Микросхема ICS501B PLL CLOCK MULTIPLIER

Микросхема ICS501B - PLL CLOCK MULTIPLIER
Описание
ICS501B LOCO^TM — это наиболее экономически эффективный способ генерирования высококачественного тактового сигнала из низкочастотного кристалла или внешнего тактового генератора. Название LOCO означает «недорогой генератор» (Low Cost Oscillator), поскольку он предназначен для замены кварцевых генераторов в большинстве электронных систем.
Используя технологию фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), устройство использует стандартный недорогой кристалл основной гармоники для создания выходной тактовой частоты до 20 МГц.
В ПЗУ чипа хранится возможность генерировать девять различных коэффициентов умножения, что позволяет одному чипу выводить множество общих частот (см. таблицу на стр. 2).
Устройство также имеет вывод включения выхода, который устанавливает три состояния тактового выхода, когда на выводе OE устанавливается низкий уровень.
Эта микросхема предназначена для генерации частоты. Она имеет низкий выходной джиттер (изменение периода выходного сигнала), но рассогласование и джиттер между входом и выходом не определены и не гарантируются.
Для приложений, требующих определенного отклонения входного сигнала от выходного, используйте микросхему ICS570B.
Функции

Выполнен в 8-контактном корпусе SOIC.
Самый дешевый тактовый генератор PLL от ICS.
Нулевая ошибка умножения ppm.
Входная частота кристалла 5–10 МГц.
Входная тактовая частота от внешнего генератора 2–10 МГц.
Выходные тактовые частоты до 20 МГц.
Чрезвычайно низкий джиттер 25 ps.
Совместимость с популярными процессорами.
Девять возможных вариантов частот.
Рабочее напряжение от 3,3 В до 5,5 В.
Выход с тремя состояниями для тестирования.
До 25 мА на TTL уровнях.
Идеально подходит для замены генератора.
Доступна версия для промышленных температур.
Усовершенствованный процесс КМОП с низким энергопотреблением.

Блок-схема
Назначение контактов

Таблица тактового выхода
Таблица 1

S1 S0 CLK Минимальный входной сигнал

0 0 4X input см. таблицу 6

0 M 5.3125X input 20 МГц

0 1 5X input см. таблицу 6

M 0 6.25X input 4 МГц

M M 2X input см. таблицу 6

M 1 3.125X input 8 МГц

1 0 6X input см. таблицу 6

1 M 3X input см. таблицу 6

1 1 8X input см. таблицу 6

0 = подключение напрямую к земле
1 = подключение напрямую к VDD
M = оставить неподключенным (плавающим)
Калькулятор для расчета выходной частоты (RA3TOX)

Введите частоту кварца: (KГц)

S1/S0=MM (2X input) (КГц)

S1/S0=1M (3X input) (КГц)

S1/S0=M1 (3.125X input) (КГц)

S1/S0=00 (4X input) (КГц)

S1/S0=01 (5X input) (КГц)

S1/S0=0M (5.3125X input) (КГц)

S1/S0=10 (6X input) (КГц)

S1/S0=M0 (6.25X input) (КГц)

S1/S0=11 (8X input) (КГц)

On-Line calculator by RA3TOX BoNi-Soft 2024

Помните! Выходная частота не должна превышать 20 МГц.
Может возникнуть обратная задача - рассчитать кварц по заданной выходной частоте. Это можно выполнить можно с помощью аналогичного калькулятора.
Описание выводов
Таблица 2

Номер контакта Имя контакта Тип контакта Описание контакта

1 XI/ICLK Вход Подключение кристалла / внешний тактовый сигнал.

2 VDD Питание Подключите к +3,3 В или +5 В.

3 GND Питание Подключите к земле.

4 S1 Трехуровневый вход Выберите 1 для выходной тактовой частоты.
Подключите к GND или VDD или подсоедините к плавающему состоянию.

5 CLK Выход Выходной сигнал согласно таблице 1.

6 S0 Трехуровневый вход Выберите 0 для выходной тактовой частоты.Подключите к GND
или VDD или подсоедините к плавающему состоянию.

