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

在電子設(shè)備的設(shè)計與測試領(lǐng)域，邊界掃描技術(shù)是確保復雜電路板組件可測試性的關(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，成為了工程師們在設(shè)計中常用的選擇。

文件下載：SN74LVTH182504APM.pdf

產(chǎn)品概述

這幾款設(shè)備是TI SCOPE可測試性集成電路家族的成員，同時也屬于Widebus系列。它們支持IEEE Std 1149.1 - 1990邊界掃描標準，通過4線測試訪問端口（TAP）接口實現(xiàn)對測試電路的掃描訪問，極大地方便了復雜電路板組件的測試工作。

核心特性

1. 混合模式信號操作：采用先進的3.3-V ABT設(shè)計，支持混合模式信號操作，能夠在3.3-V VCC的情況下實現(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外部上拉/下拉電阻的需求，簡化了電路設(shè)計。
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，無需外部電阻，進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）測試訪問端口和邊界掃描架構(gòu)兼容，方便進行標準化的測試操作。
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)）、時鐘使能（(CLKENAB)和(CLKENBA)）和時鐘（(CLKAB)和(CLKBA)）輸入控制。以A到B的數(shù)據(jù)流向為例，當(LEAB)為高電平時，設(shè)備工作在透明模式；當(LEAB)為低電平時，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。當(OEAB)為低電平時，B輸出有效；當(OEAB)為高電平時，B輸出處于高阻抗狀態(tài)。B到A的數(shù)據(jù)流向與此類似。

測試模式

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

測試架構(gòu)與狀態(tài)機

測試架構(gòu)

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

狀態(tài)機

TAP控制器是一個同步有限狀態(tài)機，包含16個狀態(tài)，其中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。在設(shè)備上電時，處于測試邏輯復位（Test - Logic - Reset）狀態(tài)，此時測試邏輯被復位并禁用，設(shè)備執(zhí)行正常邏輯功能。通過控制(TMS)信號，狀態(tài)機可以在不同狀態(tài)之間切換，實現(xiàn)各種測試操作。

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（正常模式或測試模式）、要執(zhí)行的測試操作、在數(shù)據(jù)寄存器掃描期間選擇哪個數(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)來源等信息。在Capture - IR期間，IR捕獲二進制值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，用于存儲要應(yīng)用到設(shè)備輸出引腳的測試數(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)來源由當前指令確定。在設(shè)備上電或處于測試邏輯復位狀態(tài)時，BSC 47 - 46被復位為邏輯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，用于在邊界運行（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）。在設(shè)備上電或處于測試邏輯復位狀態(tài)時，BCR被復位為二進制值010，選擇PSA測試操作。
3. 旁路寄存器：1位，可用于縮短系統(tǒng)掃描路徑的長度，減少完成測試操作所需的每個測試模式的位數(shù)。在Capture - DR期間，旁路寄存器捕獲邏輯0。
4. 設(shè)備識別寄存器（IDR）：32位，可用于識別設(shè)備的制造商、零件編號和版本。不同型號的設(shè)備在Capture - DR狀態(tài)下會捕獲不同的二進制值來進行識別。

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；識別讀取（IDCODE）指令用于讀取設(shè)備的識別信息；采樣/預加載（SAMPLE/PRELOAD）指令用于采樣邊界數(shù)據(jù)等。

電氣特性與參數(shù)

絕對最大額定值

了解設(shè)備的絕對最大額定值對于確保設(shè)備的安全運行至關(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性能指標，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。這些特性對于評估設(shè)備的性能和進行電路設(shè)計具有重要意義。

時序要求與開關(guān)特性

設(shè)備的時序要求和開關(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。在正常模式和測試模式下，對時鐘頻率、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都有相應(yīng)的要求。開關(guān)特性則包括最大時鐘頻率、傳播延遲時間、使能/禁用時間等參數(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，文檔還提供了示例電路板布局、焊盤圖案、模板設(shè)計等信息，為工程師進行電路板設(shè)計提供了參考。

總結(jié)

SN54/74LVTH18504A和SN54/74LVTH182504A這幾款3.3-V ABT掃描測試設(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)計復雜電路板組件時提供了強大的支持。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的設(shè)計需求，合理選擇設(shè)備的工作模式和指令，同時注意電氣特性和時序要求，以確保設(shè)備的正常運行和測試的準確性。大家在使用這些設(shè)備的過程中，有沒有遇到過一些獨特的問題或者有什么特別的經(jīng)驗呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。