IDT ICS664 - 01数字视频时钟源：高清电视数字视频设备的时钟解决方案

一、引言

在高清电视数字视频设备中，时钟的稳定性和性能至关重要。IDT的ICS664 - 01数字视频时钟源为这类设备提供了出色的时钟生成和转换功能。本文将详细介绍ICS664 - 01的特点、工作原理、引脚分配、应用信息以及电气特性等内容，帮助电子工程师更好地了解和使用这款产品。

文件下载：ICS664G-01.pdf

二、产品概述

ICS664 - 01专为高清电视数字视频设备中常见的时钟速率提供时钟生成和转换功能。它采用了最新的PLL（锁相环）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和信噪比。如果需要从27 MHz生成音频采样时钟，建议使用ICS661。若有文档中未涵盖的输入和输出频率需求，可联系ICS，他们能快速修改产品以满足特殊要求。

三、产品特点

3.1 封装形式

采用16引脚TSSOP封装，并且有无铅封装可供选择，符合环保要求。

3.2 输入灵活性

支持时钟或晶体输入，为设计提供了更大的灵活性。

3.3 低噪声与低抖动

低相位噪声有助于提高信噪比，在同类产品中具有最低的抖动，仅为100 ps，能有效保证时钟信号的质量。

3.4 精确的乘法比率

具有精确（0 ppm）的乘法比率，可实现准确的时钟频率转换。

3.5 低功耗设计

具备掉电模式，可降低功耗，提高设备的能效。

3.6 性能提升

相比ICS660，其相位噪声性能得到了改善，并且支持SMTE 292M HD - SDI标准，适用于高清电视广播。

四、功能模块与引脚分配

4.1 功能模块

从框图中可以看到，ICS664 - 01主要包括晶体振荡器、PLL时钟合成等模块。VDD为各模块提供电源，GND为接地引脚，X1/REFIN用于连接晶体或时钟输入，CLK为时钟输出引脚。

4.2 引脚分配

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，片上上拉
5	GND	电源	PLL的接地
6	GND	电源	晶体振荡器的接地
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，片上上拉
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，片上上拉
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，片上上拉
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，片上上拉
13	GND	电源	输出的接地
14	VDD	电源	电源供应
15	NC	-	不连接，不要连接任何东西
16	X2	输入	连接晶体，若使用时钟输入则留空

4.3 输出时钟选择

通过S3、S2、S1、S0四个输入引脚的不同组合，可以实现不同的输入输出频率转换。例如，当S3S2S1S0为0001时，为直通模式，输出频率等于输入频率；当S3S2S1S0为0010且输入频率为27 MHz时，输出频率为74.25 MHz。

五、应用信息

5.1 串联终端电阻

时钟输出走线应使用串联终端。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。

5.2 去耦电容

为了使ICS664 - 01达到最佳性能，必须将其与系统电源噪声隔离。每个VDD引脚与PCB接地平面之间必须连接0.01µF的去耦电容。为进一步防止系统电源噪声干扰，ICS664 - 01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，这些噪声可能导致输出时钟相位调制。

5.3 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。为减少可能的噪声拾取，晶体与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)) 大致确定，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。例如，典型晶体的 (C_{L}) 为18 pF，则 (C = 2(18 - 6)=24 pF)。由于这些电容用于调整PCB的杂散电容，因此应使用最终布局检查输出频率，看是否需要更改C的值。

5.4 PCB布局建议

为实现最佳设备性能和最低输出相位噪声，应遵循以下准则：

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。铁氧体磁珠和大容量去耦电容与设备的距离要求相对不那么严格。
2. 外部晶体应安装在设备旁边，使用短走线。X1和X2走线不应彼此相邻且间距最小，而应分开并远离其他走线。
3. 为最小化EMI并获得最佳信号完整性，33Ω串联终端电阻应靠近时钟输出放置。
4. 最佳布局是所有元件都在电路板的同一侧，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ICS664 - 01，包括设备正下方或与设备使用的接地平面层相邻的层上的信号走线。

六、电气特性

6.1 绝对最大额定值

• 电源电压VDD：最大5.5 V
• 所有输入和输出：-0.5 V至VDD + 0.5 V
• 环境工作温度：0至 + 70°C
• 存储温度：-65至 + 150°C
• 结温：125°C
• 焊接温度：260°C

6.2 推荐工作条件

• 环境工作温度：0至 + 70°C
• 电源电压（相对于GND测量）：+3.0至 + 3.6 V

6.3 直流电气特性

在 (VDD = 3.3 ~V pm 10 %) 、环境温度0至 + 70°C的条件下，包括电源电压、输入输出电压、电流、阻抗等参数都有明确的规定。例如，输入高电压VIH为2 V，输入低电压VIL为0.8 V等。

6.4 交流电气特性

同样在 (VDD = 3.3 ~V pm 10 %) 、环境温度0至 + 70°C的条件下，规定了晶体频率、输出时钟的上升时间、下降时间、占空比、上电时间、掉电时间、抖动、单边带相位噪声等参数。例如，输出时钟上升时间tOR（20%至80%，15 pF负载）为1.5 ns，短期抖动为100 ps p - p等。

6.5 热特性

给出了不同条件下的热阻参数，如热阻结到环境（静止空气、1 m/s气流、3 m/s气流）和热阻结到外壳等。

七、订购信息

ICS664 - 01有不同的订购型号，如ICS664G - 01、ICS664G - 01TR、ICS664G - 01LF、ICS664G - 01LFTR等。其中“LF”表示无铅封装，不同型号的包装形式有管装和卷带装，工作温度范围均为0至 + 70°C。

八、总结

IDT的ICS664 - 01数字视频时钟源凭借其出色的性能和丰富的功能，为高清电视数字视频设备提供了可靠的时钟解决方案。电子工程师在设计过程中，应充分考虑其特点、引脚分配、应用信息和电气特性等方面，合理进行PCB布局和电路设计，以确保设备的稳定运行。同时，在使用过程中若遇到特殊需求，可及时联系ICS获取技术支持。大家在实际应用中是否也遇到过类似时钟源的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。