7 OE Вход Выход включения. (0=off )Три состояния выхода CLK при низком
уровне. Внутреннее подтягивание.

8 X2 Выход Подключение кристалла.
Оставьте неподключенным при внешней синхронизации.

Внешние компоненты
Развязывающий конденсатор
Как и любая высокопроизводительная микросхема со смешанными сигналами, для оптимальной работы ICS501B должна быть изолирована от помех источника питания системы.
Между VDD и GND должен быть подключен развязывающий конденсатор емкостью 0,01 мкФ. Его необходимо подключить близко к ICS501B, чтобы минимизировать индуктивность вывода. Для ICS501B не требуется фильтрация внешнего источника питания.
Последовательный согласующий резистор
Нагрузочный резистор сопротивлением 33 Ом можно использовать рядом с выводом CLK, если длина трасс превышает один дюйм.
Нагрузочные конденсаторы кристалла
Общая емкость кристалла составляет примерно 12 пФ. Следует использовать параллельный резонансный кристалл основной моды. В соединениях кристалла устройства должны быть площадки для небольших конденсаторов от Х1 к земле и от Х2 к земле. Эти конденсаторы используются для регулировки паразитной емкости платы в соответствии с номинально необходимой емкостью кристаллической нагрузки. Поскольку емкость нагрузки можно увеличить только в этом процессе подстройки, важно свести к минимуму паразитную емкость, используя очень короткие дорожки печатной платы (и отсутствие переходных отверстий) между кристаллом и устройством. Кристаллические конденсаторы, если необходимо, необходимо соединить с каждым из выводов X1 и X2 на землю.
Значение (в пФ) этих кристаллических колпачков должно равняться (CL -12 пФ)*2. В этом уравнении CL = емкость нагрузки кристалла в пФ. Пример: для кристалла с нагрузочной емкостью 16 пФ каждый конденсатор кристалла будет иметь емкость 8 пФ [(16-12) x 2] = 8.
Абсолютные максимальные значения
Нагрузки, превышающие указанные ниже значения, могут привести к необратимому повреждению ICS501B. Эти рейтинги, являющиеся стандартными значениями для деталей с коммерческими классами ICS, представляют собой только рейтинги нагрузки. Функциональная работа устройства при этих или любых других условиях сверх указанных в эксплуатационных разделах технических характеристик не подразумевается. Воздействие абсолютных максимальных номинальных условий в течение длительного времени может повлиять на надежность продукта. Электрические параметры гарантируются только в рекомендуемом диапазоне рабочих температур.
Таблица 3

Элемент Значение

Напряжение питания, VDD 7 В.

Все входы и выходы от -0,5 В до VDD+0,5 В.

Рабочая температура окружающей среды от -40 до +85°C

Температура хранения от -65 до +150°C.

Температура пайки 260°C

Рекомендуемые условия эксплуатации
Таблица 4

Параметр Мин. Тип. Макс. Единицы

Рабочая температура окружающей среды 0 +70 °C

Напряжение источника питания
(измеренное относительно земли) +3,14 +5,25 Вольт

Datashit ICS501BMILFT.pdf
Для исследования микросхемы был собран испытательный стенд c кварцевым резонатором на частоту 3,686 МГц. Это несколько меньше рекомендуемого в даташите (Fmin=5 MHz).

Целью испытания была проверка работоспособности микросхемы и соответствие режимов синтеза (умножение) согласно таблицы управляющих сигналов S0/S1.

Тестирование показало полное соответствие алгоритму управления (Таблица 1).
Сигнал на входе практически синусоидальный. Искажения синусоидального сигнала на фото вызвано (по моему мнению) заниженнной частотой кварца. Сигнал на более высоких частотах практически синусоидальный.
Проверка показала, что микросхема работает и на более высоких выходных частотах, чем заявлено в характеристиках. В моем случае при 8хFкв - 29,4 МГц. Но при этом снижается выходной уровень сигнала.
Стоимость микросхемы на Aliexpress достаточно небольшая - около 1,5$ за 5 шт.

Материал подготовил RA3TOX для сайта "Радиофанат" (январь 2024).

S1	S0	CLK	Минимальный входной сигнал
0	0	4X input	см. таблицу 6
0	M	5.3125X input	20 МГц
0	1	5X input	см. таблицу 6
M	0	6.25X input	4 МГц
M	M	2X input	см. таблицу 6
M	1	3.125X input	8 МГц
1	0	6X input	см. таблицу 6
1	M	3X input	см. таблицу 6
1	1	8X input	см. таблицу 6

Введите частоту кварца: (KГц)
S1/S0=MM (2X input)	(КГц)
S1/S0=1M (3X input)	(КГц)
S1/S0=M1 (3.125X input)	(КГц)
S1/S0=00 (4X input)	(КГц)
S1/S0=01 (5X input)	(КГц)
S1/S0=0M (5.3125X input)	(КГц)
S1/S0=10 (6X input)	(КГц)
S1/S0=M0 (6.25X input)	(КГц)
S1/S0=11 (8X input)	(КГц)
On-Line calculator by RA3TOX	BoNi-Soft 2024

Номер контакта	Имя контакта	Тип контакта	Описание контакта
1	XI/ICLK	Вход	Подключение кристалла / внешний тактовый сигнал.
2	VDD	Питание	Подключите к +3,3 В или +5 В.
3	GND	Питание	Подключите к земле.
4	S1	Трехуровневый вход	Выберите 1 для выходной тактовой частоты. Подключите к GND или VDD или подсоедините к плавающему состоянию.
5	CLK	Выход	Выходной сигнал согласно таблице 1.
6	S0	Трехуровневый вход	Выберите 0 для выходной тактовой частоты.Подключите к GND или VDD или подсоедините к плавающему состоянию.
7	OE	Вход	Выход включения. (0=off )Три состояния выхода CLK при низком уровне. Внутреннее подтягивание.
8	X2	Выход	Подключение кристалла. Оставьте неподключенным при внешней синхронизации.

Элемент	Значение
Напряжение питания, VDD	7 В.
Все входы и выходы	от -0,5 В до VDD+0,5 В.
Рабочая температура окружающей среды	от -40 до +85°C
Температура хранения	от -65 до +150°C.
Температура пайки	260°C

Параметр	Мин.	Тип.	Макс.	Единицы
Рабочая температура окружающей среды	0		+70	°C
Напряжение источника питания (измеренное относительно земли)	+3,14		+5,25	Вольт