探索3.3-V ABT掃描測試設(shè)備：SN54/74LVTH18502A與SN54/74LVTH182502A的技術(shù)奧秘

在電子設(shè)計的廣闊領(lǐng)域中，測試設(shè)備的性能和功能對于確保電路的可靠性和穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。德州儀器（Texas Instruments）的SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A這幾款3.3 - V ABT掃描測試設(shè)備，以其獨特的特性和廣泛的應(yīng)用，成為了電子工程師們關(guān)注的焦點。今天，我們就來深入探討這些設(shè)備的關(guān)鍵特性、工作模式以及相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)。

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設(shè)備概述

SN54/74LVTH18502A和SN54/74LVTH182502A屬于德州儀器SCOPE?可測試性集成電路家族的成員，同時也是Widebus?系列的一部分。它們專為3.3 - V的 $V_{CC}$ 操作而設(shè)計，卻具備與5 - V系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行TTL接口的能力，這種混合模式信號操作的特性大大增加了其使用的靈活性。

這些設(shè)備的核心是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、鎖存或時鐘模式下操作數(shù)據(jù)。此外，它們還支持IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的邊界掃描，通過4線測試訪問端口（TAP）接口，方便對復(fù)雜電路板組件進(jìn)行測試。

核心特性

混合模式信號操作與低電壓支持

設(shè)備采用先進(jìn)的3.3 - V ABT設(shè)計，支持混合模式信號操作，能夠處理5 - V的輸入和輸出電壓，同時工作在3.3 - V的 $V_{CC}$ 下。并且，它們能夠支持低至2.7 V的非穩(wěn)壓電池操作，這對于需要在不同電源環(huán)境下工作的應(yīng)用來說非常實用。

通用總線收發(fā)器（UBT）架構(gòu)

UBT架構(gòu)將D型鎖存器和D型觸發(fā)器結(jié)合在一起，使得設(shè)備能夠在多種模式下操作。在正常模式下，它可以作為18位通用總線收發(fā)器，也可以拆分為兩個9位收發(fā)器或一個18位收發(fā)器。數(shù)據(jù)輸入的總線保持功能則消除了對外部上拉電阻的需求，簡化了電路設(shè)計。

集成測試功能

這些設(shè)備兼容IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的測試訪問端口和邊界掃描架構(gòu)，具備豐富的測試功能。通過TAP接口，可以對測試電路進(jìn)行觀察和控制，實現(xiàn)并行簽名分析（PSA）、偽隨機(jī)模式生成（PRPG）等測試操作。同時，測試電路的激活不會影響SCOPE通用總線收發(fā)器的正常功能。

輸出設(shè)計優(yōu)化

對于’LVTH182502A設(shè)備，其B端口輸出內(nèi)置了等效25 - Ω的串聯(lián)電阻，能夠有效減少過沖和下沖，并且能夠提供或吸收高達(dá)12 mA的電流，無需額外的外部電阻。

工作模式

正常模式

在正常模式下，設(shè)備作為18位通用總線收發(fā)器工作。數(shù)據(jù)在A端口和B端口之間的流動由輸出使能（OEAB和OEBA）、鎖存使能（LEAB和LEBA）和時鐘（CLKAB和CLKBA）輸入控制。例如，當(dāng)LEAB為高電平時，設(shè)備在透明模式下工作；當(dāng)LEAB為低電平時，A總線數(shù)據(jù)在CLKAB保持靜態(tài)低或高邏輯電平時被鎖存，或者在CLKAB從低到高的轉(zhuǎn)換時被存儲。當(dāng)OEAB為低電平時，B輸出有效；當(dāng)OEAB為高電平時，B輸出處于高阻態(tài)。B到A的數(shù)據(jù)流動與A到B類似，只是使用OEBA、LEBA和CLKBA輸入。

測試模式

在測試模式下，SCOPE通用總線收發(fā)器的正常操作被禁止，測試電路被啟用。測試電路根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的協(xié)議執(zhí)行邊界掃描測試操作。通過四個專用測試引腳（TDI、TDO、TMS和TCK），可以對測試電路的操作進(jìn)行觀察和控制。

測試架構(gòu)與狀態(tài)機(jī)

TAP控制器

設(shè)備的測試架構(gòu)基于符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1 - 1990的4線測試總線或TAP。TAP控制器是一個同步有限狀態(tài)機(jī)，它監(jiān)控TCK和TMS信號，從測試總線中提取同步和狀態(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?/p>

狀態(tài)機(jī)狀態(tài)

TAP控制器共有16個狀態(tài)，包括6個穩(wěn)定狀態(tài)和10個不穩(wěn)定狀態(tài)。主要有兩條路徑通過狀態(tài)圖，分別用于訪問和控制選定的數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。設(shè)備上電時處于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。在執(zhí)行任何測試操作之前，TAP控制器必須經(jīng)過Run - Test/Idle狀態(tài)。不同的狀態(tài)對應(yīng)著不同的測試操作，如Capture - DR用于捕獲數(shù)據(jù)寄存器的值，Shift - DR用于串行移位數(shù)據(jù)等。

