3.3-V ABT扫描测试设备：SN54/74LVTH18502A和SN54/74LVTH182502A深度解析

在电子设备的设计与测试领域，德州仪器（Texas Instruments）的SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A这几款3.3-V ABT扫描测试设备，凭借其卓越的性能和丰富的功能，成为了众多工程师的得力助手。今天，我们就来深入探讨这些设备的特点、工作模式以及相关的技术细节。

文件下载：SN74LVTH18502APMG4.pdf

产品概述

这几款设备属于德州仪器SCOPE™可测试性集成电路家族，同时也是Widebus™家族的成员。它们采用了先进的3.3-V ABT设计，支持混合模式信号操作，能够在3.3-V (V_{CC})的情况下实现5-V的输入和输出电压，并且支持低至2.7 V的非稳压电池操作。此外，设备还具备通用总线收发器（UBT™）功能，结合了D型锁存器和D型触发器，可在透明、锁存或时钟模式下工作。

产品特性亮点

1. 兼容JTAG标准

这些设备与IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构兼容，支持SCOPE™指令集，包括IEEE标准要求的指令以及可选的CLAMP和HIGHZ指令，还具备并行签名分析、伪随机模式生成等功能。

2. 减少外部元件需求

数据输入的总线保持功能消除了对外部上拉电阻的需求，而’LVTH182502A设备的B端口输出内置了等效的25-Ω串联电阻，无需额外的外部电阻。

3. 多模式操作

在正常模式下，它们是18位通用总线收发器，可作为两个9位收发器或一个18位收发器使用；在测试模式下，可通过测试访问端口（TAP）激活测试电路，对设备引脚的数据进行快照采样或对边界测试单元进行自检。

工作模式详解

正常模式

在正常模式下，设备作为18位通用总线收发器工作。数据在A - B和B - A两个方向的流动由输出使能（OEAB和OEBA）、锁存使能（LEAB和LEBA）和时钟（CLKAB和CLKBA）输入控制。例如，当LEAB为高时，设备在透明模式下工作；当LEAB为低时，A总线数据在CLKAB保持静态低或高逻辑电平时被锁存，或者在CLKAB从低到高的转换时存储。当OEAB为低时，B输出有效；当OEAB为高时，B输出处于高阻抗状态。B - A数据流动与A - B类似，只是使用OEBA、LEBA和CLKBA输入。

测试模式

在测试模式下，设备的正常操作被抑制，测试电路被启用，用于观察和控制设备的I/O边界。测试电路根据IEEE标准1149.1 - 1990的协议执行边界扫描测试操作。通过四个专用测试引脚（TDI、TDO、TMS和TCK）来观察和控制测试电路的操作，同时还能执行并行签名分析和伪随机模式生成等测试功能。

测试架构与状态机

测试架构

设备的串行测试信息通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线或TAP传输。TAP控制器监控TCK和TMS信号，从中提取同步和状态控制信号，并为设备中的测试结构生成相应的片上控制信号。

状态机

TAP控制器是一个同步有限状态机，共有16个状态，其中6个是稳定状态，10个是不稳定状态。主要有两条路径用于访问和控制数据寄存器和指令寄存器，每次只能访问一个寄存器。状态机从Test - Logic - Reset状态开始，在不同状态之间转换以执行各种测试操作。

寄存器详解

指令寄存器（IR）

IR为8位长，用于指示设备要执行的指令，包括操作模式（正常模式或测试模式）、要执行的测试操作、要选择的四个数据寄存器以及在Capture - DR期间要捕获到所选数据寄存器的数据来源。在Capture - IR期间，IR捕获二进制值10000001；在Update - IR期间，新的指令被加载到影子锁存器中。

数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：48位长，用于存储要应用到设备输出引脚的测试数据，以及捕获设备输入和输出引脚的数据。在Capture - DR期间，其数据来源由当前指令决定。在电源启动或Test - Logic - Reset状态下，BSR的47 - 44位被重置为逻辑1。
• 边界控制寄存器（BCR）：3位长，用于在边界运行测试（RUNT）指令中实现额外的测试操作，如PRPG、PSA和二进制计数等。在电源启动或Test - Logic - Reset状态下，BCR被重置为二进制值010，选择PSA测试操作。
• 旁路寄存器：1位扫描路径，可用于缩短系统扫描路径的长度。在Capture - DR期间，旁路寄存器捕获逻辑0。
• 设备识别寄存器（IDR）：32位长，用于识别设备的制造商、部件号和版本。不同型号的设备在Capture - DR状态下捕获不同的二进制值。

指令与操作

指令寄存器操作码

设备支持多种指令，如边界扫描（EXTEST）、识别读取（IDCODE）、采样边界（SAMPLE/PRELOAD）、旁路扫描（BYPASS）等。每种指令都有其特定的功能和操作模式，例如边界扫描指令用于捕获设备输入和I/O引脚的数据，并将扫描到的I/O BSCs数据应用到设备I/O引脚；识别读取指令用于读取设备的识别信息。

边界控制寄存器操作码

BCR的操作码决定了在RUNT指令执行期间要执行的测试操作，包括采样输入/切换输出（TOPSIP）、伪随机模式生成（PRPG）、并行签名分析（PSA）等。不同的操作码对应不同的测试算法和操作流程。

电气特性与时序要求

电气特性

设备在推荐的工作温度范围内具有特定的电气特性，包括输入输出电压、电流、功耗等参数。例如，在不同的电源电压和负载条件下，输出电压和电流有相应的规格要求。

时序要求

正常模式和测试模式下的时序要求不同。在正常模式下，时钟频率、脉冲持续时间、建立时间和保持时间等参数有明确的规定；在测试模式下，TCK的时钟频率、脉冲持续时间以及输入信号的建立和保持时间也有相应的要求。

封装与包装信息

这些设备提供多种封装选项，如64引脚塑料薄四方扁平（PM）封装和68引脚陶瓷四方扁平（HV）封装。同时，文档还提供了不同封装的包装信息，包括磁带和卷轴、管子、托盘等的尺寸和规格。

总结

德州仪器的SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A 3.3-V ABT扫描测试设备以其丰富的功能、良好的兼容性和可靠的性能，为电子工程师在复杂电路测试和设计中提供了强大的支持。了解这些设备的特点和工作原理，有助于工程师更好地应用它们，提高电路设计和测试的效率和质量。在实际应用中，工程师还需要根据具体的需求和场景，合理选择和配置这些设备，以实现最佳的性能和效果。你在使用这些设备的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。