深入解析SCAN928028：8通道10:1串行器的卓越性能與應用指南

作為一名電子工程師，在硬件設計開發的道路上，我們不斷探尋著性能卓越、功能強大的器件，以滿足日益復雜的系統需求。今天，我們就來深入剖析一款備受關注的串行器——SCAN928028，它集成了多種先進特性，為高速數據傳輸和測試提供了可靠的解決方案。

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產品概述

SCAN928028是一款8通道10:1串行器，將八個串行器集成于單一芯片，具備IEEE 1149.1（JTAG）兼容性和全速內建自測試（At - Speed BIST）模式。其工作頻率范圍為18至66 MHz，所有8個通道能同步于單一并行時鐘速率，可將1至8路10位并行輸入數據序列化為帶有嵌入式時鐘的數據流，輸出采用8個5 mA改進型總線LVDS輸出，適用于點對點和輕負載多點應用。

關鍵特性亮點

測試兼容性與自測試功能

支持IEEE 1149.1（JTAG）標準，方便進行設備互連驗證，同時具備全速內建自測試模式，可在系統運行速度下進行測試，有效檢測設備內部故障，確保系統的可靠性。

高速同步性能

所有8個通道能同步于單一并行時鐘速率，范圍從18至66 MHz，保證了數據傳輸的同步性和穩定性，可滿足高速數據處理的需求。

功能集成與數據序列化

該器件可替代多個DS92LV1021和'1023 10位串行器設備，將1至8路10位并行輸入數據序列化為帶有嵌入式時鐘的數據流，減少了系統的復雜度和成本。

低功耗設計

采用單電源+3.3V（±10%）供電，典型功耗僅740mW（滿載、PRBS、66MHz、3.3V），且每個通道都有獨立的電源控制信號，可根據實際需求靈活調整功耗，提高系統的能效。

寬溫度范圍工作

支持工業溫度范圍（-40至+85°C），能適應各種惡劣的工作環境，保證設備在不同溫度條件下的穩定運行。

電氣特性與性能指標

絕對最大額定值

了解器件的絕對最大額定值對于保證其安全可靠運行至關重要。SCAN928028的電源電壓范圍為 -0.3V至 +4V，LVCMOS/LVTTL輸入電壓范圍為 -0.3V至 (Vcc +0.3V) 等。在設計過程中，必須嚴格遵守這些參數，避免超出額定值導致器件損壞。

推薦工作條件

推薦的電源電壓為3.0至3.6V，典型值為3.3V；工作環境溫度范圍為 -40至 +85°C；時鐘速率范圍為18至66 MHz。在這些條件下工作，器件能夠發揮最佳性能。

電氣參數

文檔詳細列出了LVCMOS/LVTTL和Bus LVDS的直流參數，如輸入電壓、輸出電壓、輸入電流、輸出短路電流等。這些參數為電路設計和信號完整性分析提供了重要依據。例如，LVCMOS/LVTTL輸入的高電平電壓范圍為2.0V至Vcc，低電平電壓范圍為GND至0.8V，確保了正確的邏輯電平識別。

時序要求與開關特性

SCAN928028對時鐘信號和數據信號的時序要求有明確規定，如TCLK的時鐘周期、上升時間、下降時間等。同時，還給出了Bus LVDS信號的轉換時間、建立時間、保持時間等開關特性參數。在設計PCB布局和信號傳輸路徑時，必須充分考慮這些時序要求，以保證數據的準確傳輸。

工作模式解析

初始化模式

在序列化和傳輸數據之前，SCAN928028和接收端的解串器需要進行初始化操作，以同步PLL和本地時鐘。初始化過程包括兩個步驟：首先，串行器的PLL鎖定本地時鐘（TCLK），然后解串器的PLL同步到串行器的輸出信號。在這個過程中，同步信號（SYNC）起著關鍵作用，它可以控制串行器發送同步模式信號，幫助解串器快速鎖定時鐘。

數據傳輸模式

初始化完成后，串行器開始接收來自輸入端口（DINn0 - DINn9）的數據，并在TCLK的上升沿將數據鎖存。串行數據流包含起始位、停止位和10位數據位，其中起始位和停止位同時作為嵌入式時鐘位。串行數據的傳輸速率是TCLK頻率的12倍，而有效數據負載速率是TCLK頻率的10倍。

