整性，33Ω串聯(lián)終端電阻應(yīng)靠近時鐘輸出放置。
- 最佳布局是將所有組件安裝在電路板的同一側(cè)，盡量減少穿過其他信號層的過孔（鐵氧體磁珠和大容量去耦電容可安裝在背面）。其他信號走線應(yīng)遠離ICS664 - 03，包括設(shè)備正下方或與設(shè)備使用的接地平面層相鄰的信號走線。
電氣特性
絕對最大額定值
| 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 |
超過這些額定值可能會對ICS664 - 03造成永久性損壞，在設(shè)計時務(wù)必注意。
推薦操作條件
| 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電氣特性
| 在(VDD = 3.3 V ± 10 %) 、環(huán)境溫度0至+70°C的條件下，ICS664 - 03的直流電氣特性如下： | 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電氣特性
| 同樣在上述條件下，其交流電氣特性如下： | 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 |
熱特性
| 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 |
封裝與訂購信息
封裝尺寸
| ICS664 - 03采用16引腳TSSOP封裝，其尺寸與JEDEC Publication No. 95, MO - 153保持一致。具體尺寸如下： | 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 |
訂購信息
| 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：非環(huán)保型零件將于2010年5月13日停產(chǎn)，“LF”表示無鉛（Pb）封裝。
總結(jié)
IDT ICS664 - 03數(shù)字視頻時鐘源憑借其出色的性能、靈活的設(shè)計和豐富的特性，為高清電視數(shù)字視頻設(shè)備的時鐘設(shè)計提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在設(shè)計過程中，我們需要充分考慮其引腳功能、應(yīng)用設(shè)計要點以及各種電氣特性和熱特性，同時注意封裝尺寸和訂購信息，以確保設(shè)計出的產(chǎn)品穩(wěn)定可靠。你在使用類似時鐘源芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。
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