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

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

文件下載：SN74LVTH18502APM.pdf

產(chǎn)品概覽

這幾款設備是德州儀器SCOPE?可測試性集成電路家族的成員，同時也屬于Widebus?家族。它們支持IEEE標準1149.1 - 1990邊界掃描，能夠方便地對復雜的電路板組件進行測試。通過4線測試訪問端口（TAP）接口，可以實現(xiàn)對測試電路的掃描訪問。這些設備專為低電壓（3.3-V）VCC操作設計，同時具備為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用場景非常友好。像在一些便攜式電子設備或者野外測試環(huán)境中，就可以利用這一特性來簡化電源設計。

結構與功能特點

18位通用總線收發(fā)器

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

數(shù)據(jù)在兩個方向上的流動由輸出使能（OEAB和OEBA）、鎖存使能（LEAB和LEBA）和時鐘（CLKAB和CLKBA）輸入控制。以A到B的數(shù)據(jù)流動為例，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(shù)據(jù)在CLKAB保持靜態(tài)低電平或高電平時被鎖存，或者在CLKAB的低到高轉(zhuǎn)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(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標準1149.1 - 1990的協(xié)議。

四個專用測試引腳（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)輸入進行并行簽名分析（PSA）和從數(shù)據(jù)輸出生成偽隨機模式（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，簡化了電路設計。
• B端口輸出特性：’LVTH182502A的B端口輸出設計用于源或吸收高達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。

測試架構與寄存器

TAP控制器

測試信息通過符合IEEE標準1149.1 - 1990的4線測試總線或TAP進行傳輸。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，并為設備中的測試結構生成適當?shù)钠峡刂菩盘?。TAP控制器是一個同步有限狀態(tài)機，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

TAP控制器由16個狀態(tài)組成，其中包括6個穩(wěn)定狀態(tài)和10個不穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)機有兩條主要路徑，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。設備上電后進入Test - Logic - Reset狀態(tài)，在該狀態(tài)下，測試邏輯被復位和禁用，設備執(zhí)行正常邏輯功能。

寄存器概述

除了旁路寄存器和設備識別寄存器，其他測試寄存器可以看作是每個位帶有影子鎖存器的串行移位寄存器。在適當?shù)牟东@狀態(tài)下，移位寄存器可以從當前指令指定的源進行并行加載；在適當?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?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，為每個正常功能輸入引腳和每個正常功能I/O引腳包含一個邊界掃描單元（BSC）。它用于存儲要外部應用到設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和二進制計數(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測試模式的位數(shù)。
• 設備識別寄存器（IDR）：32位長，可用于識別設備的制造商、部件號和版本。

指令與操作

指令集

設備支持多種指令，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)不同的測試需求進行選擇，從而實現(xiàn)對設備的全面測試和控制。

BCR指令操作

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

電氣與時序特性

絕對最大額定值

設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。在設計電路時，必須確保設備的工作條件不超過這些額定值，以避免對設備造成永久性損壞。

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。在實際應用中，應根據(jù)具體的使用場景和要求選擇合適的型號，并確保設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)對于設計合適的電路和匹配負載非常重要。

時序要求與開關特性

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

封裝與應用

封裝類型

這些設備提供了多種封裝選項，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。

應用場景

由于其出色的性能和豐富的功能，這些設備適用于各種需要進行電路測試和驗證的應用場景，如電子設備的生產(chǎn)測試、電路板的故障診斷、芯片的功能驗證等。它們能夠幫助工程師快速、準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。

總結與思考

德州儀器的SN54/74LVTH18502A和SN54/74LVTH182502A 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電氣特性，為電子工程師提供了強大的測試工具。在實際應用中，我們需要根據(jù)具體的需求和場景，合理選擇設備的型號和封裝類型，同時嚴格遵循其電氣和時序要求，以確保設備能夠正常工作并發(fā)揮出最佳性能。

大家在使用這些設備的過程中，是否遇到過一些特殊的問題或者有一些獨特的應用經(jīng)驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流，讓我們一起在電子設計的道路上不斷探索和進步。