SN54BCT8374A与SN74BCT8374A扫描测试设备技术剖析

在电子设计领域，测试设备对于保障电路性能和可靠性起着至关重要的作用。今天我们就来深入探讨德州仪器（Texas Instruments）推出的SN54BCT8374A与SN74BCT8374A扫描测试设备，看看它们在实际应用中的特点和优势。

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产品概述

SN54BCT8374A和SN74BCT8374A属于德州仪器SCOPE可测试性集成电路家族，具备八进制D型边沿触发触发器。这两款设备支持IEEE标准1149.1 - 1990边界扫描，能有效促进复杂电路板组件的测试。通过4线测试访问端口（TAP）接口，可实现对测试电路的扫描访问。

产品特性

• 功能等效：在正常模式下，它们与’F374和’BCT374八进制D型触发器功能等效。
• 兼容性：兼容IEEE标准1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构。
• 测试同步：测试操作与测试访问端口（TAP）同步。
• 可选测试复位：通过识别TMS引脚上的双高电平电压（10 V）实现可选测试复位信号。
• 指令集丰富：支持IEEE标准1149.1 - 1990所需指令，以及可选的INTEST、CLAMP和HIGHZ指令。

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）、标准塑料（NT）和陶瓷（JT）300密耳双列直插式封装（DIP）。

工作模式

正常模式

在此模式下，设备的功能与’F374和’BCT374八进制D型触发器相同。TAP激活测试电路时，不会影响SCOPE八进制触发器的正常功能。测试电路可用于对设备端子处的数据进行快照采样，或对边界测试单元进行自检。

测试模式

该模式下，SCOPE八进制触发器的正常操作被禁止，测试电路启用，可观察和控制设备的I/O边界，执行符合IEEE标准1149.1 - 1990的边界扫描测试操作。

测试架构

TAP控制器

通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线（TAP）传输串行测试信息。TAP控制器监控TCK和TMS信号，提取同步和状态控制信号，为设备中的测试结构生成片上控制信号。TAP控制器是一个同步有限状态机，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指令寄存器，且一次只能访问一个寄存器。

测试寄存器

• 指令寄存器（IR）：8位长，决定设备要执行的指令，包括操作模式、测试操作、数据寄存器选择和数据捕获源等信息。在Capture - IR状态下，捕获二进制值10000001；在Update - IR状态下，更新当前指令。
• 边界扫描寄存器（BSR）：18位长，为每个正常功能输入引脚和输出引脚包含一个边界扫描单元（BSC），用于存储测试数据和捕获数据。其扫描顺序是从TDI经过位17 - 0到TDO。
• 边界控制寄存器（BCR）：2位长，用于在RUNT指令上下文中实现基本SCOPE指令集未包含的额外测试操作，如PRPG和PSA。在Capture - DR状态下，内容不变；上电或处于Test - Logic - Reset状态时，复位为二进制值10。
• 旁路寄存器：1位扫描路径，可缩短系统扫描路径长度，减少完成测试操作所需的测试模式位数。在Capture - DR状态下，捕获逻辑0。

指令与操作

指令集

设备支持多种指令，每种指令对应不同的操作和功能，例如：

• 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，捕获输入和输出数据，设备处于测试模式。
• 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，设备处于正常模式。
• 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，捕获输入和输出数据，设备处于正常模式。

BCR指令操作

BCR指令根据其位1 - 0的编码进行解码，对应不同的测试操作：

• 采样输入/翻转输出（TOPSIP）：在每个TCK上升沿捕获输入数据并更新到输入BSC的影子锁存器，同时翻转输出BSC的移位寄存器数据并更新到影子锁存器和输出端子。
• 伪随机模式生成（PRPG）：在每个TCK上升沿在BSC的移位寄存器元素中生成伪随机模式，并更新到影子锁存器和输出端子。
• 并行签名分析（PSA）：在每个TCK上升沿将输入数据压缩成16位并行签名，并更新到输入BSC的影子锁存器。
• 同时进行PSA和PRPG（PSA/PRPG）：在每个TCK上升沿将输入数据压缩成8位并行签名，同时在输出BSC的移位寄存器元素中生成8位伪随机模式。

电气特性与参数

绝对最大额定值

• 电源电压范围：需注意不同引脚的输入电压范围和电流限制，如输入电压范围除TMS外为 - 0.5 V至VCC ，输入钳位电流等也有相应限制。
• 存储温度范围：SN54BCT8374A为 - 55°C至125°C，SN74BCT8374A为0°C至70°C。

推荐工作条件

涵盖电源电压、输入电压、输出电流等参数，不同型号在不同温度范围下有具体的推荐值。

电气特性

在推荐的工作温度和电源电压范围内，对输入输出电压、电流等参数有详细的规定，例如不同负载条件下的输出高电平电压、低电平电压等。

时序要求

正常模式和测试模式下的时钟频率、脉冲持续时间、建立时间、保持时间等时序参数有所不同，在设计时需要根据具体模式进行考虑。

开关特性

包括最大时钟频率、传播延迟时间等参数，反映了设备在不同输入输出情况下的信号切换速度。

应用与注意事项

应用场景

这两款设备适用于需要进行边界扫描测试的复杂电路板设计，可有效提高测试效率和准确性，保障电路的可靠性。

注意事项

在使用过程中，要注意绝对最大额定值的限制，避免设备因超出额定条件而损坏。同时，要根据推荐工作条件进行设计，确保设备正常运行。另外，对于不同的指令和操作，要理解其具体功能和适用场景，以充分发挥设备的性能。

SN54BCT8374A和SN74BCT8374A扫描测试设备凭借其丰富的功能和良好的兼容性，为电子工程师在电路板测试和设计方面提供了有力的支持。在实际应用中，我们需要深入理解其工作原理和特性，合理运用各种指令和操作，以实现高效、准确的测试和设计。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。