探索3.3-V ABT扫描测试设备：SN54/74LVTH18502A与SN54/74LVTH182502A的技术奥秘

在电子设计的广阔领域中，测试设备的性能和功能对于确保电路的可靠性和稳定性起着至关重要的作用。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，以其独特的特性和广泛的应用，成为了电子工程师们关注的焦点。今天，我们就来深入探讨这些设备的关键特性、工作模式以及相关的技术细节。

文件下载：SN74LVTH18502APMR.pdf

设备概述

SN54/74LVTH18502A和SN54/74LVTH182502A属于德州仪器SCOPE™可测试性集成电路家族的成员，同时也是Widebus™系列的一部分。它们专为3.3 - V的 $V_{CC}$ 操作而设计，却具备与5 - V系统环境进行TTL接口的能力，这种混合模式信号操作的特性大大增加了其使用的灵活性。

这些设备的核心是18位通用总线收发器，结合了D型锁存器和D型触发器，能够在透明、锁存或时钟模式下操作数据。此外，它们还支持IEEE标准1149.1 - 1990的边界扫描，通过4线测试访问端口（TAP）接口，方便对复杂电路板组件进行测试。

核心特性

混合模式信号操作与低电压支持

设备采用先进的3.3 - V ABT设计，支持混合模式信号操作，能够处理5 - V的输入和输出电压，同时工作在3.3 - V的 $V_{CC}$ 下。并且，它们能够支持低至2.7 V的非稳压电池操作，这对于需要在不同电源环境下工作的应用来说非常实用。

通用总线收发器（UBT）架构

UBT架构将D型锁存器和D型触发器结合在一起，使得设备能够在多种模式下操作。在正常模式下，它可以作为18位通用总线收发器，也可以拆分为两个9位收发器或一个18位收发器。数据输入的总线保持功能则消除了对外部上拉电阻的需求，简化了电路设计。

集成测试功能

这些设备兼容IEEE标准1149.1 - 1990的测试访问端口和边界扫描架构，具备丰富的测试功能。通过TAP接口，可以对测试电路进行观察和控制，实现并行签名分析（PSA）、伪随机模式生成（PRPG）等测试操作。同时，测试电路的激活不会影响SCOPE通用总线收发器的正常功能。

输出设计优化

对于’LVTH182502A设备，其B端口输出内置了等效25 - Ω的串联电阻，能够有效减少过冲和下冲，并且能够提供或吸收高达12 mA的电流，无需额外的外部电阻。

工作模式

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端口和B端口之间的流动由输出使能（OEAB和OEBA）、锁存使能（LEAB和LEBA）和时钟（CLKAB和CLKBA）输入控制。例如，当LEAB为高电平时，设备在透明模式下工作；当LEAB为低电平时，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从低到高的转换时被存储。当OEAB为低电平时，B输出有效；当OEAB为高电平时，B输出处于高阻态。B到A的数据流动与A到B类似，只是使用OEBA、LEBA和CLKBA输入。

测试模式

在测试模式下，SCOPE通用总线收发器的正常操作被禁止，测试电路被启用。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），可以对测试电路的操作进行观察和控制。

测试架构与状态机

TAP控制器

设备的测试架构基于符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线或TAP。TAP控制器是一个同步有限状态机，它监控TCK和TMS信号，从测试总线中提取同步和状态控制信号，并为设备中的测试结构生成适当的片上控制信号。

状态机状态

TAP控制器共有16个状态，包括6个稳定状态和10个不稳定状态。主要有两条路径通过状态图，分别用于访问和控制选定的数据寄存器和指令寄存器。设备上电时处于Test - Logic - Reset状态，在该状态下，测试逻辑被复位和禁用，设备执行正常逻辑功能。在执行任何测试操作之前，TAP控制器必须经过Run - Test/Idle状态。不同的状态对应着不同的测试操作，如Capture - DR用于捕获数据寄存器的值，Shift - DR用于串行移位数据等。

寄存器概述

指令寄存器（IR）

指令寄存器是一个8位的寄存器，它告诉设备要执行的指令。指令包含操作模式（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四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。在Capture - IR状态下，IR捕获二进制值10000001，在Update - IR状态下，更新当前指令。

数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：48位长，为每个正常功能输入引脚和I/O引脚包含一个边界扫描单元（BSC）。用于存储要应用到设备输出引脚的测试数据，以及捕获正常片上逻辑输出和设备输入引脚的数据。在Capture - DR期间，捕获的数据来源由当前指令决定。
• 边界控制寄存器（BCR）：3位长，用于在边界运行测试（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、PSA和二进制计数（COUNT）。
• 旁路寄存器：1位的扫描路径，可用于缩短系统扫描路径的长度，减少完成测试操作所需的每个测试模式的位数。
• 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。在Capture - DR状态下，不同的设备会捕获不同的二进制值。

指令与操作

指令集

设备支持多种指令，如EXTEST、IDCODE、SAMPLE/PRELOAD等。每种指令都有其特定的功能和操作模式。例如，EXTEST指令用于边界扫描，选择BSR在扫描路径中，捕获设备输入和I/O引脚的数据；IDCODE指令用于识别读取，选择IDR在扫描路径中，设备在正常模式下工作。

边界控制寄存器操作

BCR的操作码由BCR位2 - 0解码，对应不同的测试操作。如Sample inputs/toggle outputs（TOPSIP）操作在每个TCK上升沿捕获所选设备输入模式I/O引脚的数据，并在每个TCK上升沿切换所选输出模式BSC中的数据；Pseudorandom pattern generation（PRPG）操作在每个TCK上升沿生成伪随机模式，并应用到所选设备输出模式I/O引脚。

电气特性与参数

绝对最大额定值

文档中给出了设备在不同条件下的绝对最大额定值，如输出电压范围、输入和输出电流等。这些参数是确保设备安全工作的重要依据，超过这些额定值可能会导致设备永久性损坏。

推荐工作条件

推荐工作条件包括电源电压、输入电压、输出电流等参数。不同的型号（SN54和SN74）在工作温度范围上有所不同，SN54系列适用于 - 55°C到125°C的全军事温度范围，而SN74系列适用于 - 40°C到85°C的温度范围。

电气特性与开关特性

文档详细列出了设备在推荐工作温度范围内的电气特性和开关特性，包括输入输出电压、电流、时钟频率、脉冲持续时间、建立时间、保持时间等参数。这些参数对于设计电路和评估设备性能至关重要。

封装与包装信息

设备提供了不同的封装选项，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。文档还提供了包装材料信息，包括磁带和卷轴、管子、托盘等的尺寸和规格，以及设备的标记、环保计划、引脚镀层等信息。

总结

SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A这几款3.3 - V ABT扫描测试设备以其丰富的功能、灵活的操作模式和良好的电气性能，为电子工程师在设计复杂电路板时提供了强大的工具。无论是在测试电路的设计还是在正常功能的实现上，这些设备都能够满足不同应用的需求。在实际应用中，工程师们需要根据具体的设计要求，合理选择设备的型号和工作模式，充分发挥其性能优势。同时，严格遵守设备的电气特性和推荐工作条件，确保设备的可靠性和稳定性。希望通过本文的介绍，能够帮助大家更好地理解和应用这些设备。你在使用类似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。