重新同步模式

當連接的解串器失去鎖相時，會自動嘗試重新同步到串行器的數據流。如果數據流不是重復模式，解串器通常能夠自動鎖定。對于某些特定的解串器（如DS92LV1210），可能需要從解串器到串行器的反饋路徑，以確保在失去鎖相時能夠及時發送同步模式信號。

全速測試模式

通過@SPEED TEST信號可以啟動隨機數據模式的發送，用于測試LVDS鏈路的誤碼率。同時，JTAG也可用于驗證設備互連和啟動/驗證全速內建自測試。

低功耗模式

SCAN928028具有主電源關閉信號（MS_PWDN）和每個通道的獨立電源關閉控制信號（PWDNn）。當MS_PWDN為低電平時，整個設備進入低功耗狀態；當PWDNn為低電平時，相應的通道進入低功耗睡眠模式，輸出進入三態。

三態模式

當系統將驅動使能信號（DEN）拉低時，串行器的輸出進入三態，可用于隔離設備或在多個設備共享總線時避免信號沖突。

應用設計要點

數據使用建議

如果使用的數據位數少于10位，建議將相鄰位連接到嵌入式時鐘位，以防止數據負載中出現重復多過渡（RMT）模式，影響解串器的鎖相和數據恢復。

電源考慮

由于采用CMOS設計，SCAN928028本身具有較低的功耗。LVDS輸出的恒流源特性進一步降低了速度與功耗曲線的斜率，減少了功耗隨速度的增加。在設計電源系統時，應確保為器件提供穩定、低噪聲的電源。

PCB布局與電源系統設計

PCB布局對于LVDS設備的性能至關重要。應采用低噪聲的電源饋電設計，將高頻或高電平的輸入輸出信號分開，以減少干擾和噪聲。使用薄介質（2至4 mils）的電源/接地層可提高電源系統的性能，降低電感寄生效應。同時，合理選擇和布局外部旁路電容，如RF陶瓷電容和鉭電解電容，可有效濾除電源噪聲。

傳輸介質與終端匹配

SCAN928028可用于點對點或輕負載多點應用，傳輸介質可以是PCB走線或電纜。在點對點配置中，只需在接收端進行終端匹配，推薦使用100歐姆的電阻，以匹配線路的差分阻抗。終端電阻應盡可能靠近接收端輸入，以減少反射和信號失真。

測試功能詳解

PRBS測試

每個串行器通道都能生成內部PRBS數據模式，并通過LVDS鏈路傳輸到解串器。特定的解串器（如SCAN921224）具有PRBS模式驗證電路，可檢測數據模式中的誤碼，并在測試驗證引腳上報錯誤信息。

JTAG測試

SCAN928028支持JTAG測試，通過EXTEST指令可進行LVDS互連的通斷測試，RUNBIST指令可進行系統速度下的互連測試。在執行RUNBIST測試時，需要注意兩個設備在加載指令后必須在4K系統時鐘內進入RTI（Run - Test - Idle）狀態，否則可能會影響測試結果。

引腳說明與封裝信息

引腳功能

SCAN928028的引腳涵蓋了數據輸入、時鐘輸入、控制信號、電源和接地等多種功能。詳細了解每個引腳的功能和電氣特性，對于正確連接和使用器件至關重要。例如，BIST_ACT和BIST_SEL[0:3]引腳用于控制BIST測試模式，DEN引腳用于控制串行器輸出的數據使能。

封裝形式

該器件采用196引腳的NFBGA封裝，具有良好的散熱性能和電氣性能。在進行PCB設計時，需要根據封裝尺寸和引腳布局進行合理的焊盤設計和布線。

總結與建議

SCAN928028作為一款功能強大的8通道10:1串行器，在高速數據傳輸和測試領域具有廣泛的應用前景。在使用該器件時，我們需要充分了解其特性、工作模式和設計要點，合理進行電路設計和PCB布局，以確保系統的性能和可靠性。同時，在測試過程中，要嚴格按照測試規范進行操作，及時發現和解決潛在的問題。希望本文能為廣大電子工程師在設計和應用SCAN928028時提供有益的參考。你在實際使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享交流。