ICS1523型高性能可编程行同步时钟发生器的原理及应用

1 引言

ICS1523是一款高性能、低功耗的同步信号发生器，它广泛应用于要求行同步、同步锁相的视频应用领域，由于采用低电压CMOS混合模式技术，使得它能够为视频工程及分辨率从VGA到UXGA的显示提供有效的时钟解决方案。ICS1523能够提供差分（高达250MHz）或者单路格式（高达125MHz）的像素时钟。动态相位调整电路可以控制像素时钟相对HYSNC的相位，先进的锁相环技术可以选择内部可编程分频或外部分频，所有的功能都可以通过行业标准的I2C总线以它的硬件接口进行配置。

2 主要特点和引脚功能

ICS1523的引脚排列如图1所示，它采用24引脚的SOIC封装，表1所列的是引脚功能。ICS1523的主要特点如下：

像素频率高达250MHz；

频率抖动非常小；

动态调整输出时钟相位；

单终端SSTL_3时钟输出；

双缓冲的PLL/DPA控制寄存器；

可以分别对PLL和PDA软件复位；

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可选择内部或者外部环路滤波器；

3.3V工作电压，输入耐压高达5V；

I2C串行接口即可以100KHz工作，也可以400KHz工作。

3 工作原理和内部寄存器

3.1 工作原理

ICS1523的内部组成框图如图2所示。

ICS1523的锁相环是针对行同步应用优化设计的，内部高性能施密特触发器在很短时间内对输入的HSINC信号进行预处理，并将处理后的HSYNC作为干净的参考信号，预处理后的HSYNC信号或者HSYNC的恢复信号会在FUNC引脚上出现，这个输出信号与像素时钟的边界对齐。

ICS1523内部具有自动上电复位检测电路。如果输入电压值低于它的门限值会自动复位，因而没有必要连接外部复位信号。

动态相位调整功能使得它能够输出相关的HSYNC信号，并且延时于像素时钟的输出信号，延迟的大小可以通过编程的方式设置，增加延时功能在多个视频源要求必须同步时显得非常有用。

ICS1523使用行业标准的I2C串行总线接口进行编程。通过该接口能够访问内部的12个寄存器：1个只写寄存器、8个读写寄存器和3个只读寄存器。根据引脚I2CADR的状况可分别访问2个ICS1523，当此引脚为低电平时，读地址是4DH，写地址是4CH，如果是高电平，则它的读地址是4FH，写地址是4EH，I2C总线接口既可以低速（100KHz）工作，也可以高速（400KHz）工作，并且有5V耐压。

3.2 内部寄存器

ICS1523有12个控制寄存器，分别为输入控制寄存器、锁相控制寄存器、反馈分配0和1寄存器，DPA偏移寄存器、DPA控制寄存器、输出使能寄存器、晶体振荡器分配寄存器、复位寄存器、电路版本寄存器和状态寄存器。下面介绍几个重要的寄存器。

（1）状态寄存器（Status Register）

DPA_LOCK：动态相位调整锁定标志，0=没有锁定，1=锁定。

PLL_LOCK：锁相环锁定标志，同上。

D2-D7：Reserved。

（2）复位寄存器（Reset Register）

DPA RESET：复位动态相位调整工作寄存器，写XAh表示复位DPA工作寄存器。

PLL RESET：复位锁相环工作寄存器，写5Xh表示复位PLL工作寄存器。

其中，写5Ah而表示同时复位2个工作寄存器。

（3）晶体振荡器分频寄存器

Osc_Div：OSC（12引脚）/设置的系数（设置的数值+2）。

In_Sel：选择相位/频率检测器的输入信号，0=HSYNC，1=OSC分频器。

（4）输出使能寄存器（Output Enable Register）

OE_Pck：CLK（PECH）输出使能，0=高阻，1=使能。

OE_Tck：CLK（SSTL_3）时钟输出使能，0=高阻，1=使能。

OE_P2：CHK/2（PECL）输出使能，0=高阻，1=使能。

OE_T2：CHK/2（SSTL_3）输出使能，0=高阻，1=使能。

OE_F：FUNC输出使能，0=高阻，1=使能。

CL2_Inv:CLK/2反转使能，0=不反转，1=反转。

Out_Scl：CLK分频系列。

（5）DPA控制寄存器

PA_Res0：动态相位调整精度选择。

（6）DPA偏移寄存器

DPA_OS：动态相位调整偏移。

Fil_Sel：锁相环路选择，0=外部，1=内部。

（7）锁相环路寄存器

PFD0-2相位/频率检测增益。

PSD0-1：后分频系数。

（8）输入控制寄存器

EnDLS：使能DPA锁存状态输出到LOCK/REF脚。

EnPLS：使能PLL锁存状态输出到LOCK/REF脚。

Func_Sel：功能输出选择，0=恢复的HSYNC，1=外部的HSYNC。

Fbk_Sel：反馈选择，0=内部反馈，1=外部反馈。

4 典型应用

4.1 硬件电路

ICS1523的典型应用电路如图3所示，该电路为SID13806型显示控制器供视频同步信号。这些信号是SID13806连接LCD时所需要的。ICS1523输入时钟是50MHz（引脚12）、输出CLK1（25MHz）、CLK2（12.5MHz）和CLK3（387.6KHz）分别接S1D13806的BUSCLK（60引脚）、CLK1（66引脚）、CLK12（64引脚）和CLK13（引脚）。

4.2 软件配置

软件配置流程如图4所示，详细配置过程见下文给出的部分配置程序。结合典型应用还给出相关寄存器的具体配置数值，如表2所示(这些值可通过ICS1523专用软件获取)。