探索3.3-V ABT掃描測試設備：SN54/74LVTH18502A與SN54/74LVTH182502A的技術奧秘

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

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設備概述

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 $V_{CC}$ 操作而設計，卻具備與5 - V系統環境進行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。

這些設備的核心是18位通用總線收發器，結合了D型鎖存器和D型觸發器，能夠在透明、鎖存或時鐘模式下操作數據。此外，它們還支持IEEE標準1149.1 - 1990的邊界掃描，通過4線測試訪問端口（TAP）接口，方便對復雜電路板組件進行測試。

核心特性

混合模式信號操作與低電壓支持

設備采用先進的3.3 - V ABT設計，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的非穩壓電池操作，這對于需要在不同電源環境下工作的應用來說非常實用。

通用總線收發器（UBT）架構

UBT架構將D型鎖存器和D型觸發器結合在一起，使得設備能夠在多種模式下操作。在正常模式下，它可以作為18位通用總線收發器，也可以拆分為兩個9位收發器或一個18位收發器。數據輸入的總線保持功能則消除了對外部上拉電阻的需求，簡化了電路設計。

集成測試功能

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

輸出設計優化

對于’LVTH182502A設備，其B端口輸出內置了等效25 - Ω的串聯電阻，能夠有效減少過沖和下沖，并且能夠提供或吸收高達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，設備作為18位通用總線收發器工作。數據在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LEAB為高電平時，設備在透明模式下工作；當LEAB為低電平時，A總線數據在CLKAB保持靜態低或高邏輯電平時被鎖存，或者在CLKAB從低到高的轉換時被存儲。當OEAB為低電平時，B輸出有效；當OEAB為高電平時，B輸出處于高阻態。B到A的數據流動與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通用總線收發器的正常操作被禁止，測試電路被啟用。測試電路根據IEEE標準1149.1 - 1990的協議執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行觀察和控制。

測試架構與狀態機

TAP控制器

設備的測試架構基于符合IEEE標準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機，它監控TCK和TMS信號，從測試總線中提取同步和狀態控制信號，并為設備中的測試結構生成適當的片上控制信號。

狀態機狀態

TAP控制器共有16個狀態，包括6個穩定狀態和10個不穩定狀態。主要有兩條路徑通過狀態圖，分別用于訪問和控制選定的數據寄存器和指令寄存器。設備上電時處于Test - Logic - Reset狀態，在該狀態下，測試邏輯被復位和禁用，設備執行正常邏輯功能。在執行任何測試操作之前，TAP控制器必須經過Run - Test/Idle狀態。不同的狀態對應著不同的測試操作，如Capture - DR用于捕獲數據寄存器的值，Shift - DR用于串行移位數據等。

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，它告訴設備要執行的指令。指令包含操作模式（正常模式或測試模式）、要執行的測試操作、在數據寄存器掃描期間要選擇的四個數據寄存器中的哪一個，以及在Capture - DR期間要捕獲到所選數據寄存器中的數據來源。在Capture - IR狀態下，IR捕獲二進制值10000001，在Update - IR狀態下，更新當前指令。

數據寄存器

• 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）。用于存儲要應用到設備輸出引腳的測試數據，以及捕獲正常片上邏輯輸出和設備輸入引腳的數據。在Capture - DR期間，捕獲的數據來源由當前指令決定。
• 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基本SCOPE?指令集未包含的額外測試操作，如PRPG、PSA和二進制計數（COUNT）。
• 旁路寄存器：1位的掃描路徑，可用于縮短系統掃描路徑的長度，減少完成測試操作所需的每個測試模式的位數。
• 設備識別寄存器（IDR）：32位長，用于識別設備的制造商、部件號和版本。在Capture - DR狀態下，不同的設備會捕獲不同的二進制值。

指令與操作

指令集

設備支持多種指令，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，捕獲設備輸入和I/O引腳的數據；IDCODE指令用于識別讀取，選擇IDR在掃描路徑中，設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上升沿捕獲所選設備輸入模式I/O引腳的數據，并在每個TCK上升沿切換所選輸出模式BSC中的數據；Pseudorandom pattern generation（PRPG）操作在每個TCK上升沿生成偽隨機模式，并應用到所選設備輸出模式I/O引腳。

電氣特性與參數

絕對最大額定值

文檔中給出了設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。這些參數是確保設備安全工作的重要依據，超過這些額定值可能會導致設備永久性損壞。

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。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。

電氣特性與開關特性

文檔詳細列出了設備在推薦工作溫度范圍內的電氣特性和開關特性，包括輸入輸出電壓、電流、時鐘頻率、脈沖持續時間、建立時間、保持時間等參數。這些參數對于設計電路和評估設備性能至關重要。

封裝與包裝信息

設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、托盤等的尺寸和規格，以及設備的標記、環保計劃、引腳鍍層等信息。

總結

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