德州仪器3.3-V ABT扫描测试设备：SN54/74LVTH18502A与SN54/74LVTH182502A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SN54LVTH18502A、SN54LVTH182502A、SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A这几款3.3-V ABT扫描测试设备，凭借其出色的特性和丰富的功能，在测试应用中占据着重要的地位。今天，我们就来深入了解一下这些设备。

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产品概览

这几款设备是德州仪器SCOPE™可测试性集成电路家族的成员，同时也属于Widebus™家族。它们支持IEEE标准1149.1 - 1990边界扫描，能够方便地对复杂的电路板组件进行测试。通过4线测试访问端口（TAP）接口，可以实现对测试电路的扫描访问。这些设备专为低电压（3.3-V）VCC操作设计，同时具备为5-V系统环境提供TTL接口的能力，这种混合模式信号操作的特性极大地增强了它们的适用性。

它们还支持低至2.7 V的非稳压电池操作，这对于一些对电源稳定性要求不高或者需要电池供电的应用场景非常友好。像在一些便携式电子设备或者野外测试环境中，就可以利用这一特性来简化电源设计。

结构与功能特点

18位通用总线收发器

在正常模式下，这些设备作为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、锁存或时钟模式下实现数据流动。这种多功能的设计使得它们可以根据不同的应用需求进行灵活配置，既可以作为两个9位收发器使用，也可以作为一个18位收发器使用。

数据在两个方向上的流动由输出使能（OEAB和OEBA）、锁存使能（LEAB和LEBA）和时钟（CLKAB和CLKBA）输入控制。以A到B的数据流动为例，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保持静态低电平或高电平时被锁存，或者在CLKAB的低到高转换时被存储。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的数据流动与之类似，只是使用了OEBA、LEBA和CLKBA输入。

测试电路与功能

在测试模式下，正常的SCOPE通用总线收发器操作被禁止，测试电路被启用，用于观察和控制设备的I/O边界。测试电路可以执行边界扫描测试操作，这些操作遵循IEEE标准1149.1 - 1990的协议。

四个专用测试引脚（测试数据输入TDI、测试数据输出TDO、测试模式选择TMS和测试时钟TCK）用于观察和控制测试电路的操作。测试电路还可以执行其他测试功能，如对数据输入进行并行签名分析（PSA）和从数据输出生成伪随机模式（PRPG）。所有测试和扫描操作都与TAP接口同步。

其他特性

• 总线保持功能：设备提供了有源总线保持电路，能够将未使用或悬空的数据输入保持在有效的逻辑电平，这样就无需外部上拉电阻，简化了电路设计。
• B端口输出特性：’LVTH182502A的B端口输出设计用于源或吸收高达12 mA的电流，并包含25 - Ω串联电阻，有助于减少过冲和下冲，提高信号的稳定性。
• 温度特性：SN54LVTH18502A和SN54LVTH182502A适用于 - 55°C至125°C的全军事温度范围，而SN74LVTH18502A和SN74LVTH182502A适用于 - 40°C至85°C的温度范围，能够满足不同环境下的使用需求。

测试架构与寄存器

TAP控制器

测试信息通过符合IEEE标准1149.1 - 1990的4线测试总线或TAP进行传输。TAP控制器监控来自测试总线的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适当的片上控制信号。TAP控制器是一个同步有限状态机，完全与TCK信号同步，输入数据在TCK的上升沿被捕获，输出数据在TCK的下降沿发生变化。

状态机

TAP控制器由16个状态组成，其中包括6个稳定状态和10个不稳定状态。状态机有两条主要路径，分别用于访问和控制所选的数据寄存器和指令寄存器。设备上电后进入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。

寄存器概述

除了旁路寄存器和设备识别寄存器，其他测试寄存器可以看作是每个位带有影子锁存器的串行移位寄存器。在适当的捕获状态下，移位寄存器可以从当前指令指定的源进行并行加载；在适当的移位状态下，移位寄存器的内容从TDO移出，新内容从TDI移入；在适当的更新状态下，影子锁存器从移位寄存器更新内容。

