德州儀器3.3-V ABT掃描測試設(shè)備：SN54/74LVTH18502A與SN54/74LVTH182502A深度解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，測試設(shè)備的性能和功能對于確保電路的可靠性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。德州儀器（TI）的SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A這幾款3.3-V ABT掃描測試設(shè)備，憑借其出色的特性和豐富的功能，在測試應(yīng)用中占據(jù)著重要的地位。今天，我們就來深入了解一下這些設(shè)備。

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產(chǎn)品概覽

這幾款設(shè)備是德州儀器SCOPE?可測試性集成電路家族的成員，同時(shí)也屬于Widebus?家族。它們支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990邊界掃描，能夠方便地對復(fù)雜的電路板組件進(jìn)行測試。通過4線測試訪問端口（TAP）接口，可以實(shí)現(xiàn)對測試電路的掃描訪問。這些設(shè)備專為低電壓（3.3-V）VCC操作設(shè)計(jì)，同時(shí)具備為5-V系統(tǒng)環(huán)境提供TTL接口的能力，這種混合模式信號操作的特性極大地增強(qiáng)了它們的適用性。

它們還支持低至2.7 V的非穩(wěn)壓電池操作，這對于一些對電源穩(wěn)定性要求不高或者需要電池供電的應(yīng)用場景非常友好。像在一些便攜式電子設(shè)備或者野外測試環(huán)境中，就可以利用這一特性來簡化電源設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)

18位通用總線收發(fā)器

在正常模式下，這些設(shè)備作為18位通用總線收發(fā)器，結(jié)合了D型鎖存器和D型觸發(fā)器，能夠在透明、鎖存或時(shí)鐘模式下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)流動。這種多功能的設(shè)計(jì)使得它們可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行靈活配置，既可以作為兩個(gè)9位收發(fā)器使用，也可以作為一個(gè)18位收發(fā)器使用。

數(shù)據(jù)在兩個(gè)方向上的流動由輸出使能（OEAB和OEBA）、鎖存使能（LEAB和LEBA）和時(shí)鐘（CLKAB和CLKBA）輸入控制。以A到B的數(shù)據(jù)流動為例，當(dāng)LEAB為高電平時(shí)，設(shè)備工作在透明模式；當(dāng)LEAB為低電平時(shí)，A總線數(shù)據(jù)在CLKAB保持靜態(tài)低電平或高電平時(shí)被鎖存，或者在CLKAB的低到高轉(zhuǎn)換時(shí)被存儲。當(dāng)OEAB為低電平時(shí)，B輸出有效；當(dāng)OEAB為高電平時(shí)，B輸出處于高阻狀態(tài)。B到A的數(shù)據(jù)流動與之類似，只是使用了OEBA、LEBA和CLKBA輸入。

測試電路與功能

在測試模式下，正常的SCOPE通用總線收發(fā)器操作被禁止，測試電路被啟用，用于觀察和控制設(shè)備的I/O邊界。測試電路可以執(zhí)行邊界掃描測試操作，這些操作遵循IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的協(xié)議。

四個(gè)專用測試引腳（測試數(shù)據(jù)輸入TDI、測試數(shù)據(jù)輸出TDO、測試模式選擇TMS和測試時(shí)鐘TCK）用于觀察和控制測試電路的操作。測試電路還可以執(zhí)行其他測試功能，如對數(shù)據(jù)輸入進(jìn)行并行簽名分析（PSA）和從數(shù)據(jù)輸出生成偽隨機(jī)模式（PRPG）。所有測試和掃描操作都與TAP接口同步。

其他特性

• 總線保持功能：設(shè)備提供了有源總線保持電路，能夠?qū)⑽词褂没驊铱盏臄?shù)據(jù)輸入保持在有效的邏輯電平，這樣就無需外部上拉電阻，簡化了電路設(shè)計(jì)。
• B端口輸出特性：’LVTH182502A的B端口輸出設(shè)計(jì)用于源或吸收高達(dá)12 mA的電流，并包含25 - Ω串聯(lián)電阻，有助于減少過沖和下沖，提高信號的穩(wěn)定性。
• 溫度特性：SN54LVTH18502A和SN54LVTH182502A適用于 - 55°C至125°C的全軍事溫度范圍，而SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A適用于 - 40°C至85°C的溫度范圍，能夠滿足不同環(huán)境下的使用需求。

