深入解析SCAN928028：8通道10:1串行器的卓越性能与应用指南

作为一名电子工程师，在硬件设计开发的道路上，我们不断探寻着性能卓越、功能强大的器件，以满足日益复杂的系统需求。今天，我们就来深入剖析一款备受关注的串行器——SCAN928028，它集成了多种先进特性，为高速数据传输和测试提供了可靠的解决方案。

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产品概述

SCAN928028是一款8通道10:1串行器，将八个串行器集成于单一芯片，具备IEEE 1149.1（JTAG）兼容性和全速内建自测试（At - Speed BIST）模式。其工作频率范围为18至66 MHz，所有8个通道能同步于单一并行时钟速率，可将1至8路10位并行输入数据序列化为带有嵌入式时钟的数据流，输出采用8个5 mA改进型总线LVDS输出，适用于点对点和轻负载多点应用。

关键特性亮点

测试兼容性与自测试功能

支持IEEE 1149.1（JTAG）标准，方便进行设备互连验证，同时具备全速内建自测试模式，可在系统运行速度下进行测试，有效检测设备内部故障，确保系统的可靠性。

高速同步性能

所有8个通道能同步于单一并行时钟速率，范围从18至66 MHz，保证了数据传输的同步性和稳定性，可满足高速数据处理的需求。

功能集成与数据序列化

该器件可替代多个DS92LV1021和'1023 10位串行器设备，将1至8路10位并行输入数据序列化为带有嵌入式时钟的数据流，减少了系统的复杂度和成本。

低功耗设计

采用单电源+3.3V（±10%）供电，典型功耗仅740mW（满载、PRBS、66MHz、3.3V），且每个通道都有独立的电源控制信号，可根据实际需求灵活调整功耗，提高系统的能效。

宽温度范围工作

支持工业温度范围（-40至+85°C），能适应各种恶劣的工作环境，保证设备在不同温度条件下的稳定运行。

电气特性与性能指标

绝对最大额定值

了解器件的绝对最大额定值对于保证其安全可靠运行至关重要。SCAN928028的电源电压范围为 -0.3V至 +4V，LVCMOS/LVTTL输入电压范围为 -0.3V至 (Vcc +0.3V) 等。在设计过程中，必须严格遵守这些参数，避免超出额定值导致器件损坏。

推荐工作条件

推荐的电源电压为3.0至3.6V，典型值为3.3V；工作环境温度范围为 -40至 +85°C；时钟速率范围为18至66 MHz。在这些条件下工作，器件能够发挥最佳性能。

电气参数

文档详细列出了LVCMOS/LVTTL和Bus LVDS的直流参数，如输入电压、输出电压、输入电流、输出短路电流等。这些参数为电路设计和信号完整性分析提供了重要依据。例如，LVCMOS/LVTTL输入的高电平电压范围为2.0V至Vcc，低电平电压范围为GND至0.8V，确保了正确的逻辑电平识别。

时序要求与开关特性

SCAN928028对时钟信号和数据信号的时序要求有明确规定，如TCLK的时钟周期、上升时间、下降时间等。同时，还给出了Bus LVDS信号的转换时间、建立时间、保持时间等开关特性参数。在设计PCB布局和信号传输路径时，必须充分考虑这些时序要求，以保证数据的准确传输。

工作模式解析

初始化模式

在序列化和传输数据之前，SCAN928028和接收端的解串器需要进行初始化操作，以同步PLL和本地时钟。初始化过程包括两个步骤：首先，串行器的PLL锁定本地时钟（TCLK），然后解串器的PLL同步到串行器的输出信号。在这个过程中，同步信号（SYNC）起着关键作用，它可以控制串行器发送同步模式信号，帮助解串器快速锁定时钟。

数据传输模式

初始化完成后，串行器开始接收来自输入端口（DINn0 - DINn9）的数据，并在TCLK的上升沿将数据锁存。串行数据流包含起始位、停止位和10位数据位，其中起始位和停止位同时作为嵌入式时钟位。串行数据的传输速率是TCLK频率的12倍，而有效数据负载速率是TCLK频率的10倍。

