德州仪器 3.3-V ABT 扫描测试设备：SN54/74LVTH18502A 和 SN54/74LVTH182502A 深度剖析

在电子设计领域，测试设备的性能和兼容性对整个系统的稳定性和可靠性起着关键作用。德州仪器（Texas Instruments）的SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A以及SN74LVTH182502A这几款3.3-V ABT扫描测试设备，凭借其先进的设计和丰富的功能，成为了众多工程师的首选。接下来，我们将对这些设备进行详细的介绍和分析。

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产品概述

这几款设备属于德州仪器的SCOPE™可测试性集成电路家族和Widebus™系列。它们采用了先进的3.3-V ABT设计，支持混合模式信号操作，可在3.3-V $V_{CC}$条件下实现5-V的输入和输出电压，并且能够支持低至2.7 V的非稳压电池操作。设备还集成了18位通用总线收发器（UBT™），结合了D型锁存器和D型触发器，可在透明、锁存或时钟模式下运行。此外，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。

这些设备兼容IEEE标准1149.1-1990（JTAG）测试访问端口和边界扫描架构，并支持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、伪随机模式生成等多种测试功能。

产品特性详解

工作模式与数据流向

在正常模式下，这些设备作为18位通用总线收发器，可组合成两个9位收发器或一个18位收发器。数据流向由输出使能（OEAB和OEBA）、锁存使能（LEAB和LEBA）和时钟（CLKAB和CLKBA）输入控制。以A到B的数据流向为例，当LEAB为高电平时，设备工作在透明模式；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输出处于高阻状态。B到A的数据流向与此类似，但使用OEBA、LEBA和CLKBA输入。

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，可根据IEEE标准1149.1-1990的协议执行边界扫描测试操作。

测试架构与状态机

测试信息通过符合IEEE标准1149.1-1990的4线测试总线（TAP）传输，TAP控制器监控TCK和TMS信号，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。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，通过改变TCK上升沿时TMS的电平来推进状态。

设备包含一个8位指令寄存器和四个测试数据寄存器：48位边界扫描寄存器、3位边界控制寄存器、1位旁路寄存器和32位设备识别寄存器，各寄存器在不同状态下执行特定的功能，如捕获数据、移位数据和更新数据等。

寄存器功能介绍

指令寄存器

指令寄存器（IR）为8位，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、数据寄存器的选择以及数据捕获源等信息。在Capture-IR状态下，IR捕获二进制值10000001；在Update-IR状态下，新的指令值被加载到影子锁存器中并生效。

边界扫描寄存器

边界扫描寄存器（BSR）为48位，每个正常功能输入引脚和I/O引脚都对应一个边界扫描单元（BSC），用于存储要应用到设备输出引脚的测试数据，以及捕获设备输入引脚和片上逻辑输出的数据。在Capture-DR状态下，捕获的数据来源由当前指令确定；在电源启动或Test-Logic-Reset状态下，部分BSC会被复位到逻辑1，以确保A端口和B端口输出处于高阻状态。

边界控制寄存器

边界控制寄存器（BCR）为3位，用于在边界运行测试（RUNT）指令中实现基本SCOPE™指令集之外的额外测试操作，如伪随机模式生成（PRPG）、并行签名分析（PSA）和二进制计数（COUNT）等。在电源启动或Test-Logic-Reset状态下，BCR被复位到二进制值010，选择PSA测试操作。

旁路寄存器

旁路寄存器为1位，可用于缩短系统扫描路径的长度，减少每个测试模式所需的位数。在Capture-DR状态下，旁路寄存器捕获逻辑0。

设备识别寄存器

设备识别寄存器（IDR）为32位，可用于识别设备的制造商、零件编号和版本。不同型号的设备在Capture-DR状态下会捕获不同的二进制值，如’LVTH18502A捕获00110000000000011100000000101111（3001C02F，十六进制），’LVTH182502A捕获00110000000000100001000000101111（3002102F，十六进制）。

指令与操作详解

指令寄存器操作码

设备支持多种指令，包括边界扫描（EXTEST）、识别读取（IDCODE）、采样边界（SAMPLE/PRELOAD）、旁路扫描（BYPASS）等，每种指令对应特定的操作和模式。例如，边界扫描指令符合IEEE标准的EXTEST指令，选择BSR进行扫描，捕获设备输入和I/O引脚的数据，并将扫描到的I/O BSC数据应用到设备I/O引脚；识别读取指令符合IDCODE指令，选择IDR进行扫描，设备工作在正常模式。

边界控制寄存器操作码

BCR操作码从BCR位2 - 0解码，对应不同的测试操作，如采样输入/切换输出（TOPSIP）、伪随机模式生成（PRPG）、并行签名分析（PSA）等。这些操作在RUNT指令的Run-Test/Idle状态下执行，前提是设备的两个字节在同一数据流向且相同方向上操作。

电气特性与性能参数

绝对最大额定值

设备的绝对最大额定值规定了其在正常工作时所能承受的最大电压、电流等参数范围，如电源电压范围为 - 0.5 V至4.6 V，输入电压范围为 - 0.5 V至7 V等。超过这些额定值可能会导致设备永久性损坏，使用时需特别注意。

推荐工作条件

推荐工作条件列出了设备在不同型号下的最佳工作参数，如电源电压范围为2.7 V至3.6 V，高电平输入电压最小值为2 V，低电平输入电压最大值为0.8 V等。同时，所有未使用的CLK、LE或TCK输入必须保持在$V_{CC}$或GND，以确保设备正常运行。

电气特性

电气特性表格详细给出了设备在推荐工作温度范围内的各项参数，包括输入钳位电压、输出高/低电平电压、输入电流、输出电流、电源电流等，这些参数是评估设备性能和兼容性的重要依据。

时序要求和开关特性

时序要求和开关特性描述了设备在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、传播延迟时间等参数，这些参数对于确保设备在不同工作模式下的稳定性和数据传输的准确性至关重要。

封装与布局

设备提供了多种封装选项，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。文档还给出了详细的封装尺寸、引脚排列图、示例电路板布局和示例模板设计等信息，工程师在进行电路板设计时可根据实际需求选择合适的封装，并参考这些信息进行布局和布线，以确保设备的正常工作和性能发挥。

总结

德州仪器的SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A 3.3-V ABT扫描测试设备以其先进的设计、丰富的功能和良好的兼容性，为电子工程师在测试和验证复杂电路板组件时提供了强大的工具。通过深入了解这些设备的特性、寄存器功能、指令操作以及电气性能等方面的知识，工程师能够更好地应用这些设备，提高设计的可靠性和效率。

在实际应用中，工程师还需根据具体的项目需求和设计约束，合理选择设备型号和封装，严格遵循推荐工作条件和电气特性要求进行设计和测试，以充分发挥这些设备的优势。如果你在使用这些设备过程中遇到任何问题或有进一步的疑问，欢迎在评论区留言交流。