測試架構(gòu)與寄存器

TAP控制器

測試信息通過符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的4線測試總線或TAP進(jìn)行傳輸。TAP控制器監(jiān)控來自測試總線的TCK和TMS信號，從中提取同步和狀態(tài)控制信號，并為設(shè)備中的測試結(jié)構(gòu)生成適當(dāng)?shù)钠峡刂菩盘枴AP控制器是一個(gè)同步有限狀態(tài)機(jī)，完全與TCK信號同步，輸入數(shù)據(jù)在TCK的上升沿被捕獲，輸出數(shù)據(jù)在TCK的下降沿發(fā)生變化。

狀態(tài)機(jī)

TAP控制器由16個(gè)狀態(tài)組成，其中包括6個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和10個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)機(jī)有兩條主要路徑，分別用于訪問和控制所選的數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。設(shè)備上電后進(jìn)入Test - Logic - Reset狀態(tài)，在該狀態(tài)下，測試邏輯被復(fù)位和禁用，設(shè)備執(zhí)行正常邏輯功能。

寄存器概述

除了旁路寄存器和設(shè)備識別寄存器，其他測試寄存器可以看作是每個(gè)位帶有影子鎖存器的串行移位寄存器。在適當(dāng)?shù)牟东@狀態(tài)下，移位寄存器可以從當(dāng)前指令指定的源進(jìn)行并行加載；在適當(dāng)?shù)囊莆粻顟B(tài)下，移位寄存器的內(nèi)容從TDO移出，新內(nèi)容從TDI移入；在適當(dāng)?shù)母聽顟B(tài)下，影子鎖存器從移位寄存器更新內(nèi)容。

各寄存器功能

• 指令寄存器（IR）：8位長，用于告訴設(shè)備要執(zhí)行的指令。它包含操作模式（正常模式或測試模式）、要執(zhí)行的測試操作、要選擇的數(shù)據(jù)寄存器以及在Capture - DR期間要捕獲到所選數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)來源等信息。
• 邊界掃描寄存器（BSR）：48位長，為每個(gè)正常功能輸入引腳和每個(gè)正常功能I/O引腳包含一個(gè)邊界掃描單元（BSC）。它用于存儲要外部應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳的測試數(shù)據(jù)，以及捕獲在正常片上邏輯輸出和設(shè)備輸入引腳上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。
• 邊界控制寄存器（BCR）：3位長，用于在邊界運(yùn)行測試（RUNT）指令的上下文中實(shí)現(xiàn)基本SCOPE?指令集未包含的額外測試操作，如PRPG、PSA和二進(jìn)制計(jì)數(shù)（COUNT）。
• 旁路寄存器：1位掃描路徑，可用于縮短系統(tǒng)掃描路徑的長度，減少完成測試操作所需的每個(gè)測試模式的位數(shù)。
• 設(shè)備識別寄存器（IDR）：32位長，可用于識別設(shè)備的制造商、部件號和版本。

指令與操作

指令集

設(shè)備支持多種指令，每種指令都有特定的功能和操作模式，如邊界掃描（EXTEST）、識別讀?。?a target="_blank">IDCODE）、樣本邊界（SAMPLE/PRELOAD）、旁路掃描（BYPASS）等。這些指令的執(zhí)行可以根據(jù)不同的測試需求進(jìn)行選擇，從而實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的全面測試和控制。

