德州儀器 3.3-V ABT 掃描測試設備：SN54/74LVTH18502A 和 SN54/74LVTH182502A 深度剖析

在電子設計領域，測試設備的性能和兼容性對整個系統的穩定性和可靠性起著關鍵作用。德州儀器（Texas Instruments）的SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A以及SN74LVTH182502A這幾款3.3-V ABT掃描測試設備，憑借其先進的設計和豐富的功能，成為了眾多工程師的首選。接下來，我們將對這些設備進行詳細的介紹和分析。

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產品概述

這幾款設備屬于德州儀器的SCOPE?可測試性集成電路家族和Widebus?系列。它們采用了先進的3.3-V ABT設計，支持混合模式信號操作，可在3.3-V $V_{CC}$條件下實現5-V的輸入和輸出電壓，并且能夠支持低至2.7 V的非穩壓電池操作。設備還集成了18位通用總線收發器（UBT?），結合了D型鎖存器和D型觸發器，可在透明、鎖存或時鐘模式下運行。此外，數據輸入的總線保持功能消除了對外部上拉電阻的需求，而’LVTH182502A設備的B端口輸出內置了等效的25-Ω串聯電阻，無需額外的外部電阻。

這些設備兼容IEEE標準1149.1-1990（JTAG）測試訪問端口和邊界掃描架構，并支持SCOPE?指令集，包括IEEE標準要求的指令以及可選的CLAMP和HIGHZ指令，還具備并行簽名分析、偽隨機模式生成等多種測試功能。

產品特性詳解

工作模式與數據流向

在正常模式下，這些設備作為18位通用總線收發器，可組合成兩個9位收發器或一個18位收發器。數據流向由輸出使能（OEAB和OEBA）、鎖存使能（LEAB和LEBA）和時鐘（CLKAB和CLKBA）輸入控制。以A到B的數據流向為例，當LEAB為高電平時，設備工作在透明模式；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輸出處于高阻狀態。B到A的數據流向與此類似，但使用OEBA、LEBA和CLKBA輸入。

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，可根據IEEE標準1149.1-1990的協議執行邊界掃描測試操作。

測試架構與狀態機

測試信息通過符合IEEE標準1149.1-1990的4線測試總線（TAP）傳輸，TAP控制器監控TCK和TMS信號，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。TAP控制器是一個同步有限狀態機，包含16個狀態，其中6個穩定狀態和10個不穩定狀態，通過改變TCK上升沿時TMS的電平來推進狀態。

設備包含一個8位指令寄存器和四個測試數據寄存器：48位邊界掃描寄存器、3位邊界控制寄存器、1位旁路寄存器和32位設備識別寄存器，各寄存器在不同狀態下執行特定的功能，如捕獲數據、移位數據和更新數據等。

寄存器功能介紹

指令寄存器

指令寄存器（IR）為8位，用于指示設備要執行的指令，包括操作模式（正常模式或測試模式）、要執行的測試操作、數據寄存器的選擇以及數據捕獲源等信息。在Capture-IR狀態下，IR捕獲二進制值10000001；在Update-IR狀態下，新的指令值被加載到影子鎖存器中并生效。

邊界掃描寄存器

邊界掃描寄存器（BSR）為48位，每個正常功能輸入引腳和I/O引腳都對應一個邊界掃描單元（BSC），用于存儲要應用到設備輸出引腳的測試數據，以及捕獲設備輸入引腳和片上邏輯輸出的數據。在Capture-DR狀態下，捕獲的數據來源由當前指令確定；在電源啟動或Test-Logic-Reset狀態下，部分BSC會被復位到邏輯1，以確保A端口和B端口輸出處于高阻狀態。

邊界控制寄存器

邊界控制寄存器（BCR）為3位，用于在邊界運行測試（RUNT）指令中實現基本SCOPE?指令集之外的額外測試操作，如偽隨機模式生成（PRPG）、并行簽名分析（PSA）和二進制計數（COUNT）等。在電源啟動或Test-Logic-Reset狀態下，BCR被復位到二進制值010，選擇PSA測試操作。

