SN54LVT8996与SN74LVT8996：3.3V 10位可寻址扫描端口JTAG TAP收发器深度解析

在电子设计领域，测试与验证是确保产品质量和性能的关键环节。而德州仪器（TI）的SN54LVT8996和SN74LVT8996这两款3.3V 10位可寻址扫描端口（ASP）多分支可寻址IEEE STD 1149.1（JTAG）TAP收发器，为复杂电路组件的测试提供了强大的支持。今天，我们就来深入了解一下这两款器件。

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器件概述

SN54LVT8996和SN74LVT8996属于德州仪器SCOPE™可测试性集成电路家族。它们支持IEEE Std 1149.1 - 1990边界扫描，旨在促进复杂电路组件的测试。与大多数SCOPE™器件不同，ASP并非边界可扫描设备，而是将TI的可寻址阴影端口技术应用于IEEE Std 1149.1 - 1990（JTAG）测试访问端口（TAP），从而将扫描访问范围扩展到板级之外。

功能特点

• 电压兼容性：这两款器件专为3.3V VCC低电压操作而设计，但具备与5V主设备和/或目标设备接口的能力。在3.3V供电时，主TAP和辅助TAP均完全具备5V容限，可与5V和/或3.3V的主设备和目标设备进行接口。
• 开关架构：ASP在概念上可视为一组开关，能够将模块级TAP与更高级别的TAP（如模块间TAP）连接或隔离。这种简单的架构使系统设计人员能够克服IEEE Std 1149.1环形和星形配置的局限性，允许所有五个IEEE Std 1149.1信号以多分支方式进行路由。
• 多地址支持：10位地址空间提供了多达1021个用户指定的板地址。同时，ASP还支持三个可全局接收的专用地址，包括断开地址（DSA）、复位地址（RSA）和测试同步地址（TSA），以满足不同的测试需求。
• 高驱动输出：具备高驱动输出能力（–32mA IOH，64mA IOL），支持主端的背板接口和辅端的高扇出。
• 强大的保护性能：闩锁性能超过JESD 78 Class II的100mA要求，ESD保护超过JESD 22标准，包括2000V人体模型（A114 - A）、200V机器模型（A115 - A）和1000V带电设备模型（C101）。
• 多种封装选项：提供塑料小外形（DW）、薄收缩小外形（PW）封装、陶瓷芯片载体（FK）和陶瓷DIP（JT）等多种封装选项，以满足不同的应用需求。

工作原理

连接控制

ASP的大多数操作与主测试时钟（PTCK）输入同步。PTCK始终直接缓冲到辅助测试时钟（STCK）输出。设备上电时，ASP默认主TAP与辅助TAP断开连接（除非使用旁路信号）。通过断言主测试复位（PTRST）输入或使用阴影协议，也可进入复位状态。PTRST始终直接缓冲到辅助测试复位（STRST）输出，确保ASP及其关联的辅助TAP能够同时复位。

阴影协议

系统中ASP的寻址通过阴影协议实现，该协议在PTDI上与PTCK同步接收。阴影协议仅在特定的稳定TAP状态（如Test - Logic - Reset、Run - Test/Idle、Pause - DR和Pause - IR）下发生，以避免在Shift - DR或Shift - IR状态下出现信号总线争用。阴影协议基于串行位对信号方案，使用两种位对组合（数据1、数据0）表示地址数据，另外两种位对组合（选择、空闲）用于帧定界。

地址匹配

ASP的连接状态通过比较最后有效阴影协议中接收到的地址与地址输入（A9 - A0）以及三个内部专用地址（DSA、RSA和TSA）来确定。如果阴影协议地址与地址输入匹配，ASP将发送确认协议并进入连接状态（ON）；如果不匹配，则进入断开状态（OFF）。

协议旁路

通过低电平的BYP输入可选择协议旁路模式。在该模式下，无论先前的阴影协议结果如何，ASP都将进入BYP状态（主TAP信号连接到辅助TAP信号），同时禁用阴影协议的接收。

应用场景

在实际应用中，ASP可用于多个（串行链接）符合IEEE Std 1149.1的设备组。每个组的ASP被分配一个唯一的地址，其主TAP连接到公共（多分支）TAP信号，辅助TAP信号扇出到与之关联的特定设备组。这种应用允许ASP连接到4线或5线多分支测试访问总线，如背板上的总线。

通过阴影协议，可选择单个模块上的扫描链，并通过多分支TAP进行控制，就好像它是系统中唯一的扫描链一样。完成对给定模块的扫描操作后，可按相同方式选择另一个模块。此外，在Pause - DR和Pause - IR TAP状态下，可使用测试同步地址（TSA）实现同时的TAP状态更改和多播扫描操作，这对于模块级或模块间的内置自测试（BIST）功能非常有用。

电气特性与参数

绝对最大额定值

在规定的工作自由空气温度范围内，器件的绝对最大额定值包括电源电压范围为 - 0.5V至7V，不同型号的输出低态电流也有所不同，如SN54LVT8996为96mA，SN74LVT8996为128mA等。需要注意的是，超过绝对最大额定值可能会对器件造成永久性损坏。

推荐工作条件

SN54LVT8996和SN74LVT8996在不同的温度范围和电气参数下有各自的推荐工作条件，包括输入电压、输出电流等。例如，在特定的VCC电压下，对输入和输出的电压、电流都有相应的要求。

电气特性

在推荐的工作自由空气温度范围内，器件的电气特性包括输入钳位电压、输出高电平电压、输出低电平电压、输入电流等参数。这些参数对于正确设计和使用器件至关重要。

时序要求

器件的时序要求包括时钟频率、脉冲持续时间、建立时间和保持时间等。例如，在不同的VCC电压下，PTCK的时钟频率有不同的最小值和最大值要求，同时对BYP、PTCK、PTRST等信号的脉冲持续时间以及A9 - A0、PTDI、PTMS等信号相对于PTCK的建立时间和保持时间也有规定。

开关特性

开关特性描述了器件在不同输入信号作用下输出信号的转换时间，如从低电平到高电平的转换时间（tPLH）和从高电平到低电平的转换时间（tPHL）等。这些参数对于评估器件的性能和设计电路的时序至关重要。

封装与布局

封装选项

SN74LVT8996提供了多种封装选项，包括SOIC（DW）和TSSOP（PW）等。不同的封装在引脚数量、包装数量、环保标准、引脚镀层等方面有所不同，用户可根据实际需求进行选择。

示例布局

文档中还提供了示例电路板布局、模板设计等信息，包括TSSOP封装的焊盘图案、阻焊层细节以及模板的焊膏示例等。这些信息对于电路板的设计和制造具有重要的参考价值。

总结

SN54LVT8996和SN74LVT8996这两款器件凭借其丰富的功能特点、灵活的工作模式和良好的电气性能，为复杂电路的测试和验证提供了有效的解决方案。无论是在航空航天、国防还是医疗等领域，它们都能发挥重要作用。作为电子工程师，我们需要深入了解这些器件的工作原理和特性，以便在实际设计中充分发挥它们的优势，提高产品的质量和可靠性。你在实际应用中是否使用过类似的器件呢？遇到过哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验和见解。