寄存器概述

指令寄存器（IR）

指令寄存器是一個8位的寄存器，它告訴設(shè)備要執(zhí)行的指令。指令包含操作模式（正常模式或測試模式）、要執(zhí)行的測試操作、在數(shù)據(jù)寄存器掃描期間要選擇的四個數(shù)據(jù)寄存器中的哪一個，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。在Capture - IR狀態(tài)下，IR捕獲二進(jìn)制值10000001，在Update - IR狀態(tài)下，更新當(dāng)前指令。

數(shù)據(jù)寄存器

• 邊界掃描寄存器（BSR）：48位長，為每個正常功能輸入引腳和I/O引腳包含一個邊界掃描單元（BSC）。用于存儲要應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳的測試數(shù)據(jù)，以及捕獲正常片上邏輯輸出和設(shè)備輸入引腳的數(shù)據(jù)。在Capture - DR期間，捕獲的數(shù)據(jù)來源由當(dāng)前指令決定。
• 邊界控制寄存器（BCR）：3位長，用于在邊界運行測試（RUNT）指令的上下文中實現(xiàn)基本SCOPE?指令集未包含的額外測試操作，如PRPG、PSA和二進(jìn)制計數(shù)（COUNT）。
• 旁路寄存器：1位的掃描路徑，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測試模式的位數(shù)。
• 設(shè)備識別寄存器（IDR）：32位長，用于識別設(shè)備的制造商、部件號和版本。在Capture - DR狀態(tài)下，不同的設(shè)備會捕獲不同的二進(jìn)制值。

指令與操作

指令集

設(shè)備支持多種指令，如EXTEST、IDCODE、SAMPLE/PRELOAD等。每種指令都有其特定的功能和操作模式。例如，EXTEST指令用于邊界掃描，選擇BSR在掃描路徑中，捕獲設(shè)備輸入和I/O引腳的數(shù)據(jù)；IDCODE指令用于識別讀取，選擇IDR在掃描路徑中，設(shè)備在正常模式下工作。

邊界控制寄存器操作

BCR的操作碼由BCR位2 - 0解碼，對應(yīng)不同的測試操作。如Sample inputs/toggle outputs（TOPSIP）操作在每個TCK上升沿捕獲所選設(shè)備輸入模式I/O引腳的數(shù)據(jù)，并在每個TCK上升沿切換所選輸出模式BSC中的數(shù)據(jù)；Pseudorandom pattern generation（PRPG）操作在每個TCK上升沿生成偽隨機(jī)模式，并應(yīng)用到所選設(shè)備輸出模式I/O引腳。

電氣特性與參數(shù)

絕對最大額定值

文檔中給出了設(shè)備在不同條件下的絕對最大額定值，如輸出電壓范圍、輸入和輸出電流等。這些參數(shù)是確保設(shè)備安全工作的重要依據(jù)，超過這些額定值可能會導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。

推薦工作條件

推薦工作條件包括電源電壓、輸入電壓、輸出電流等參數(shù)。不同的型號（SN54和SN74）在工作溫度范圍上有所不同，SN54系列適用于 - 55°C到125°C的全軍事溫度范圍，而SN74系列適用于 - 40°C到85°C的溫度范圍。

電氣特性與開關(guān)特性

文檔詳細(xì)列出了設(shè)備在推薦工作溫度范圍內(nèi)的電氣特性和開關(guān)特性，包括輸入輸出電壓、電流、時鐘頻率、脈沖持續(xù)時間、建立時間、保持時間等參數(shù)。這些參數(shù)對于設(shè)計電路和評估設(shè)備性能至關(guān)重要。

封裝與包裝信息

設(shè)備提供了不同的封裝選項，如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。文檔還提供了包裝材料信息，包括磁帶和卷軸、管子、托盤等的尺寸和規(guī)格，以及設(shè)備的標(biāo)記、環(huán)保計劃、引腳鍍層等信息。

總結(jié)

SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A這幾款3.3 - V ABT掃描測試設(shè)備以其豐富的功能、靈活的操作模式和良好的電氣性能，為電子工程師在設(shè)計復(fù)雜電路板時提供了強(qiáng)大的工具。無論是在測試電路的設(shè)計還是在正常功能的實現(xiàn)上，這些設(shè)備都能夠滿足不同應(yīng)用的需求。在實際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體的設(shè)計要求，合理選擇設(shè)備的型號和工作模式，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。同時，嚴(yán)格遵守設(shè)備的電氣特性和推薦工作條件，確保設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。希望通過本文的介紹，能夠幫助大家更好地理解和應(yīng)用這些設(shè)備。你在使用類似設(shè)備的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。