德州仪器 3.3-V ABT 扫描测试设备深度解析

在电子设计领域，测试设备对于确保复杂电路板组件的功能和可靠性至关重要。德州仪器（TI）的 SN54LVTH18512、SN54LVTH182512、SN74LVTH18512 和 SN74LVTH182512 这几款 3.3-V ABT 扫描测试设备，凭借其卓越的性能和丰富的功能，成为众多工程师的首选。今天，我们就来深入剖析这些设备的特性、功能和应用。

文件下载：SN74LVTH182512DGGR.pdf

产品概述

这几款设备属于德州仪器 SCOPE 可测试性集成电路家族，支持 IEEE Std 1149.1 - 1990 边界扫描标准，能极大地便利复杂电路板组件的测试工作。它们通过 4 线测试访问端口（TAP）接口实现对测试电路的扫描访问。这些设备专为低电压（3.3-V）VCC 操作而设计，同时具备为 5-V 系统环境提供 TTL 接口的能力，这一特性使其具有更广泛的适用性。

工作模式

正常模式

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，允许数据在透明、锁存或时钟模式下流动。它们既可以作为两个 9 位收发器使用，也能当作一个 18 位收发器。数据在每个方向的流动由输出使能（OEAB 和 OEBA）、锁存使能（LEAB 和 LEBA）和时钟（CLKAB 和 CLKBA）输入控制。例如，对于 A 到 B 的数据流，当 LEAB 为高电平时，设备工作在透明模式；当 LEAB 为低电平时，A 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 输出处于高阻抗状态。B 到 A 的数据流与 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，用于观察和控制设备的 I/O 边界。启用后，测试电路会根据 IEEE Std 1149.1 - 1990 中描述的协议执行边界扫描测试操作。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。此外，测试电路还能执行其他测试功能，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。

寄存器详解

指令寄存器

指令寄存器（IR）为 8 位长，用于告知设备要执行的指令。指令包含的信息有操作模式（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包含在扫描路径中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 期间，IR 捕获二进制值 10000001；在 Update - IR 期间，移入 IR 的值被加载到影子锁存器中，此时当前指令更新，任何指定的模式更改生效。

数据寄存器

• 边界扫描寄存器（BSR）：48 位长，每个正常功能输入引脚和每个正常功能 I/O 引脚都有一个边界扫描单元（BSC）。它用于存储要外部应用到设备输出引脚的测试数据，和/或捕获在正常片上逻辑输出内部和/或设备输入引脚上外部出现的数据。在 Capture - DR 期间捕获到 BSR 中的数据来源由当前指令决定。在电源开启或 Test - Logic - Reset 状态下，BSCs 47 - 44 被重置为逻辑 1，确保控制 A 端口和 B 端口输出的这些单元设置为良性值。
• 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）。在电源开启或 Test - Logic - Reset 状态下，BCR 被重置为二进制值 010，选择 PSA 测试操作。
• 旁路寄存器：1 位扫描路径，可选择以缩短系统扫描路径的长度，减少完成测试操作必须应用的每个测试模式的位数。在 Capture - DR 期间，旁路寄存器捕获逻辑 0。
• 设备识别寄存器（IDR）：32 位长，可选择并读取以识别设备的制造商、部件号和版本。对于 ’LVTH18512，在 Capture - DR 状态期间捕获二进制值 00000000000000111011000000101111（0003B02F，十六进制）；对于 ’LVTH182512，捕获二进制值 00000000000000111100000000101111（0003C02F，十六进制）。

指令操作

不同的指令操作实现了多样化的测试功能，如边界扫描、识别读取、样本边界等。例如，边界扫描指令符合 IEEE Std 1149.1 - 1990 EXTEST 指令，选择 BSR 进入扫描路径，捕获设备输入和 I/O 引脚的数据，并将扫描到 I/O BSCs 中的数据应用到设备 I/O 引脚；识别读取指令符合 IEEE Std 1149.1 - 1990 IDCODE 指令，选择 IDR 进入扫描路径，设备工作在正常模式。

电气特性与时序要求

电气特性

在推荐的工作自由空气温度范围内，这些设备具有明确的电气特性，如输入输出电压、电流等参数。例如，在不同的 VCC 电压和输出电流条件下，输出电压（VOH 和 VOL）有相应的取值范围；输入电流（II）在不同的输入电压和引脚类型下也有明确的规定。这些电气特性为工程师在设计电路时提供了重要的参考依据。

时序要求

所有测试操作都与 TCK 信号同步。数据在 TDI、TMS 和正常功能输入上的捕获发生在 TCK 的上升沿，数据在 TDO 和正常功能输出引脚上的出现发生在 TCK 的下降沿。在正常模式和测试模式下，时钟频率、脉冲持续时间、设置时间和保持时间等时序参数都有明确的要求。例如，在正常模式下，CLKAB 或 CLKBA 的时钟频率在不同的 VCC 电压下有不同的最大值；在测试模式下，TCK 的时钟频率也有相应的限制。

封装与应用

封装选项

提供 64 引脚塑料薄收缩小外形（DGG）和 64 引脚陶瓷双扁平（HKC）封装，引脚中心间距为 0.5 毫米。不同的封装形式适用于不同的应用场景和设计需求。

应用领域

这些设备广泛应用于需要对复杂电路板进行测试和验证的领域，如通信设备、工业自动化、航空航天等。其支持的边界扫描功能和多样化的测试操作，能够有效提高电路板的测试效率和准确性，降低开发成本和时间。

德州仪器的 SN54LVTH18512、SN54LVTH182512、SN74LVTH18512 和 SN74LVTH182512 3.3 - V ABT 扫描测试设备以其丰富的功能、良好的电气特性和多样化的封装选项，为电子工程师在复杂电路板测试和设计方面提供了强大的支持。在实际应用中，工程师需要根据具体的设计需求和应用场景，合理选择和使用这些设备，以充分发挥其优势。大家在使用这些设备的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。