旁路寄存器

旁路寄存器為1位，可用于縮短系統掃描路徑的長度，減少每個測試模式所需的位數。在Capture-DR狀態下，旁路寄存器捕獲邏輯0。

設備識別寄存器

設備識別寄存器（IDR）為32位，可用于識別設備的制造商、零件編號和版本。不同型號的設備在Capture-DR狀態下會捕獲不同的二進制值，如’LVTH18502A捕獲00110000000000011100000000101111（3001C02F，十六進制），’LVTH182502A捕獲00110000000000100001000000101111（3002102F，十六進制）。

指令與操作詳解

指令寄存器操作碼

設備支持多種指令，包括邊界掃描（EXTEST）、識別讀取（IDCODE）、采樣邊界（SAMPLE/PRELOAD）、旁路掃描（BYPASS）等，每種指令對應特定的操作和模式。例如，邊界掃描指令符合IEEE標準的EXTEST指令，選擇BSR進行掃描，捕獲設備輸入和I/O引腳的數據，并將掃描到的I/O BSC數據應用到設備I/O引腳；識別讀取指令符合IDCODE指令，選擇IDR進行掃描，設備工作在正常模式。

邊界控制寄存器操作碼

BCR操作碼從BCR位2 - 0解碼，對應不同的測試操作，如采樣輸入/切換輸出（TOPSIP）、偽隨機模式生成（PRPG）、并行簽名分析（PSA）等。這些操作在RUNT指令的Run-Test/Idle狀態下執行，前提是設備的兩個字節在同一數據流向且相同方向上操作。

電氣特性與性能參數

絕對最大額定值

設備的絕對最大額定值規定了其在正常工作時所能承受的最大電壓、電流等參數范圍，如電源電壓范圍為 - 0.5 V至4.6 V，輸入電壓范圍為 - 0.5 V至7 V等。超過這些額定值可能會導致設備永久性損壞，使用時需特別注意。

推薦工作條件

推薦工作條件列出了設備在不同型號下的最佳工作參數，如電源電壓范圍為2.7 V至3.6 V，高電平輸入電壓最小值為2 V，低電平輸入電壓最大值為0.8 V等。同時，所有未使用的CLK、LE或TCK輸入必須保持在$V_{CC}$或GND，以確保設備正常運行。

電氣特性

電氣特性表格詳細給出了設備在推薦工作溫度范圍內的各項參數，包括輸入鉗位電壓、輸出高/低電平電壓、輸入電流、輸出電流、電源電流等，這些參數是評估設備性能和兼容性的重要依據。

時序要求和開關特性

時序要求和開關特性描述了設備在正常模式和測試模式下的時鐘頻率、脈沖持續時間、建立時間、保持時間、傳播延遲時間等參數，這些參數對于確保設備在不同工作模式下的穩定性和數據傳輸的準確性至關重要。

封裝與布局

設備提供了多種封裝選項，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。文檔還給出了詳細的封裝尺寸、引腳排列圖、示例電路板布局和示例模板設計等信息，工程師在進行電路板設計時可根據實際需求選擇合適的封裝，并參考這些信息進行布局和布線，以確保設備的正常工作和性能發揮。

總結

德州儀器的SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A 3.3-V ABT掃描測試設備以其先進的設計、豐富的功能和良好的兼容性，為電子工程師在測試和驗證復雜電路板組件時提供了強大的工具。通過深入了解這些設備的特性、寄存器功能、指令操作以及電氣性能等方面的知識，工程師能夠更好地應用這些設備，提高設計的可靠性和效率。

在實際應用中，工程師還需根據具體的項目需求和設計約束，合理選擇設備型號和封裝，嚴格遵循推薦工作條件和電氣特性要求進行設計和測試，以充分發揮這些設備的優勢。如果你在使用這些設備過程中遇到任何問題或有進一步的疑問，歡迎在評論區留言交流。