3.3-V ABT掃描測(cè)試設(shè)備：SN54/74LVTH18504A與SN54/74LVTH182504A深度解析

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)與測(cè)試領(lǐng)域，邊界掃描技術(shù)是確保復(fù)雜電路板組件可測(cè)試性的關(guān)鍵。德州儀器（TI）的SN54LVTH18504A、SN54LVTH182504A、SN74LVTH18504A和SN74LVTH182504A這幾款3.3-V ABT掃描測(cè)試設(shè)備，憑借其卓越的性能和豐富的功能，成為了工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)中常用的選擇。

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產(chǎn)品概述

這幾款設(shè)備是TI SCOPE可測(cè)試性集成電路家族的成員，同時(shí)也屬于Widebus系列。它們支持IEEE Std 1149.1 - 1990邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)4線測(cè)試訪問(wèn)端口（TAP）接口實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試電路的掃描訪問(wèn)，極大地方便了復(fù)雜電路板組件的測(cè)試工作。

核心特性

1. 混合模式信號(hào)操作：采用先進(jìn)的3.3-V ABT設(shè)計(jì)，支持混合模式信號(hào)操作，能夠在3.3-V VCC的情況下實(shí)現(xiàn)5-V的輸入和輸出電壓，為不同電壓系統(tǒng)之間的接口提供了便利。
2. 寬電壓范圍支持：支持低至2.7 V的非穩(wěn)壓電池操作，增強(qiáng)了設(shè)備在不同電源環(huán)境下的適應(yīng)性。
3. 通用總線收發(fā)器（UBT）：結(jié)合了D型鎖存器和D型觸發(fā)器，可在透明、鎖存或時(shí)鐘模式下工作，滿足多樣化的數(shù)據(jù)傳輸需求。
4. 總線保持功能：數(shù)據(jù)輸入上的總線保持電路消除了對(duì)外部上拉/下拉電阻的需求，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。
5. 內(nèi)置電阻：’LVTH182504A設(shè)備的B端口輸出具有等效的25-Ω串聯(lián)電阻，無(wú)需外部電阻，進(jìn)一步減少了電路板的元件數(shù)量。
6. JTAG兼容性：與IEEE Std 1149.1 - 1990（JTAG）測(cè)試訪問(wèn)端口和邊界掃描架構(gòu)兼容，方便進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試操作。
7. 豐富的指令集：支持SCOPE指令集，包括IEEE Std 1149.1 - 1990所需的指令以及可選的CLAMP和HIGHZ指令，還具備并行簽名分析、偽隨機(jī)模式生成等功能。

工作模式

正常模式

在正常模式下，這些設(shè)備作為20位通用總線收發(fā)器工作。數(shù)據(jù)流向由輸出使能（(OEAB)和(OEBA)）、鎖存使能（(LEAB)和(LEBA)）、時(shí)鐘使能（(CLKENAB)和(CLKENBA)）和時(shí)鐘（(CLKAB)和(CLKBA)）輸入控制。以A到B的數(shù)據(jù)流向?yàn)槔?dāng)(LEAB)為高電平時(shí)，設(shè)備工作在透明模式；當(dāng)(LEAB)為低電平時(shí)，根據(jù)(CLKENAB)和(CLKAB)的狀態(tài)，A總線數(shù)據(jù)可以被鎖存或存儲(chǔ)。當(dāng)(OEAB)為低電平時(shí)，B輸出有效；當(dāng)(OEAB)為高電平時(shí)，B輸出處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。B到A的數(shù)據(jù)流向與此類似。

測(cè)試模式

在測(cè)試模式下，設(shè)備的正常操作被禁止，測(cè)試電路被啟用，用于觀察和控制設(shè)備的I/O邊界。測(cè)試電路根據(jù)IEEE Std 1149.1 - 1990協(xié)議執(zhí)行邊界掃描測(cè)試操作。四個(gè)專用測(cè)試引腳（(TDI)、(TDO)、(TMS)和(TCK)）用于觀察和控制測(cè)試電路的操作，同時(shí)還具備并行簽名分析（PSA）和偽隨機(jī)模式生成（PRPG）等測(cè)試功能。

測(cè)試架構(gòu)與狀態(tài)機(jī)

測(cè)試架構(gòu)

設(shè)備的串行測(cè)試信息通過(guò)符合IEEE Std 1149.1 - 1990的4線測(cè)試總線（TAP）傳輸。TAP控制器監(jiān)控(TCK)和(TMS)信號(hào)，從中提取同步和狀態(tài)控制信號(hào)，并為設(shè)備中的測(cè)試結(jié)構(gòu)生成相應(yīng)的片上控制信號(hào)。

狀態(tài)機(jī)

TAP控制器是一個(gè)同步有限狀態(tài)機(jī)，包含16個(gè)狀態(tài)，其中6個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)和10個(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)機(jī)有兩條主要路徑，分別用于訪問(wèn)和控制所選的數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。在設(shè)備上電時(shí)，處于測(cè)試邏輯復(fù)位（Test - Logic - Reset）狀態(tài)，此時(shí)測(cè)試邏輯被復(fù)位并禁用，設(shè)備執(zhí)行正常邏輯功能。通過(guò)控制(TMS)信號(hào)，狀態(tài)機(jī)可以在不同狀態(tài)之間切換，實(shí)現(xiàn)各種測(cè)試操作。