各寄存器功能

• 指令寄存器（IR）：8位长，用于告诉设备要执行的指令。它包含操作模式（正常模式或测试模式）、要执行的测试操作、要选择的数据寄存器以及在Capture - DR期间要捕获到所选数据寄存器中的数据来源等信息。
• 边界扫描寄存器（BSR）：48位长，为每个正常功能输入引脚和每个正常功能I/O引脚包含一个边界扫描单元（BSC）。它用于存储要外部应用到设备输出引脚的测试数据，以及捕获在正常片上逻辑输出和设备输入引脚上出现的数据。
• 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，可用于识别设备的制造商、部件号和版本。

指令与操作

指令集

设备支持多种指令，每种指令都有特定的功能和操作模式，如边界扫描（EXTEST）、识别读取（IDCODE）、样本边界（SAMPLE/PRELOAD）、旁路扫描（BYPASS）等。这些指令的执行可以根据不同的测试需求进行选择，从而实现对设备的全面测试和控制。

BCR指令操作

BCR指令根据BCR位2 - 0进行解码，包括样本输入/切换输出（TOPSIP）、伪随机模式生成（PRPG）、并行签名分析（PSA）、同时进行PSA和PRPG（PSA/PRPG）以及同时进行PSA和二进制计数（PSA/COUNT）等操作。这些操作在执行RUNT指令的Run - Test/Idle状态下进行，能够满足不同的测试场景需求。

电气与时序特性

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能够承受的最大电压、电流和温度范围。例如，电源电压范围为 - 0.5V至4.6V，输入电压范围为 - 0.5V至7V等。在设计电路时，必须确保设备的工作条件不超过这些额定值，以避免对设备造成永久性损坏。

推荐操作条件

推荐操作条件包括电源电压、输入电压、输出电流、输入转换上升或下降速率以及工作环境温度等参数。不同型号的设备在这些参数上可能会有一些差异，例如SN54LVTH18502A的工作温度范围为 - 55°C至125°C，而SN74LVTH18502A为 - 40°C至85°C。在实际应用中，应根据具体的使用场景和要求选择合适的型号，并确保设备在推荐操作条件下工作，以保证其性能和可靠性。

电气特性

电气特性包括输入和输出电压、电流、功耗等参数。这些参数在推荐的工作温度范围内进行测试，并且给出了最小值、典型值和最大值。例如，在不同的电源电压和负载条件下，输出电压和电流会有所变化，了解这些参数对于设计合适的电路和匹配负载非常重要。

时序要求与开关特性

设备的时序要求和开关特性规定了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、延迟时间和上升时间等参数。这些参数直接影响到设备的工作速度和稳定性，在设计时钟信号和数据传输时序时需要严格遵循这些要求。例如，在正常模式下，CLKAB或CLKBA的时钟频率最高可达100 MHz；在测试模式下，TCK的时钟频率最高可达50 MHz。

封装与应用

封装类型

这些设备提供了多种封装选项，包括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。不同的封装类型适用于不同的应用场景和安装要求，例如PM封装适合大规模生产和表面贴装，而HV封装则更适用于对可靠性和稳定性要求较高的环境。

应用场景

由于其出色的性能和丰富的功能，这些设备适用于各种需要进行电路测试和验证的应用场景，如电子设备的生产测试、电路板的故障诊断、芯片的功能验证等。它们能够帮助工程师快速、准确地检测和定位电路中的问题，提高产品的质量和生产效率。

总结与思考

德州仪器的SN54/74LVTH18502A和SN54/74LVTH182502A 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电气特性，为电子工程师提供了强大的测试工具。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景，合理选择设备的型号和封装类型，同时严格遵循其电气和时序要求，以确保设备能够正常工作并发挥出最佳性能。

大家在使用这些设备的过程中，是否遇到过一些特殊的问题或者有一些独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流，让我们一起在电子设计的道路上不断探索和进步。