重新同步模式

当连接的解串器失去锁相时，会自动尝试重新同步到串行器的数据流。如果数据流不是重复模式，解串器通常能够自动锁定。对于某些特定的解串器（如DS92LV1210），可能需要从解串器到串行器的反馈路径，以确保在失去锁相时能够及时发送同步模式信号。

全速测试模式

通过@SPEED TEST信号可以启动随机数据模式的发送，用于测试LVDS链路的误码率。同时，JTAG也可用于验证设备互连和启动/验证全速内建自测试。

低功耗模式

SCAN928028具有主电源关闭信号（MS_PWDN）和每个通道的独立电源关闭控制信号（PWDNn）。当MS_PWDN为低电平时，整个设备进入低功耗状态；当PWDNn为低电平时，相应的通道进入低功耗睡眠模式，输出进入三态。

三态模式

当系统将驱动使能信号（DEN）拉低时，串行器的输出进入三态，可用于隔离设备或在多个设备共享总线时避免信号冲突。

应用设计要点

数据使用建议

如果使用的数据位数少于10位，建议将相邻位连接到嵌入式时钟位，以防止数据负载中出现重复多过渡（RMT）模式，影响解串器的锁相和数据恢复。

电源考虑

由于采用CMOS设计，SCAN928028本身具有较低的功耗。LVDS输出的恒流源特性进一步降低了速度与功耗曲线的斜率，减少了功耗随速度的增加。在设计电源系统时，应确保为器件提供稳定、低噪声的电源。

PCB布局与电源系统设计

PCB布局对于LVDS设备的性能至关重要。应采用低噪声的电源馈电设计，将高频或高电平的输入输出信号分开，以减少干扰和噪声。使用薄介质（2至4 mils）的电源/接地层可提高电源系统的性能，降低电感寄生效应。同时，合理选择和布局外部旁路电容，如RF陶瓷电容和钽电解电容，可有效滤除电源噪声。

传输介质与终端匹配

SCAN928028可用于点对点或轻负载多点应用，传输介质可以是PCB走线或电缆。在点对点配置中，只需在接收端进行终端匹配，推荐使用100欧姆的电阻，以匹配线路的差分阻抗。终端电阻应尽可能靠近接收端输入，以减少反射和信号失真。

测试功能详解

PRBS测试

每个串行器通道都能生成内部PRBS数据模式，并通过LVDS链路传输到解串器。特定的解串器（如SCAN921224）具有PRBS模式验证电路，可检测数据模式中的误码，并在测试验证引脚上报错误信息。

JTAG测试

SCAN928028支持JTAG测试，通过EXTEST指令可进行LVDS互连的通断测试，RUNBIST指令可进行系统速度下的互连测试。在执行RUNBIST测试时，需要注意两个设备在加载指令后必须在4K系统时钟内进入RTI（Run - Test - Idle）状态，否则可能会影响测试结果。

引脚说明与封装信息

引脚功能

SCAN928028的引脚涵盖了数据输入、时钟输入、控制信号、电源和接地等多种功能。详细了解每个引脚的功能和电气特性，对于正确连接和使用器件至关重要。例如，BIST_ACT和BIST_SEL[0:3]引脚用于控制BIST测试模式，DEN引脚用于控制串行器输出的数据使能。

封装形式

该器件采用196引脚的NFBGA封装，具有良好的散热性能和电气性能。在进行PCB设计时，需要根据封装尺寸和引脚布局进行合理的焊盘设计和布线。

总结与建议

SCAN928028作为一款功能强大的8通道10:1串行器，在高速数据传输和测试领域具有广泛的应用前景。在使用该器件时，我们需要充分了解其特性、工作模式和设计要点，合理进行电路设计和PCB布局，以确保系统的性能和可靠性。同时，在测试过程中，要严格按照测试规范进行操作，及时发现和解决潜在的问题。希望本文能为广大电子工程师在设计和应用SCAN928028时提供有益的参考。你在实际使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。