寄存器詳解

指令寄存器（IR）

指令寄存器為8位，用于告訴設(shè)備要執(zhí)行的指令。指令包含操作模式（正常模式或測(cè)試模式）、要執(zhí)行的測(cè)試操作、在數(shù)據(jù)寄存器掃描期間選擇哪個(gè)數(shù)據(jù)寄存器以及在Capture - DR期間要捕獲到所選數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)來(lái)源等信息。在Capture - IR期間，IR捕獲二進(jìn)制值10000001；在Update - IR期間，移位到IR中的值被加載到影子鎖存器中，當(dāng)前指令被更新。

數(shù)據(jù)寄存器

1. 邊界掃描寄存器（BSR）：48位，用于存儲(chǔ)要應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳的測(cè)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，其數(shù)據(jù)來(lái)源由當(dāng)前指令確定。在設(shè)備上電或處于測(cè)試邏輯復(fù)位狀態(tài)時(shí)，BSC 47 - 46被復(fù)位為邏輯1，確?？刂艫端口和B端口輸出的單元處于安全值。
2. 邊界控制寄存器（BCR）：3位，用于在邊界運(yùn)行（RUNT）指令的上下文中實(shí)現(xiàn)基本SCOPE指令集未包含的額外測(cè)試操作，如PRPG、PSA和二進(jìn)制計(jì)數(shù)（COUNT）。在設(shè)備上電或處于測(cè)試邏輯復(fù)位狀態(tài)時(shí)，BCR被復(fù)位為二進(jìn)制值010，選擇PSA測(cè)試操作。
3. 旁路寄存器：1位，可用于縮短系統(tǒng)掃描路徑的長(zhǎng)度，減少完成測(cè)試操作所需的每個(gè)測(cè)試模式的位數(shù)。在Capture - DR期間，旁路寄存器捕獲邏輯0。
4. 設(shè)備識(shí)別寄存器（IDR）：32位，可用于識(shí)別設(shè)備的制造商、零件編號(hào)和版本。不同型號(hào)的設(shè)備在Capture - DR狀態(tài)下會(huì)捕獲不同的二進(jìn)制值來(lái)進(jìn)行識(shí)別。

指令集分析

設(shè)備支持多種指令，每種指令都有其特定的功能和應(yīng)用場(chǎng)景。例如，邊界掃描（EXTEST）指令符合IEEE Std 1149.1 - 1990的EXTEST指令，用于捕獲設(shè)備輸入和I/O引腳的數(shù)據(jù)，并將掃描到I/O BSC中的數(shù)據(jù)應(yīng)用到設(shè)備I/O引腳；識(shí)別讀取（IDCODE）指令用于讀取設(shè)備的識(shí)別信息；采樣/預(yù)加載（SAMPLE/PRELOAD）指令用于采樣邊界數(shù)據(jù)等。

電氣特性與參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

了解設(shè)備的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保設(shè)備的安全運(yùn)行至關(guān)重要。這些額定值包括電壓范圍、電流限制、輸入鉗位電流、輸出鉗位電流、封裝熱阻和存儲(chǔ)溫度范圍等。例如，輸出在高電平或斷電狀態(tài)下的電壓范圍為 - 0.5 V至7 V，不同型號(hào)和端口的輸出電流限制也有所不同。

推薦工作條件

推薦工作條件規(guī)定了設(shè)備在正常工作時(shí)的最佳參數(shù)范圍，包括電源電壓、輸入電壓、輸出電流、輸入轉(zhuǎn)換速率和工作溫度等。例如，電源電壓范圍為2.7 - 3.6 V，高電平輸入電壓要求為2 V以上，低電平輸入電壓要求為0.8 V以下。

電氣特性

電氣特性描述了設(shè)備在推薦工作條件下的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如輸入鉗位電壓、輸出高/低電平電壓、輸入電流、輸出電流、靜態(tài)電流和電容等。這些特性對(duì)于評(píng)估設(shè)備的性能和進(jìn)行電路設(shè)計(jì)具有重要意義。

時(shí)序要求與開(kāi)關(guān)特性

設(shè)備的時(shí)序要求和開(kāi)關(guān)特性決定了其在不同工作模式下的操作速度和穩(wěn)定性。在正常模式和測(cè)試模式下，對(duì)時(shí)鐘頻率、脈沖持續(xù)時(shí)間、建立時(shí)間、保持時(shí)間、延遲時(shí)間和上升時(shí)間等都有相應(yīng)的要求。開(kāi)關(guān)特性則包括最大時(shí)鐘頻率、傳播延遲時(shí)間、使能/禁用時(shí)間等參數(shù)。

封裝與布局建議

設(shè)備提供64引腳塑料薄四方扁平（PM）封裝和68引腳陶瓷四方扁平（HV）封裝兩種封裝形式。同時(shí)，文檔還提供了示例電路板布局、焊盤圖案、模板設(shè)計(jì)等信息，為工程師進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)提供了參考。

總結(jié)

SN54/74LVTH18504A和SN54/74LVTH182504A這幾款3.3-V ABT掃描測(cè)試設(shè)備以其豐富的功能、良好的兼容性和可靠的性能，為電子工程師在設(shè)計(jì)復(fù)雜電路板組件時(shí)提供了強(qiáng)大的支持。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需求，合理選擇設(shè)備的工作模式和指令，同時(shí)注意電氣特性和時(shí)序要求，以確保設(shè)備的正常運(yùn)行和測(cè)試的準(zhǔn)確性。大家在使用這些設(shè)備的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)一些獨(dú)特的問(wèn)題或者有什么特別的經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。