BCR指令操作

BCR指令根據(jù)BCR位2 - 0進(jìn)行解碼，包括樣本輸入/切換輸出（TOPSIP）、偽隨機(jī)模式生成（PRPG）、并行簽名分析（PSA）、同時(shí)進(jìn)行PSA和PRPG（PSA/PRPG）以及同時(shí)進(jìn)行PSA和二進(jìn)制計(jì)數(shù)（PSA/COUNT）等操作。這些操作在執(zhí)行RUNT指令的Run - Test/Idle狀態(tài)下進(jìn)行，能夠滿足不同的測試場景需求。

電氣與時(shí)序特性

絕對最大額定值

設(shè)備的絕對最大額定值規(guī)定了其在不同條件下能夠承受的最大電壓、電流和溫度范圍。例如，電源電壓范圍為 - 0.5V至4.6V，輸入電壓范圍為 - 0.5V至7V等。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，必須確保設(shè)備的工作條件不超過這些額定值，以避免對設(shè)備造成永久性損壞。

推薦操作條件

推薦操作條件包括電源電壓、輸入電壓、輸出電流、輸入轉(zhuǎn)換上升或下降速率以及工作環(huán)境溫度等參數(shù)。不同型號的設(shè)備在這些參數(shù)上可能會有一些差異，例如SN54LVTH18502A的工作溫度范圍為 - 55°C至125°C，而SN74LVTH18502A為 - 40°C至85°C。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)具體的使用場景和要求選擇合適的型號，并確保設(shè)備在推薦操作條件下工作，以保證其性能和可靠性。

電氣特性

電氣特性包括輸入和輸出電壓、電流、功耗等參數(shù)。這些參數(shù)在推薦的工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測試，并且給出了最小值、典型值和最大值。例如，在不同的電源電壓和負(fù)載條件下，輸出電壓和電流會有所變化，了解這些參數(shù)對于設(shè)計(jì)合適的電路和匹配負(fù)載非常重要。

時(shí)序要求與開關(guān)特性

設(shè)備的時(shí)序要求和開關(guān)特性規(guī)定了在正常模式和測試模式下的時(shí)鐘頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間、建立時(shí)間、保持時(shí)間、延遲時(shí)間和上升時(shí)間等參數(shù)。這些參數(shù)直接影響到設(shè)備的工作速度和穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)時(shí)鐘信號和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序時(shí)需要嚴(yán)格遵循這些要求。例如，在正常模式下，CLKAB或CLKBA的時(shí)鐘頻率最高可達(dá)100 MHz；在測試模式下，TCK的時(shí)鐘頻率最高可達(dá)50 MHz。

封裝與應(yīng)用

封裝類型

這些設(shè)備提供了多種封裝選項(xiàng)，包括64引腳塑料薄四方扁平（PM）封裝和68引腳陶瓷四方扁平（HV）封裝。不同的封裝類型適用于不同的應(yīng)用場景和安裝要求，例如PM封裝適合大規(guī)模生產(chǎn)和表面貼裝，而HV封裝則更適用于對可靠性和穩(wěn)定性要求較高的環(huán)境。

應(yīng)用場景

由于其出色的性能和豐富的功能，這些設(shè)備適用于各種需要進(jìn)行電路測試和驗(yàn)證的應(yīng)用場景，如電子設(shè)備的生產(chǎn)測試、電路板的故障診斷、芯片的功能驗(yàn)證等。它們能夠幫助工程師快速、準(zhǔn)確地檢測和定位電路中的問題，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

總結(jié)與思考

德州儀器的SN54/74LVTH18502A和SN54/74LVTH182502A 3.3-V ABT掃描測試設(shè)備以其先進(jìn)的設(shè)計(jì)、豐富的功能和良好的電氣特性，為電子工程師提供了強(qiáng)大的測試工具。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理選擇設(shè)備的型號和封裝類型，同時(shí)嚴(yán)格遵循其電氣和時(shí)序要求，以確保設(shè)備能夠正常工作并發(fā)揮出最佳性能。

大家在使用這些設(shè)備的過程中，是否遇到過一些特殊的問題或者有一些獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流，讓我們一起在電子設(shè)計(jì)的道路上不斷探索和進(jìn)步。