德州仪器SN54BCT8240A与SN74BCT8240A扫描测试设备深度解析

在电子设计领域，测试设备的性能和功能对于确保电路的可靠性和稳定性至关重要。德州仪器（TI）的SN54BCT8240A和SN74BCT8240A扫描测试设备，作为其SCOPE可测试性集成电路家族的成员，为复杂电路板组件的测试提供了强大的支持。下面我们就来详细了解一下这两款设备。

文件下载：SN74BCT8240ADWRG4.pdf

产品概述

SN54BCT8240A和SN74BCT8240A是带有八进制反相缓冲器的扫描测试设备，它们在正常功能模式下与’F240和’BCT240功能等效，并且兼容IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构。这意味着它们能够通过4线测试访问端口（TAP）接口实现对测试电路的扫描访问，从而方便地进行复杂电路板组件的测试。

产品特性

• 温度范围：SN54BCT8240A适用于 -55°C至125°C的全军事温度范围，而SN74BCT8240A适用于0°C至70°C的温度范围。
• 指令集：支持IEEE标准1149.1 - 1990所需的指令，以及可选的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令。同时具备并行签名分析（PSA）和伪随机模式生成（PRPG）等功能。
• 封装选项：提供多种封装选项，包括塑料小外形（DW）封装、陶瓷芯片载体（FK）以及标准塑料和陶瓷300 - mil DIP（JT、NT）封装。

工作模式

正常模式

在正常模式下，这两款设备的功能与’F240和’BCT240八进制缓冲器相同。测试电路可以通过TAP激活，以对设备端子上的数据进行快照采样或对边界测试单元进行自检。需要注意的是，在正常模式下激活TAP不会影响SCOPE八进制缓冲器的功能操作。

测试模式

在测试模式下，SCOPE八进制缓冲器的正常操作被禁止，测试电路被启用，以观察和控制设备的I/O边界。此时，测试电路可以执行IEEE标准1149.1 - 1990中描述的边界扫描测试操作。

测试架构

TAP接口

串行测试信息通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线（TAP）进行传输。TAP控制器监控测试总线上的TCK和TMS信号，从中提取同步（TCK）和状态控制（TMS）信号，并为设备中的测试结构生成适当的片上控制信号。

测试寄存器

设备包含一个8位指令寄存器和三个测试数据寄存器，分别是18位边界扫描寄存器（BSR）、2位边界控制寄存器（BCR）和1位旁路寄存器。这些寄存器在测试过程中起着关键作用，下面我们分别来了解一下。

• 指令寄存器（IR）：用于告诉设备要执行的指令，包括操作模式（正常模式或测试模式）、要执行的测试操作、在数据寄存器扫描期间要选择的三个数据寄存器中的哪一个，以及在Capture - DR期间要捕获到所选数据寄存器中的数据来源。
• 边界扫描寄存器（BSR）：用于存储要内部应用于正常片上逻辑输入和/或外部应用于设备输出端子的测试数据，以及捕获正常片上逻辑输出和/或设备输入端子上出现的数据。
• 边界控制寄存器（BCR）：用于在RUNT指令的上下文中实现基本SCOPE指令集未包含的额外测试操作，如PRPG和PSA。
• 旁路寄存器：可以缩短系统扫描路径的长度，从而减少完成测试操作所需的每个测试模式的位数。

状态机与指令操作

TAP控制器状态机

TAP控制器是一个同步有限状态机，它根据TCK上升沿时TMS的电平来遍历其状态。状态图包含16个状态，其中6个稳定状态和10个不稳定状态。主要有两条路径，分别用于访问和控制所选数据寄存器以及访问和控制指令寄存器。

指令操作

不同的指令对应着不同的测试操作，下面为大家列举一些常见指令及其功能。

• 边界扫描（Boundary Scan）：符合IEEE标准1149.1 - 1990的EXTEST和INTEST指令，选择BSR进行扫描，捕获设备输入和输出的数据，并将扫描数据应用到相应的输入和输出端，设备工作在测试模式。
• 旁路扫描（Bypass Scan）：符合IEEE标准1149.1 - 1990的BYPASS指令，选择旁路寄存器进行扫描，在Capture - DR期间捕获逻辑0值，设备工作在正常模式。
• 采样边界（Sample Boundary）：符合IEEE标准1149.1 - 1990的SAMPLE/PRELOAD指令，选择BSR进行扫描，捕获设备输入和输出的数据，设备工作在正常模式。

电气特性与参数

绝对最大额定值

设备的绝对最大额定值规定了其在不同条件下的极限参数，如电源电压范围、输出电流等。例如，电源电压范围为 -0.5 V至12 V，不同输出在不同状态下的电流限制也有所不同。

推荐工作条件

SN54BCT8240A和SN74BCT8240A在不同的温度和电压条件下有各自的推荐工作参数，如电源电压、输入电压、输出电流等。这些参数的合理设置对于设备的正常运行至关重要。

电气特性

文档中详细列出了设备在推荐工作温度范围内的电气特性参数，包括输入输出电压、电流、电容等。这些参数是评估设备性能和进行电路设计的重要依据。

时序要求

所有测试操作都与TCK同步，数据在TCK的上升沿捕获，在下降沿输出。文档中还给出了时钟频率、脉冲持续时间、建立时间、保持时间等时序要求，确保设备在不同工作状态下的稳定性和可靠性。

开关特性

分别给出了正常模式和测试模式下的开关特性参数，如传播延迟时间、上升时间、下降时间等。这些参数对于设计高速电路和优化信号传输具有重要意义。

封装与机械数据

封装选项

设备提供多种封装选项，每种封装都有其特点和适用场景。例如，DW封装适用于空间有限的场合，而JT和NT封装则更适合对稳定性要求较高的应用。

机械数据

文档中给出了不同封装的机械尺寸和相关参数，为电路板设计和布局提供了重要参考。同时，还对封装的一些注意事项进行了说明，如尺寸公差、密封方式等。

总结

德州仪器的SN54BCT8240A和SN74BCT8240A扫描测试设备凭借其强大的功能、丰富的指令集和多种封装选项，为电子工程师在复杂电路板测试和设计方面提供了可靠的解决方案。在实际应用中，工程师需要根据具体需求合理选择设备，并严格按照推荐工作条件和参数进行设计和使用，以确保设备的性能和可靠性。大家在使用过程中有没有遇到过什么问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。